4 plašāk izmantotie temperatūras sensoru veidi

Temperatūrai ir ļoti būtiska ietekme uz visiem dabas elementiem un procesiem, sākot ar labības grauda dīgšanu līdz pat dramatiskai ledāju kušanai Antarktīdā. Tik pat būtisku lomu temperatūra ieņem mūsu ikdienas gaitās. Tas ļoti labi atspoguļojas, ķermeņa termālās izjūtās un apkārtējās vides komforta līmeņos. Lai precīzi noteiktu šķidras, cietas vai gāzveida vielas temperatūru, ir pieejami dažādi temperatūras sensori, kas nodrošina temperatūras mērīšanu un kontroli. Protams, katrs no tiem izmanto atšķirīgas tehnoloģijas un principus, lai veiktu pēc iespējas precīzākus mērījumus. Tomēr tie var darboties nepareizi vai pat sabojāties dažādu iemeslu dēļ, piemēram, korozijas, vibrācijas, kalibrēšanas vai citu kļūdu dēļ. Šajā rakstā uzziniet, kā 4 plašāk izmantotie temperatūras sensoru veidi var novērst izplatītākās problēmas.

Satura rādītājs:

• Kur tiek izmantoti temperatūras sensori?
• Termistori (NTC)
• Pretestības temperatūras detektori (RTD)
• Pusvadītāju sensori
• Termopāri
  
  • 8 standartizēti termopāru tipi
  • Termopāru tabula
• Ko ņemt vērā, kad jāizvēlas temperatūras sensorus?
• Kādus temperatūra sensorus piedāvā ZTF Lāsma?

Kur tiek izmantoti temperatūras sensori?

Temperatūras sensori tiek izmantoti dažādiem mērķiem praktiski ikvienā nozarē visā pasaulē. Tie sastopami gan ikdienā, gan rūpniecībā. Būtībā temperatūras sensori nodrošina ievadi sistēmā, lai aptuveni vai precīzi noteiktu konkrēta objekta vai vides temperatūru. Uzskaitīsim vien dažus piemērus, kur tiek izmantoti šie sensori:

• Medicīnā – medikamentu ražošanā, pacientu uzraudzībā un citos ar medicīnu saistītos procesos.
• Zinātnē – bioloģiskajos un ģeoloģiskajos pētījumos, laboratorijas procesos un biotehnoloģiju uzraudzībā.
• Loģistikā – pārvadājumos un noliktavās, ledusskapjos un kravas automobiļos,
• Rūpniecībā – dažādu iekārtu un vides uzraudzībā, piem., sadzīves tehnikas ražošanā.
• Transportlīdzekļos – gaisa, eļļas, izplūdes gāzu un motora temperatūras mērījumos.
• Apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas iekārtās – komerciālās vai mājsaimniecības apkures sistēmas, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas ierīcēs.
• Pārtikas ražošanā un uzglabāšanā. 
• Naftas un ķīmijas apstrādē.

Varētu sacīt, ka temperatūras sensori ir salīdzinoši vienkārši un tie sastopami dažādu sarežģītības pakāpju iekārtās un ierīcēs. Sensoru reaģēšana un precizitāte var būt no zemas līdz pat īpaši augstai temperatūrai. Lai sistēmu uzturētāji būtu kompetenti dažādu tehnisko risinājumu izvēlē atkarībā no attiecīgās sistēmas parametriem un pielietojuma veida, ir jāizprot temperatūras sensoru iedalījums. Tos var sagrupēt sekojoši – termistori; pretestības temperatūras detektori (RTD); termopāri; pusvadītāju sensori. Nākamajās nodaļās piedāvājam daudz plašāk iepazīties ar katru no šiem veidiem.

Termistori (NTC)

Termistori jeb Thermal resistor pēc sava lieluma var būt ļoti mazi. Tie galvenokārt sastāv no sensora elementa, kas var būt pārklāts ar epoksīda vai stikla materiālu. Parasti tiem ir 2 vadi, kas paredzēti, lai veiktu savienojumu ar elektrisko ķēdi. Tie nosaka temperatūru pēc elektriskās strāvas pretestības izmaiņām. Termistori ir pieejami kā NTC vai PTC. To izmaksas visbiežāk ir zemas. Reti ir sastopami PTC tipu termistori, jo tie ir izgatavoti no speciāliem materiāliem, kas izmantojami pie lielām temperatūras svārstībām. Pats efektīvākais darbības diapazons ir no -50 līdz 250 °C stikla termistoriem vai 150 °C parastiem termistoriem. 

