Beth yw'r mathau o synwyryddion tymheredd a ddefnyddir yn gyffredin

Mae synwyryddion tymheredd yn offer pwysig mewn peirianneg fodern, ymchwil wyddonol, a bywyd bob dydd. Maent yn gadael i chi gadw llygad ar amodau thermol a'u rheoli mewn ystod eang o leoliadau. Thermocyplau, synwyryddion tymheredd gwrthiant (RTDs), thermistors (fersiynau NTC a PTC), a synwyryddion tymheredd cylched integredig (IC) yw'r mathau mwyaf poblogaidd. Thermocyplau a RTDs yw'r math mwyaf cyffredin o synwyryddion a ddefnyddir mewn ffatrïoedd oherwydd eu bod yn ddibynadwy, yn hyblyg, a gallant weithio mewn amgylcheddau anodd. Mae pob math o synhwyrydd yn gweithio ar wahanol egwyddorion, sy'n golygu bod ganddynt fanteision gwahanol o ran ystod tymheredd, cywirdeb, amser ymateb, cost, a'r gallu i addasu i wahanol amgylcheddau. Mae hyn yn caniatáu i beirianwyr ddewis yr ateb gorau ar gyfer sefyllfa benodol, fel rheoli prosesau, systemau HVAC, offer meddygol, cymwysiadau modurol, a dyfeisiau IoT.




Thermocyplau



Mae thermocouples yn gweithio oherwydd effaith Seebeck (effaith thermodrydanol), sy'n digwydd pan fydd dau ddargludydd metel gwahanol wedi'u cysylltu ar un pen i wneud cyffordd fesur. Mae mân rym electromotive (foltedd) yn cael ei greu pan fo gwahaniaeth tymheredd rhwng y gyffordd boeth (mesur) a'r gyffordd oer (cyfeirio). Mae'r foltedd hwn yn uniongyrchol gysylltiedig â'r gwahaniaeth. Mae'n bosibl canfod yr union dymheredd trwy fesur y foltedd hwn a gwneud yr addasiadau cywir ar gyfer tymheredd y gyffordd gyfeirio.



Gall thermocyplau fesur ystod eang iawn o dymheredd, o mor isel â -200 gradd i ymhell dros 2000 gradd, yn dibynnu ar y deunyddiau a ddefnyddir. Mae hyn yn eu gwneud yn berffaith ar gyfer lleoedd poeth iawn neu oer iawn. Mae ganddyn nhw ddyluniad syml, cryf sy'n eu gwneud yn wydn iawn ac yn gallu gwrthsefyll sioc, dirgryniad, a sefyllfaoedd llym. Mae thermocyplau hefyd yn rhad, nid oes angen ffynhonnell pŵer allanol arnynt i weithio, ac mae ganddynt amseroedd ymateb thermol cyflym, sy'n bwysig mewn prosesau sy'n newid yn gyflym. Ond ychydig iawn yw eu signal allbwn (fel arfer yn yr ystod microvolt), felly mae angen cylchedau ymhelaethu arnynt, ac mae angen addasiad cyffordd oer arnynt i aros yn gywir. Rhai categorïau cyffredin yw:



Math K (nicel-cromiwm/nicel-silicon): Y math mwyaf cyffredin, mae'n gweithio'n dda o -200 gradd i +1260 gradd ac mae am bris rhesymol ac yn gallu gwrthsefyll ocsidiad.



Math J (haearn/copr-nicel): Yn gweithio'n dda ar dymheredd is, hyd at tua 750 gradd, ac yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn atmosfferiau lleihau.



Math S (platinwm-rhodium/platinwm): Mae hwn yn fath o fetel bonheddig sy'n cael ei ddefnyddio mewn cymwysiadau tymheredd uchel, manwl, uchel sy'n codi i 1600 gradd neu fwy. Fe'i defnyddir mewn ffwrneisi ac awyrennau.



