Подібні пристрої на сьогоднішній день присутні в переважній більшості техніки. Різні види датчиків температури призначені для вимірювання цього показника у якого-небудь об’єкта або речовини. Для обчислення значення застосовуються різні характеристики цільових тіл або середовища, в якій вони знаходяться.
Класифікація за принципом роботи
Всі термодатчики поділяються на шість основних типів за принципом їхньої дії:
- пірометричний;
- п’єзоелектричні;
- терморезистивные;
- акустичні;
- термоелектричні;
- напівпровідникові.
Загальний принцип роботи та схема датчиків температури в кожному випадку буде дещо відрізнятися. Однак у всіх варіантів виконання можна виділити деякі однакові риси. Крім того, в тій чи іншій ситуації доречно застосовувати саме певні різновиди термодатчиків.
Пірометри або тепловізори
Інакше їх можна назвати безконтактними. Робоча схема датчика температури такого типу полягає в тому, що вони тримають тепло від нагрітих тіл, на які наводяться. Позитивним моментом для цього різновиду є відсутність необхідності в безпосередньому контакті і наближення до середовищі вимірювання. Таким чином фахівці з легкістю встановлюють температурні показники сильно гарячих об’єктів поза радіусу небезпечної близькості з ними.
Пірометри, в свою чергу, поділяються на кілька різновидів, серед яких можна відзначити интерферометрические і флуоресцентні, а також датчики, що працюють за принципом зміни кольору розчину в залежності від того, яка температура була заміряна.
П’єзоелектричні датчики
В даному випадку закладена в основу схема роботи лише одна. Такі пристрої функціонують за рахунок кварцового пьезорезонатора. Принцип дії та схема датчика температури полягають у наступному. П’єзоефект, що включає в себе зміну розмірів використовуваного п’єзоелемента, зазнає певного впливу електричного струму.
Суть роботи достатня проста. Завдяки поперемінної подачі електричного струму з різними фазами, але однаковою частотою, відбуваються коливання пьезогенератора, частота яких залежить при цьому від конкретної виміряної температури тіла або середовища. В результаті отримана інформація інтерпретується в конкретні значення в градусах Цельсія або Фаренгейта. Подібний тип відрізняється однією з найвищих точності вимірювання. Крім того, застосовується п’єзоелектричний варіант в тих ситуаціях, де потрібна довговічність пристрою, наприклад, у датчиках температури води.
Термоелектричні або термопари
Досить поширений спосіб вимірювання. Основний принцип роботи полягає у виникненні в замкнутих контурах провідників або напівпровідників електричного струму. При цьому місця спайки повинні обов’язково розрізнятися за температурними показниками. Один кінець поміщається в ту середу, де потрібно провести завмер, а другий служить для зняття показань. Саме тому цей варіант вважається виносним датчиком температури.
Звичайно ж, не обійшлося і без певних недоліків. Самим значним з них можна назвати досить велику похибка при вимірюваннях. З цієї причини такий спосіб рідко застосовується на багатьох технологічних виробництвах, де такий розкид значень просто неприпустимий. В якості прикладу можна навести датчик для вимірювання температури твердих тіл “ТСП Метран-246”. Його активно використовують металургійні компанії на виробництві для контролю за даним параметром у підшипників. Пристрій обладнаний аналоговим вихідним сигналом для зчитування, а діапазон допустимих вимірювань знаходиться в межах від -50 до +120 градусів за Цельсієм.
Терморезистивные датчики
Про принцип дії можна судити вже по назві даного типу. Функціонування такого датчика температури за схемою піддається наступного опису: вимірюванню піддається опір провідника. Надійність конструкції поєднується з дуже високою точністю отримуваних відомостей. Також дані пристрої відрізняються досить високою чутливістю, що дозволяє зменшити крок вимірювань значень, а простота зчитувальних елементів робить їх легкими в експлуатації.
Для прикладу можна згадати датчик 700-101BAA-B00, що має початковий опір 100 Ом. Його вимірювальний діапазон знаходиться в межах від -70 до 500 градусів за Цельсієм. Конструкція зібрана з нікелевих контактів і платинових пластин. Найбільш широке застосування такий тип отримав у промислових пристроях і найрізноманітнішої електроніці.
Акустичні датчики
Вкрай прості прилади, які займаються вимірюванням швидкості звуку в різних середовищах. Відомо, що цей параметр залежить від температури. При цьому слід враховувати і інші параметри вимірюваного середовища. В якості одного з сценаріїв використання можна назвати вимірювання температури води. Датчик видає дані, на основі яких можна зробити розрахунок, для якого також знадобиться знати початкові відомості про вимірюваної середовищі.
Перевагами такого методу вважається можливість використання його в закритих ємностях. Зазвичай використовується там, де немає прямого доступу до вимірюваної середовищі. Основні сфери-споживачі даного способу цілком закономірним причин — це медицина і промисловість.
Напівпровідникові датчики
Принцип функціонування таких пристроїв полягає у зміні p-n характеристик і їх переходу під впливом температури. Точність вимірювання досить висока. Це забезпечується постійністю залежності напруги на транзисторі від поточної температури. Крім того, прилад досить дешевий і простий у виробництві.
Для прикладу такого датчика температури пристрій LM75A може послужити як не можна краще. Діапазон вимірювань становить від -55 до +150 градусів за Цельсієм, а похибка — не більше двох градусів. Має також досить невеликим кроком порядку 0,125 градуси за Цельсієм. Напруга живлення варіюється в межах від 2,5 до 5,5 В, при цьому час перетворення сигналу не перевищує однієї десятої частки секунди.
