Zaloguj się
Wszystkie
31 marca 2022
984
Pomiar pośredni wartości fizycznej oznacza, że sensor mierzy inną wartość fizyczną, która jest zależna od tej, która leży w centrum naszego zainteresowania. W przypadku temperatury, czy dokładniej rzecz biorąc, średniej energii kinetycznej cząstek danego materiału, mierzone są różne parametry uzależnione od temperatury.
Temperatura, będąc jedną z zasadniczych własności fizycznych, ma wpływ na niemal wszystkie własności materii. Do pomiaru temperatury jednak najlepiej nadają się takie kombinacje materiałów i ich własności, które mają szczególnie silny, a najlepiej dodatkowo liniowy związek z temperaturą. Podręcznikowym przypadkiem materiału, który silnie reaguje na zmiany temperatury i może być używany w termometrach, jest rtęć. Klasyczny termometr rtęciowy korzysta ze zjawiska rozszerzalności cieplnej tego metalu – im wyższa temperatura, tym ta sama ilość rtęci zajmuje większą objętość, a co za tym idzie słupek w termometrze rośnie wyżej. Niestety słupka rtęci nie da się łatwo podłączyć do układu elektronicznego, więc w urządzeniach elektronicznych trzeba stosować inne sensory.
W artykule przedstawimy różne typy sensorów temperatury, omówimy ich zasadę działania z uwzględnieniem fizycznych zjawisk, jakie za nimi stoją. Porównamy też ich kluczowe zastosowania, aby określić, jakie są idealne warunki aplikacji dla poszczególnych sensorów. Poniższa lista nie jest w żaden sposób wyczerpująca, gdyż liczba technik pomiaru temperatury, które da się zastosować w systemach elektronicznych jest niemal nieskończona.
Rodzaje sensorów temperatury
Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów sensorów temperatury różniących się mechanizmami działania, a co za tym idzie, również parametrami i, w konsekwencji, obszarami aplikacji. Oczywiście, ideałem byłoby posiadanie dokładnego i szybkiego termometru o dowolnym zakresie temperatur… Jak łatwo się domyślić, fizyka zjawisk powiązanych z temperaturą nie pozwala na opracowanie takiego sensora. Dlatego też dobrze jest znać dostępne rozwiązania i wiedzieć, jak dobrać je do konkretnej aplikacji.
Sensory temperatury charakteryzować można dużą liczbą parametrów, jednak dla uproszczenia poniższego zestawienia skupimy się na następujących obszarach:
- Dokładność pomiaru, która wynika z samego sensora, ale także koniecznych do jego implementacji układów (np. analogowego toru pomiarowego). Oczywiście, każdy układ pomiarowy można rozbudować do poziomu bardzo zaawansowanego i precyzyjnego systemu, jednak skupimy się na typowych (i ekonomicznie uzasadnionych) implementacjach;
- Zakres temperatur stosowania pojedynczego sensora, tj. pojedynczego elementu, ponieważ w wielu klasach elementów znajdziemy sensory o różnych zakresach, jednak żaden pojedynczy z nich nie pokryje zbyt szerokiego przedziału, zwłaszcza w zakresie i niskich, i wysokich temperatur;
- Szybkość działania, która wynika z szybkości działania samego zjawiska fizycznego, stojącego u podstaw działania sensora, a także m.in. bezwładności termicznej samego układu, wraz z obudową itp.;
- Łatwości implementacji w typowym układzie elektronicznym, np. czy dany sensor wymaga dodatkowych, często skomplikowanych i drogich przetworników;
- Odporności chemicznej i fizycznej sensora – jest ona zależna oczywiście od fizycznej obudowy układu, jednak niektóre rodzaje sensorów są popularniejsze w zastosowaniach przeznaczonych np. do pomiaru temperatury w systemach przemysłowych np. instalacjach chemicznych;
- Koszt, co chyba nie wymaga szerszego komentarza. Uwzględniony zostanie koszt samego sensora oraz koniecznych elementów zewnętrznych, które są wymagane do typowej implementacji.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