Mae thermocyplau yn bwysig iawn mewn diwydiannau sy'n gweithio gyda thymheredd uchel, fel meteleg (smeltio dur), prosesu cemegol, cynhyrchu pŵer (boeleri a thyrbinau), a gwneud gwydr.







II. Synwyryddion Tymheredd Gwrthsefyll (RTDs)



Mae RTDs yn dibynnu ar y ffaith bod gwrthiant trydanol metelau pur, fel platinwm, yn newid mewn ffordd ragweladwy pan fydd y tymheredd yn newid. Mae'r gwrthiant yn codi mewn llinell syth wrth i'r tymheredd godi, gan ddilyn rheolau fel yr hafaliad Callendar-Van Dusen. Y synhwyrydd Pt100 (100 ohms ar 0 gradd) a'r Pt1000 yw'r ddau fath mwyaf cyffredin.



Mae RTDs yn wych oherwydd eu bod yn gywir iawn (fel arfer ±0.1 gradd neu well), yn sefydlog dros amser, ac mae ganddynt ymateb llinol ar draws ystod eang o dymereddau ({5}}200 gradd i +660 gradd fel arfer, ond gall rhai dyluniadau fynd yn llawer uwch). Oherwydd hyn, maen nhw'n well ar gyfer tasgau sydd angen llawer o gywirdeb, fel graddnodi labordai, prosesu bwyd, gwneud cyffuriau, a rheoli systemau HVAC. Eu prif broblemau yw eu bod yn cymryd mwy o amser i ymateb oherwydd bod ganddynt fwy o fàs thermol, maent yn costio mwy na thermocyplau, ac mae angen cerrynt excitation allanol (ffynhonnell cerrynt cyson) arnynt i fesur ymwrthedd heb wneud camgymeriadau yn sgil gwresogi eu hunain. Mae defnyddio gosodiadau tair gwifren neu bedair gwifren yn fantais fawr oherwydd eu bod yn gwneud iawn am ymwrthedd gwifrau plwm ac yn gwella cywirdeb cyffredinol y system yn fawr, yn enwedig dros bellteroedd hir.







III. Thermistors



Synwyryddion lled-ddargludyddion yw thermistorau sy'n newid eu gwrthiant yn fawr wrth i'r tymheredd newid. Fe'u rhennir yn NTC (cyfernod tymheredd negyddol, sy'n golygu bod gwrthiant yn mynd i lawr wrth i'r tymheredd fynd i fyny) a PTC (cyfernod tymheredd cadarnhaol, sy'n golygu bod ymwrthedd yn codi'n gyflym uwch na phwynt penodol).



Mae thermistors NTC yn hynod sensitif (yn llawer mwy felly na RTDs neu thermocyplau), yn ymateb yn gyflym, yn fach, ac yn rhad. Maent yn gweithio'n dda yn yr ystod o -50 i +150 gradd Celsius (gyda rhai fersiynau estynedig). Fe'u defnyddir yn aml mewn systemau rheoli batri, rheoli hinsawdd automobile, offer cartref (oergelloedd a ffyrnau o'r fath), ac electroneg defnyddwyr. Y brif broblem yw bod eu gwrthiant-cromlin tymheredd yn eithaf aflinol, sy'n golygu bod angen i chi ddefnyddio tablau mathemateg neu chwilio i gael darlleniadau cywir. Hefyd, maent yn cael problemau gyda chyfnewidioldeb os nad ydynt yn cael eu graddnodi. Ar y llaw arall, defnyddir thermistorau PTC yn bennaf ar gyfer atal gor-dymheredd, cyfyngu ar gerrynt mewnlifiad, ac elfennau gwresogi hunan-reoleiddio yn lle mesuriad parhaus union.







