توضیحات

حسگر دما:

حسگر دما، نوعی سنسور است که دما یا گرما را اندازه‌گیری و آشکارسازی می‌کند. سنسورهای دما در انواع مختلفی وجود دارند: از قطعات ترموستاتیک ساده خاموش/روشن یک آب‌گرم‌کن ساده خانگی گرفته تا نیمه‌هادی‌های بسیار حساس که فرایند کوره‌های یک کارخانه را کنترل می‌کنند.  حسگرهای دما یکی از پر کاربردترین حسگرهای قابل استفاده در صنعت می باشد. اندازه گیری دما به چند روش امکان پذیر می باشد که عبارت اند از:

1) ترموکوپل

2) RTD 

3) ترمیستور

ترموکوپل:

لغت Thermocouple از ترکیب دو واژه Thermo (دما) و Couple (جفت) ساخته شده است. این سنسور ها برای اندازه گیری دما از یک جفت آلیاژ فلزی رسانا ساخته میشوند.  وقتی به محل اتصال این دو آلیاژ حرارت داده شود، اختلاف پتانسیلی در دو سر آلیاژ ها بوجود می‌آید. این اختلاف پتانسیل تابع میزان حرارت اعمال شده‌ است و بنابراین با بررسی میزان ولتاژ خروجی می‌توان درجه حرارت اعمال شده به ترموکوپل را تشخیص داد. رایج ترین نوع سنسور های Thermocouple در صنعت عبارتند از ترموکوپل های نوع J و K . ترموکوپل ها دو سیم در خروجی دارند. بر اساس استاندارد، رنگ سیم ها می تواند  نشان دهنده نوع ترموکوپل باشد.

ترموکوپل نوع k در هر شرایطی یکی از قابل اطمینان ترین سنسورهای دما است. با توجه به پیشرفت روز افزون علم و تجهیزات ابزار دقیق اندازه گیری دما، هنوز هم ترموکوپل تیپ K از پر مصرف ترین انواع جفت حرارتی بوده و برای مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. لازم بذکر است که روز به روز بر تعداد خریداران سنسورهای دما افزوده می شود.

مزایا: قیمت ارزان، رنج دمایی گسترده، زمان پاسخگویی سریع و دوام زیاد در کاربردهایی که با لرزش زیاد همراه هستند.

معایب: دقت ترموکوپل از RTD کمتر است، پایداری سیگنال در طول زمان به خطر می افتد. در دماهای بالا به صورت متناوب نیازمند تعویض است. بر اساس مکانی که نصب شده است، با توجه به تغییر دمای محیط در فصول مختلف سال، ممکن است شاهد تغییر سطح سیگنال میلی ولت تولید شده توسط ترموکوپل باشیم.

به هنگام خرید ترموکوپل رعایت چه نکاتی ضروری است؟

1- بازه دمایی ترموکوپل

۲- قطر غلاف ترموکوپل

۳- طول غلاف ترموکوپل

4- اتصالات ترموکوپل

5- جنس غلاف ترموکوپل

6- سیگنال خروجی

7- تهیه نقشه ترموکوپل

سنسور RTD چست؟

RTD مخفف Resistance Temperature Detector به معنی حسگر مقاومتی دما می باشد. RTD ها از نوع سنسورهای خطی در اندازه گیری دما می باشند که سیگنال خروجی شان به صورت یک سیگنال مقاومتی است. مقاومت اندازه گیری شده را می توان با استفاده از جداول و روش های استاندارد به مقدار دمای متناظرش تبدیل نمود. اما المان های RTD از جنس پلاتین مرسوم ترین نوع RTD اند که دو نوع اصلی آن با عنوان PT100  و PT1000 وجود دارند. این سنسور ها میتوانند در انواع دو سیمه ، سه سیمه و چهار سیمه تولید شوند که نوع سه سیمه از بقیه رایج تر است (تعادل بین دقت و قیمت). معمولا رنگ دو سیم در RTD یکسان است و سیم سوم رنگ دیگری دارد.

مزایا: دقت بالا،  پایداری، تکرار پذیری و عمر طولانی
معایب : قیمت بالا، زمان پاسخگویی پایین، رنج دمایی کوچک (برای دماهای خیلی پایین و خیلی بالا مناسب نیست)

نکته:

فاکتورهای مهم برای انتخاب بین ترموکوپل یا RTD به ترتیب دمای فرایند و دقت اندازه گیری می باشد .

مثال:

دمای فرآیند

۱ – کمتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد

هر دو سنسور RTD و thermocouple قابل استفاده هستند.

۲ – بین ۲۰۰ درجه و ۵۰۰ درجه سانتیگراد

احتمالا استفاده ازthermocouple مناسبتر باشد.

۳ – بیشتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد برای اپلیکیشن هایی که دمای فرآیند بالا دارند، به thermocouple نیاز است. RTD ها در این دما عملکرد درستی ندارند.

دقت اندازه گیری

۱ – دقت مورد نیاز ±۰٫۱% (± یک دهم درصد) یا ±۰٫۰۱% (± یک صدم درصد)

تنها یک RTD میتواند چنین سطح دقتی عملکردمناسب ارائه کند

۲ – دقت مورد نیاز ±۱% (± یک درصد) یا بزرگتر

اگر میزان دقت اهمیت بالایی ندارد و یا اینکه به یک سنسور (rugged) احتیاج است تا در کاربرد های با لرزش بالا دوام بیاورد، ترموکوپل مناسب است.

در مقایسه سنسورهای دما می توان گفت که RTD زمان پاسخ و دقت بیشتر نسبت به ترموکوپل دارد.

ترمیستور

ترمیستور (Thermistor) نوع دیگری از سنسورهای دما است و همان‌طور که از نامش بر می‌آید، ترکیبی از THERM و ISTOR است که اولی بر حساس بودن آن به دما و دومی بر مقاومتی بودنش دلالت دارد. یک ترمیستور نوع خاصی مقاومت است که وقتی در معرض تغییرات دما قرار می‌گیرد، مقدار مقاومت فیزیکی آن تغییر می‌کند.

ترمیستورها معمولاً‌ از مواد سرامیکی مانند اکسید‌های نیکل، منگنز یا کبالت که توسط شیشه پوشانده شده‌اند تشکیل می‌شوند و به همین دلیل ممکن است به آسانی آسیب ببینند.

مزیت اصلی این سنسورها نسبت به انواع ترموستات‌های snap-action سرعت پاسخ آن‌ها به هر گونه تغییرات دما و نیز دقت و تکراپذیری‌شان است.

انواع دیگر سنسورهای دما از قبیل سنسورهای پیوندی نیمه‌هادی، سنسورهای فروسرخ و تشعشع گرمایی، ترمومترهای پزشکی و… نیز در بازار موجود هستند.