Pretestības temperatūras detektori (RTD)

RTD saukti arī par pretestības temperatūras detektoriem (Resistance Temperature Detector) un tie darbojas līdzīgi kā termistori. Temperatūra tiek mērīta ar omu pretestību. Līdzīgi kā termistori, pretestības temperatūras detektori ir savienoti ar ķēdi, tomēr tiem ir daudz plašāks temperatūras diapazons. Vēl jāpiebilst, ka tie var izmērīt ekstremālas temperatūras.

RTD sastāv no plastikāta vai arī metāla stieples, ja nepieciešama lielāka precizitāte. Stieples ir apvīta ap keramikas vai stikla serdi. Paši precīzākie RTD tiek izgatavoti no platīna, savukārt vieni no lētākajiem būs izgatavoti no vara vai niķeļa. RTD kas veidoti no platīna nodrošina ļoti precīzu lineāro izvadi no -200 līdz 600 °C un, protams, tie ir arī daudz dārgāki.

Pusvadītāju sensori

Šie sensori, kas balstīti uz pusvadītāju bāzes, ir visbiežāk pielietoti integrētajās shēmās (IC). Izmantojot divas vienādas diodes, kurām ir temperatūras jutīgs spriegums un strāvas raksturlielums, tiek uzraudzītas temperatūras izmaiņas. Tie nodrošina lineāru reakciju, tomēr jāatdzīst, ka no pamata sensoru veidiem, tiem ir pati zemākā precizitāte. Turpretī tieši šiem temperatūras sensoriem arī reakcijas ātrums šaurākajā temperatūras diapazonā ir vislēnākais. Temperatūras diapazons no -70 °C līdz 150 °C.

Termopāri

Termopāris ir temperatūras mērīšanas sensors. Tā uzbūve ir ļoti vienkārša - divu dažādu metālu stieples ir savienotas jeb salodētas kopā vienā punktā, kuru sauc par termisko savienojuma punktu. Lai izmērītu temperatūru ar termopāri, šis termiskais savienojuma punkts ir jāpieliek pie virsmas, kur ir jānosaka temperatūra. Temperatūras izmaiņas rada spriegumu, kurš tiek izmantots kā reference uz temperatūras tabulu, kas gala rezultātā izdod datus par fiksēto temperatūru. Termopārus plaši izmanto dažādās rūpniecības nozarēs, kā arī zinātniskos projektos.

Populārākās termopāru pielietošanas nozares: rūpnieciskais sektors, tēraudlietuves, elektrības ražošana, farmācija, biotehnoloģijas, cementa ražošana un naftas un gāzes pārstrāde.

Termopāriem ir liels temperatūru diapazons, t. i, no -200 līdz 1750 °C  un salīdzinoši zemas izmaksas, kas padara tos par populāru izvēli daudzās nozarēs. Divi dažādi metāli vai sakausējumi veido dažādu tipu termopārus. Katrai kombinācijai ir savas īpašības un pielietojums.

8 standartizēti termopāru tipi

B tipa termopāris

B tipa termopāris sastāv no platīna rodija (6% rodijs) un platīna rodija (30%) stiepļu kombinācijas. Tieši dēļ lielā platīna daudzuma šo termopāri dēvē arī par dārgmetāla termopāri. Pateicoties tā augstajai temperatūras noturībai un mērīšanas spējai, to lieto rūpniecības ar augstu temperatūras procesiem, kā piemēram stikla ražošanā.

E tipa termopāris

E tipa termopāris ir savienotas hromela(90% niķeļa un 10% hroma) un konstantāna(55% vara un 45% niķeļa) stieples. Mērāmās temperatūras diapazons, ko sniedz šis savienojums ir no 0 līdz 800 °C. Šā tipa termopāri nav paredzēti sēra saturošās vidē un tos galvenokārt izmanto spēkstacijās.

J tipa termopāris

J tipa termopāris ir izveidots no dzelzs un konstantāna(55% vara un 45% niķeļa) stieplēm, kas veido temperatūras diapazonu no 0 līdz 750 °C. Zemā temperatūras diapazona dēļ šim termopārim mūža ilgums samazinās pie augstām temperatūrām. J tipa termopāri ir lieliski piemērot lietošanai vakuumā un inertās vidēs.

