כיצד פועלים סוגים שונים של חיישני טמפרטורה? הסבר במילים פשוטות

  • Dec 14, 2020
click fraud protection

בקרת טמפרטורה נמצאת בכל מקום בתהליכי ייצור, ומאפשרת לכם לבחור את מצב ההפעלה המתאים או לעקוב אחר שינויים במצב החומר. משטר הטמפרטורה חשוב באותה מידה גם כאשר מדליקים תנור במטבח וגם בתנורי פיצוץ בעת המסת פלדה, וסטייה מפעולה רגילה עלולה להוביל לתאונות ולפגיעה באנשים. כדי למנוע השלכות לא נעימות וכדי להבטיח כי ניתן להסדיר את מידת החימום, משתמשים בחיישן טמפרטורה.

תרמו-חשמל

החיישן התרמו-חשמלי מבוסס על עיקרון הצמד התרמי (ראה. איור 1) - לכל המתכות יש ערך מסוים (מספר האלקטרונים החופשיים במסלולי האטום החיצוניים שאינם מעורבים בקשרים נוקשים). כאשר הם נחשפים לגורמים חיצוניים המקנים אנרגיה נוספת לאלקטרונים חופשיים, הם יכולים לעזוב את האטום, וליצור תנועה של חלקיקים טעונים. במקרה של שילוב של שתי מתכות עם פוטנציאל שונה לשחרור אלקטרונים וחימום אחר כך של הצומת, יווצר הבדל פוטנציאלי, הנקרא אפקט Seebeck.

דמות: 1. מכשיר צמד תרמי
דמות: 1. מכשיר צמד תרמי

מוֹלִיך לְמֶחֱצָה

הם עשויים על בסיס גבישים עם מאפיין מתח-זרם נתון. חיישני טמפרטורה כאלה פועלים במצב מתג מוליכים למחצה, בדומה לטרנזיסטור הדו קוטבי הקלאסי, שם מידת החימום דומה לאספקת הפוטנציאל לבסיס. עם עליית הטמפרטורה, חיישן המוליכים למחצה יתחיל לספק ערך זרם גבוה יותר. ככלל, המוליך למחצה עצמו אינו משמש למדידת חימום, אלא מחובר באמצעות מעגל מגבר (ראה. איור 2).

instagram viewer

דמות: 2. חיבור חיישן מוליך למחצה דרך מגבר

הם כוללים מגוון רחב של מדידות ויכולת להתאים את החיישן בהתאם לפרמטרים התפעוליים של הציוד. הם סוג של דיוק גבוה, תלוי מעט במשך הפעולה. יש להם ממדים קטנים, שבגללם הם מותקנים בקלות במעגלים, רכיבי רדיו וכו '.

פירומטרי

הם עובדים על חשבון חיישנים מיוחדים - פירומטרים, המאפשרים לכידת תנודות הטמפרטורה הקלות ביותר במשטח העבודה של כל אובייקט. אלמנט החישה עצמו הוא מטריצה ​​המגיבה לתדר מסוים בטווח הטמפרטורות. עיקרון זה הוא הבסיס למדידות באמצעות מדחום ללא מגע, שהפך נפוץ במהלך המאבק נגד נגיף העטרה. בנוסף, השימוש בהם משמש באופן פעיל לבקרת הדמיה תרמית של אלמנטים מבניים, ציוד, מבנים ומבנים.

דמות: 3. עקרון הפעולה של החיישן הפירומטרי

תרמוסיסטי

חיישני טמפרטורה כאלה מיוצרים על בסיס תרמיסטורים - מכשירים בעלי תלות מסוימת של התנגדות במידת החימום של חומר הבסיס. ככל שהטמפרטורה עולה, מוליכות הנגד משתנה גם כך תוכלו לפקח על מצב האובייקט הרצוי.

החיסרון העיקרי של חיישן תרמוסיסטיבי הוא הטווח הקטן של הטמפרטורה הנמדדת, אך זה מסוגל לספק צעד מדידה טוב ודיוק גבוה בעשיריות ומאה מעלות צֶלסִיוּס. מסיבה זו, הם נכללים לעיתים קרובות במעגל באמצעות מגבר המרחיב את גבולות ההפעלה.

אֲקוּסְטִי

חיישני טמפרטורה אקוסטיים פועלים על פי העיקרון של קביעת מהירות העברת הקול בהתאם לטמפרטורת החומר או המשטח. החיישן עצמו משווה את מהירות הקול שנוצר על ידי המקור, אשר תשתנה בהתאם למידת החימום (ראה. איור 4). סוג זה הוא ללא מגע ומאפשר לבצע מדידות במקומות שקשה להגיע אליהם או בחפצים בסיכון גבוה.

דמות: 4. חיישן טמפרטורת קול

פיזואלקטרית

פעולת החיישן מבוססת על השפעת התפשטות הרטט של גביש קוורץ כאשר עובר זרם חשמלי. אבל, בהתאם לטמפרטורת הסביבה, תדירות תנודת הגביש תשתנה גם כן. העיקרון של תיקון שינויי טמפרטורה מורכב ממדידת תדר הרטט ואז השוואה עם הכיול שנקבע של הדירוגים לטמפרטורות שונות.