Ako fungujú rôzne typy teplotných snímačov? Vysvetlenie jednoduchými slovami

  • Dec 14, 2020
click fraud protection

Regulácia teploty je vo výrobných procesoch všadeprítomná a umožňuje vám zvoliť vhodný prevádzkový režim alebo sledovať zmeny stavu materiálu. Teplotný režim je rovnako dôležitý ako pri zapnutí rúry v kuchyni, tak aj pri vysokých peciach pri tavení ocele. Odchýlka od normálnej prevádzky môže viesť k nehodám a zraneniam osôb. Aby sa predišlo nepríjemným následkom a zaistila regulácia stupňa vykurovania, používa sa teplotný snímač.

Termoelektrické

Termoelektrický snímač je založený na princípe termočlánku (pozri. Obrázok 1) - všetky kovy majú určitú valenciu (počet voľných elektrónov na vonkajších atómových dráhach, ktoré nie sú zapojené do pevných väzieb). Keď sú vystavení vonkajším faktorom, ktoré dodávajú voľnú elektrónu ďalšiu energiu, môžu opustiť atóm a vytvárať pohyb nabitých častíc. V prípade kombinácie dvoch kovov s rôznym potenciálom pre uvoľňovanie elektrónov a následným zahriatím spoja vznikne potenciálny rozdiel, ktorý sa nazýva Seebeckov efekt.

Obrázok: 1. Termočlánkové zariadenie
Obrázok: 1. Termočlánkové zariadenie
instagram viewer

Polovodič

Sú vyrobené na báze kryštálov s danou charakteristikou prúdového napätia. Takéto snímače teploty pracujú v režime polovodičového spínača, podobne ako klasický bipolárny tranzistor, kde je stupeň ohrevu porovnateľný s dodávkou potenciálu do základne. Keď teplota stúpa, polovodičový snímač začne dodávať vyššiu hodnotu prúdu. Polovodič sa spravidla nepoužíva na meranie vykurovania, ale je pripojený cez obvod zosilňovača (pozri. Obrázok 2).

Obrázok: 2. Pripojenie polovodičového snímača cez zosilňovač

Vyznačujú sa širokou škálou meraní a schopnosťou nastaviť snímač v súlade s prevádzkovými parametrami zariadenia. Sú typu s vysokou presnosťou, málo závislé od dĺžky prevádzky. Majú malé rozmery, vďaka čomu sa ľahko inštalujú do obvodov, rádiových prvkov atď.

Pyrometrický

Pracujú na úkor špeciálnych senzorov - pyrometrov, ktoré umožňujú zachytiť najmenšie teplotné výkyvy pracovnej plochy ľubovoľného objektu. Priamo samotný snímací prvok je matica, ktorá reaguje na určitú frekvenciu teplotného rozsahu. Tento princíp je základom pre merania bezkontaktným teplomerom, ktoré sa rozšírili počas boja proti koronavírusom. Okrem toho sa ich použitie aktívne používa na termovízne riadenie konštrukčných prvkov, zariadení, budov a stavieb.

Obrázok: 3. Princíp činnosti pyrometrického snímača

Termorezistívne

Takéto snímače teploty sa vyrábajú na základe termistorov - zariadení s určitou závislosťou odporu od stupňa ohrevu základného materiálu. So zvyšujúcou sa teplotou sa mení aj vodivosť rezistora, takže môžete monitorovať stav požadovaného objektu.

Hlavnou nevýhodou termorezistívneho snímača je malý rozsah nameranej teploty, ale je to schopný poskytnúť dobrý krok merania a vysokú presnosť v desatinách a stotinách stupňov Celzia. Z tohto dôvodu sú často zahrnuté v obvode pomocou zosilňovača, ktorý rozširuje prevádzkové limity.

Akustické

Akustické snímače teploty fungujú na princípe určovania rýchlosti prenosu zvuku v závislosti od teploty materiálu alebo povrchu. Samotný snímač porovnáva rýchlosť zvuku generovaného zdrojom, ktorá sa líši v závislosti od stupňa zahrievania (pozri. Obrázok 4). Tento typ je bezkontaktný a umožňuje vám robiť merania na ťažko dostupných miestach alebo na rizikových objektoch.

Obrázok: 4. Snímač teploty zvuku

Piezoelektrický

Činnosť snímača je založená na účinku šírenia vibrácií kremenného kryštálu pri prechode elektrického prúdu. Ale v závislosti od teploty okolia sa tiež zmení frekvencia kmitania kryštálu. Princíp fixácie teplotných zmien spočíva v meraní frekvencie vibrácií a jeho porovnaní so zavedenou kalibráciou hodnotení pre rôzne teploty.