K tipa termopāris

K tipa termopāris veidojas savienojot hromela(90% niķeļa un 10% hroma) un alumeļa(95% niķeļa, 2% alumīnija, 2% mangāna un 1% silīcija) stieples. Tā temperatūras diapazons ir no 0 un 1100 °C. Neitrāla vai oksidējoša vide ir vislabāk piemērot šī veida termopāriem. K tipa termopāri ir vieni no izplatītākajiem rūpniecības nozarē.

N tipa termopāris

N tipa termopāris ir izgatavots no nikrosila un nisila stieplēm, kas veido temperatūras diapazonu no 0 līdz 1100 °C. Pretēji K tipa termopāriem, N tipa termopāris nodrošina augstu noturību pret histerēzes radītu degradāciju. Tos plaši izmanto naftas pārstrādes rūpniecībā.

R tipa termopāris

R tipa termopāris ir kombinācija no platīna-rodija(13%) un platīna stieplēm. Šim termopāris ir plašs temperatūras diapazons no 0 līdz pat 1600 °C. Tas ir dārgāks par S tipa termopāri, tā kā tā sastāvā ir lielāks rodija daudzums. Tam ir augstāka precizitāte un tas ir lieliski piemērots sēra reģenerācijas stacijās.

S tipa termopāris

S tipa termopāris ir ļoti līdzīgs R tipa. Tas ir izgatavots no platīna-rodija(10%) un platīna stieplēm, sniedzot temperatūras diapazonu no 0 līdz 1600 °C. S tipa termopāris tiek lietos procesos ar ļoti augtu temperatūru un tas ir sastopams daudzās nozarēs.

T tipa termopāris

T tipa termopāris ir veidots no vara un konstantāna(55% vara un 45% niķeļa) stieplēm. Tā zemo temperatūru diapazons, kas veidojas no -185 līdz 300°C padara šo termopāri ideāli piemēru vakuumam un inertai videi. To bieži var sastapt pārtikas rūpniecībā un kriogēnijā.

Termopāru tabula

Ko ņemt vērā, kad jāizvēlas temperatūras sensorus?

Izvēloties temperatūras sensorus, iesakām pievērst uzmanību sekojošiem aspektiem:

Temperatūras diapazons – daudzi temperatūras sensori var nodrošināt dažāda veida un diapazona mērījumus, bet ne vienmēr visos diapazonos mērījumi būs vienlīdz precīzi. Pirms iegādājaties konkrētu temperatūras sensoru iesakām pārbaudīt tā diapazonu un salīdzināt ar sava projekta vajadzībām.

Precizitāte un stabilitāte – visticamāk Jums ir nepieciešama arī konkrēta precizitātes un stabilitātes pakāpe. Šādi aspekti ir jāņem vērā, jo, piemēram, termopāri ir ar augstāku ilgtermiņa stabilitātes svārstību nekā RTD un termistori. Vislielākā precizitāte parasti ir NTC termistoriem, ja tiem ir stikla pārklājums.

Darba vietas izmērs – dažkārt arī vietas izmērs var būt ietekmējošais faktors temperatūras sensora izvēlē. Ja vietas ir maz, tad loģiski būs nepieciešams mazāka izmēra sensors.

Kādus temperatūra sensorus piedāvā ZTF Lāsma?

Vēlamies uzsvērt, ka ZTF Lāsma produktu sortimentā ir pieejams plašs temperatūras sensoru klāsts. Visbiežāk izmantotie ir termopāri un termistori, bet ir arī bezkontakta, digitālie, kvarca un dažādi citi kombinēti temperatūras sensori.

Daudzi no sensoriem tiek ražoti tādos uzņēmumos, kā Nivelco, Pixsys, Czaki, Aplisens, Seneca un citos. Aplūkojiet visu mūsu temperatūras sensoru klāstu tīmekļa vietnē lasma.eu vai sazinieties ar mums.

Ar noliktavā pieejamiem temperatūras sensoriem variet iepazīties šeit: 

• Kompaktie bez vītnes
• Daudzpunktu temperatūras sensori
• Kompaktie ar vītni
• Ar galvu
• Ar galvu un vītni
• Pārnēsājami/rokas temperatūras sensori
• Infrasarkanie temperatūras sensori
• Bimetāliskie termometri
• Temperatūras sensoru aksesuāri
• Cita tipa temperatūras sensori

Citi raksti un vide materiāli par temperatūras sensoriem:

1. Temperatūras sensori Czaki - līderi kontrolē
2. Pārtikas un medikamentu temperatūras monitorings ar Pixsys
3. Digitālais temperatūras un mitruma sensors no E+E Elektronik