Temperatursensilo
El Vikipedio
Inĝenierarto > Sensiloj > Temperatursensiloj
Enhavo |
[redaktu] Difinoj kaj komprenaĵoj
La temperaturo T (aŭ Θ) kun kiel unuo la Kelvino [K] estas tiel, kiel la longo kaj la maso unu el la bazgrandecoj de materio. La Kelvino estas la termodinamika temperaturo egale al 1/273.16 parto de termodinamika temperaturo de la tripelpunkto de akvo. Praktike estas uzata la temperaturo en gradoj Celsiuso [°C]. Kelkfoje la temperaturo estas donita en Fahrenheito:
TC = 5/9 (TF - 32)
Ĉefe ekzistas du grupoj de iloj por la mezurado de temperaturo: kontaktiloj kaj nekontaktiloj.
En la grupo de kontaktiloj troviĝis:
[redaktu] Termoparo
Se du konduktantoj a kaj b estas ligitaj unuflanke kaj ekzistas temperaturdiferenco ΔT inter la unua fino (la varma velda junto) kaj la dua malvarma fino, malfermcirkvita tensio ΔV estiĝas inter la malfermaj finoj de konduktantoj, ĉi tiu estas la termoparo.
Ĉi tiu efekto estas matematika esprimita kiel:
ΔV = αsΔT
Kie αs estas la Seebecka koeficiento en V/K (aŭ multe uzata pV/K). La Seebecka efekto estas la sumo de la Peltiera efekto kaj la Thomsona efekto, la lasta estas tamen tre malpli granda ol la unua:
E = C1(T1 - T2) (Peltiera efekto) + C2(T12 - T22) (Thomsona efekto)
Subestaranta tabelo donas diversajn absolutajn Seebeckajn koeficientojn.
| Metaloj |
αs[μV/K] ĉe 273 K |
αs[μV/K] ĉe 300 K |
Termoparoj |
αs[μV/K] ĉe 273 K |
αs[μV/K] ĉe 300 K |
|---|---|---|---|---|---|
| Pb | -0.995 | -1.047 | Tipo J | 50.000 | 51.000 |
| Cu | 1.700 | 1.830 | (Fe / Cu-Ni) | ||
| Ag | 1.380 | 1.510 | Tipo K | 39.000 | 41.000 |
| Au | 1.790 | 1.940 | (Ni-Cr / Ni-Al) | ||
| Pt | -4.450 | -5.5280 | Tipo R | 5.000 | 6.000 |
| Pd | 0.900 | -9.990 | (Pt - 13 % Rh /Pt) | ||
| W | 0.130 | 1.070 | Tipo S | 5.000 | 7.000 |
| Mo | 4.710 | 5.570 | (Pt - 10 % Rh /Pt) | ||
| Cr | 18.800 | 17.300 | Tipo T | 39.000 | 41.000 |
| V | 0.130 | 1.000 | (Cu / Cu-Ni) | ||
| Rh | 0.480 | 0.400 | |||
| Ni | -18.000 | - | |||
| Al | - | -1.700 |
[redaktu] Rezista Temperatura Detektilo (RTD)
Ĝi uzas la fizikan principon de la temperatura koeficiento de elektrika rezisto de metaloj. La rezisttemperatura mezurado estas bazita sur la rilato inter la rezistvaloro kaj la temperaturo de mezurrezistoro:
R(T) = R0(1 + αT + βT2 + ....)
Kie T estas la temperaturo en gradoj Celsiuso [°C] aŭ K, R0 la rezistanco ĉe 0 °C, R(T) la rezistanco ĉe T °C kaj α, β,.... la temperaturkoeficientoj dependita de materialo.
Estas distingitaj metalrezistoroj, kiuj havas relativan malgrandan pozitivan temperaturkoeficienton α (PTC) kaj duonkonduktantrezistoroj, inter kiuj NTC- kaj PTC-rezistoroj. La subestaranta tabelo donas kelkajn karakterizojn de (uzata) metalrezistoroj. En angla literaturo oni ofte uzas la termon "Resistance Temperature Detector" aŭ mallonge RTD.
| Materialo | Temp.aro °C | Temp.koef. αΩ/°C |
|---|---|---|
| Plateno | -200 ĝis 850 | 0.39 |
| Nikelo | -80 ĝis 320 | 0.67 |
| Kupro | -200 ĝis 260 | 0.38 |
Plateno povas esti uzata trans vastas temperaturaro ( -200 ĝis 850 °C) La Pt100 estas temperatursensilo el plateno kies rezistanco estas 100 Ω ĉe 0 °C. la ilo bezonas elektran fluon por produkti tension trans la sensilo kiun oni povas mezuri.