IV. Synwyryddion Tymheredd ar gyfer Cylchedau Integredig (ICs) Mae synwyryddion IC yn cyfuno'r elfen synhwyro, cyflyru signal, ac weithiau trosi analog-i-ddigidol yn un sglodyn silicon. Gallant anfon naill ai foltedd analog (fel 10 mV/ gradd ) neu signalau digidol trwy brotocolau fel I²C, SPI, neu 1-Wire. Mae rhai brandiau adnabyddus yn ddyfeisiau cyfres LM35, DS18B20, a TMP.



Mae ganddynt gyfradd gwallau isel (±0.5 gradd arferol), maent yn ymateb yn gyflym, ychydig o rannau allanol sydd eu hangen arnynt, ac maent yn hawdd eu cysylltu â microreolyddion. Mae hyn yn eu gwneud yn berffaith ar gyfer systemau gwreiddio, electroneg defnyddwyr, nodau IoT, cyfrifiaduron personol, a dyfeisiau cludadwy. Mae'r amrediad tymheredd o -55 i +150 gradd Celsius yn cyfyngu ar eu defnydd mewn mannau poeth iawn neu oer iawn, ond mae eu rhwyddineb defnydd a'u gallu i weithio gyda dyfeisiau eraill yn gwneud iawn am hyn mewn llawer o gymwysiadau cyfredol.







V. Mathau Eraill o Atchwanegiadau Yn ogystal â'r prif synwyryddion cyswllt, mae yna nifer o ddewisiadau arbenigol sy'n bodloni dibenion penodol.



Gall synwyryddion tymheredd isgoch (di-gyswllt) fesur tymheredd heb gyffwrdd â'r gwrthrych oherwydd gallant weld pelydriad gwres yn dod ohono. Maent yn wych ar gyfer monitro tymheredd uchel (metelau tawdd o'r fath), symud targedau, neu leoedd peryglus. Gallwch ddod o hyd iddynt mewn thermomedrau clust meddygol, pyromedrau diwydiannol, a gwiriadau diogelwch bwyd.



Mae thermomedrau bimetallig yn defnyddio ehangiad thermol gwahanol dau fetel bond i symud pwyntydd. Mae hyn yn rhoi darlleniad syml, dibynadwy heb fod angen pŵer. Gweithiant yn dda gyda thermostatau cartref syml, poptai, a mesuryddion diwydiannol nad ydynt yn gywir iawn.



Mae synwyryddion tymheredd ffibr optig yn imiwn i ymyrraeth electromagnetig, yn gallu gwrthsefyll cyrydiad, ac yn gallu synhwyro ar draws pellteroedd mawr oherwydd eu bod yn defnyddio nodweddion optegol fel pydredd fflworoleuedd neu interferometreg. Maent yn bwysig iawn mewn lleoedd fel is-orsafoedd foltedd uchel, trawsnewidyddion, peiriannau MRI, a mannau lle mae ffrwydron neu ddeunydd niwclear yn bresennol.



Yn fyr, wrth ddewis synhwyrydd tymheredd, mae angen i chi feddwl am bethau fel pa mor gywir y mae angen iddo fod, pa mor eang yw'r ystod tymheredd, pa mor gyflym y mae angen iddo ymateb, faint mae'n ei gostio, pa mor galed y mae angen iddo fod yn yr amgylchedd, a pha mor hawdd yw ei osod. Thermocyplau yw'r dewis gorau ar gyfer gweithrediadau diwydiannol tymheredd uchel iawn, RTDs yw'r rhai mwyaf cywir mewn amgylcheddau rheoledig, thermistorau yw'r dewis gorau ar gyfer ystodau canolradd am gost isel, ac mae synwyryddion IC yn ei gwneud hi'n hawdd cysylltu electroneg yn ddigidol. Mae isgoch a ffibr optig yn ddwy enghraifft o fathau eraill sy'n ei gwneud hi'n bosibl cwmpasu pob diwydiant, hyd yn oed y rhai na ellir eu cyrraedd trwy gyffwrdd uniongyrchol neu EMI.