Датчики температури: схеми, види, пристрій

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.

Дивіться також:  Як обкласти будинок цеглою: вибір матеріалів, технологія, інструкція

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.

Дивіться також:  Декоративна штукатурка "Отточенто": опис, особливості нанесення, фото

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.