[redaktu] Duonkonduktantaj temperatursensiloj
La duonkonduktanto produktas ŝanĝon de rezistanco kiu estas dependita de temperaturŝanĝo. Sinsekve estas priskribita:
- La Si-rezistoro
- Termistoro
- Juntrezistoro
- Temperatursensitaj kurentfontoj
Duonkonduktantaj temperatursensiloj havas daŭran- kaj altan stabilecon, ili estas malkostaj kaj havas malgrandan dimension.
Si-masrezistoro
La Si-masrezistoro havas pozitivan temperaturkoeficienton α = 0.7 % / °C. Ĝi estas lineara de -65 °C ĝis 200 °C. La nominalaj rezistancvaloroj estas de 10 Ω ĝis 10 kΩ kun toleremo de 1 % ĝis 20 %. La rezistoroj aspektas kiel 1/4 W rezistoroj. Kiel mezurelemento ili estas prefere ŝaltata en pontcirkvito.
Termistoro
Por termistoroj oni uzas ne Si aŭ Ge sed materialoj kiel NiO, Mn2O3 kaj C2O3. Estas distingita PTC- kaj NTC termistoroj:
La PTC-termistoroj havas ofte tre fortan leviĝon de rezistanco ĉe malgranda temperaturaro. Oni havas en tiu temperaturaro tre grandan pozitivan temperaturkoeficienton kiel doninta en la figuro. Ekstere la temperaturaro la temperaturkoeficiento estas negativa aŭ nulo.
La NTC-termistoroj kontraŭe havas tre grandan negativan temperaturkoeficienton. La relativa ŝanĝo de temperaturo po °C esta pli granda ol la Pt100 sed malgranda kiel la PTC. La rezistancregreso kiel funkcio de temperaturo estas mallineara:
R = R0eβ(1/T - 1/T0)
Kie β estas konstanto dependita de materialo (ĉirk. 4000) kaj T ( kaj T0) estas la absoluta temperaturo en K. La subestaranta figuro donas la NTC-karakterizon.
Juntduonkonduktantoj
Ĉe diodo la kurento estas:
I = Ir[ eqV/kT - 1]
Kie:
k = la konstanto de Boltzmano
q = la elektronŝarĝo
T = la temperaturo en K
Ir = la inversa saturitkurento
I = la kurento tra la diodo
V = la tensio trans la diodo
La juntpotencialo de diodoj kaj transistoroj ŝanĝas trans granda temperaturaro. Ĉi tiu ŝanĝo de juntpotencialo (=dV/dT) estas
- por Si = -2 mV/°C
- por Ge = -2.5 mV/°C
- por Schottkydiodoj = -1.5 mV/°C
Kiel ekzemplo la subestaranta figuro donas la karakterizojn de TO-92 transistora temperatursensilo.
Temperatursensitaj kurentfontoj
Ekzistas ankaŭ temperatursensitaj kurentfontoj. Ofte ili estas relative kompleksaj mikrocirkvitoj (IC's) ĉe kio kurento fluas kiu estas liniera kun la temperaturo. La kurento estas en la ordeno de μA / Kelvin.
[redaktu] Dumetalaj termometroj
Ĝi uzas la fakton ke diversaj metaloj havas diversajn koeficientojn de ekspansiado. Ligado de du metaloj donas metodon por ekzemple ŝalti elektrikan kontakton.
[redaktu] Likvaĵo en vitro de Termometroj
Vitra cilindro unuflanke kun cisterno estas parte plenigita kun fluido. Kiam la temperaturo ŝanĝas la fluido ekspansias. La longo de fluido en la cilindro estas mezuro por la temperaturo.
En la grupo de malkontaktiloj troviĝis:
[redaktu] Radiada Termometroj
Ĉiu objekto kun temperaturo pli alta ol la absoluta nulpunkto (-273 °C) radias transruĝa energio. Transruĝaj energimezuriloj mezuras la kvanto radiita transruĝa energio kiel mezuro de la temperaturo. La transruĝa energimezurilo registras, helpe de lenso, la temperaturdiferencon inter la objekto kaj la mezurilo. Ĉi tio okazas per mezuri la termo-elektran tension, kaŭzinta per la mezurota objekto.
