سنسور PT100 مدل ATR-D50

سنسور دما چیست؟

temperature sensor

سنسور دما ابزاری ساده است که درجه گرما یا برودت را اندازه گیری کرده و آن را به یک واحد قابل خواندن تبدیل می نماید سنسور دما دستگاهی است که  به طور معمول، یک ترموکوپل یا یک آشکارساز دمای مقاومت است که اندازه گیری دما را به شکل قابل خواندن از طریق سیگنال الکتریکی فراهم می کند..

سنسور دما چه کاری انجام می دهد؟

کارکرد یک دما سنج به ولتاژ دیود بستگی دارد. تغییر دما مستقیماً با مقاومت دیود متناسب است. هرچه دما سردتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود و بالعکس. مقاومت در برابر دیود اندازه گیری شده و به واحد قابل خواندن دما (فارنهایت، سانتیگراد و غیره) تبدیل می شود و به صورت عددی بر روی واحدهای بازخوانی نمایش داده می شود. در زمینه نظارت ژئوتکنیکی، این سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای داخلی سازه ها مانند پل ها، سدها، ساختمان ها، نیروگاه ها و غیره استفاده می شوند.

حسگرهای دما به ۲ دسته کلی تقسیم می‌شوند:

سنسور دما تماسی

سنسور دما غیر تماسی

سنسور دما تماسی:

در یک سنسور دما تماسی (Contact Temperature Sensor)، تماس فیزیکی با شی مورد نظر وجود دارد و برای مشاهده تغییر در حرارت از هر گونه تغییر در هدایت گرمایی بهره گرفته می‌شود. این سنسور برای هر نوع ماده از قبیل جامد، مایع و گاز با محدوده حرارتی زیاد استفاده می‌شود.

سنسور دما غیرتماسی:

حسگرهای دمای غیر تماسی (Non-Contact Tempreture Sensors)، بدون تماس مستقیم و با اندازه‌گیری حرارت تابشی جسم، دمای آن را اندازه‌گیری می‌کنند. از سنسورهای دمای غیر تماسی برای اندازه‌گیری دما از یک فاصله و معمولا در محیط‌های پر خطر استفاده می‌شود.  مانند سنسور دمای مادون قرمز که در سال ۲۰۲۰، زمانی که کووید-۱۹ در جهان همه‌گیر شد، از آنها برای اندازه‌گیری دمای بدن افراد استفاده شد تا در صورت مشاهده علایم تب، از ورود آنها به مکان‌های انتقال احتمالی جلوگیری کنند. انواع مختلفی از دستگاه های سنجش دمای مادون قرمز، هم به صورت قابل حمل و دستی و هم به صورت نصب‌شده در مکان ثابت وجود دارند

ترموکوپل:

ترموکوپل ها (Thermocouple) که با نام هایی از قبیل: جفت های حرارتی، جفت های گرمایشی، ترموکوبل، حسگر و سنسور سنجش دما شناخته می شوند، رایج ترین تجهیزات اندازه گیری دما هستند که به زبان ساده از دو فلز غیر هم جنس تشکیل شده و این دو فلز از یک سر به هم متصل شده اند. هنگامی که نقطه اتصال این دو فلز گرم می شود، در اثر “پدیده سیبک (seebeck)”، ولتاژی در دو سر آزاد آن، ایجاد می گردد. این اختلاف ولتاژ با میزان دمای نقطه اتصال رابطه مستقیم دارد و می توان با استفاده از این پدیده میزان دمای نقطه اتصال را اندازه گیری نمود. این جفت های گرمایی به شکل سیم و از فلزات مختلف و در درجات متفاوتی تولید می گردند. این تفاوت درجات برای مشتریان و مصرف کنندگان به وسیله کد های E,N,J,K,T و… مشخص می گردند.

نوع K: این نوع از دماسنج ها، رایج ترین نوع از دماسنج های حرارتی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می گردند و محدوده دمایی وسیعی دارند. سنسورهای های نوع K از آلیاژهای پایه نیکل ساخته شده که در برابر خوردگی مقاوم بوده و تقریباً برای کلیه مصارف صنعتی و نیمه صنعتی مناسب هستند. پایه مثبت (+) که با رنگ زد مشخص شده اند، غیر مغناطیسی است. پاها منفی(-) که با رنگ قرمز مشخص شده، مغناطیسی است. شما می توانید از میان فلزات پایه معمولی که از عملیات دمای بالا پشتیبانی می کنند، انتخاب خود را انجام دهید. از این ترموکوپل ها، برای استفاده در محیط های اکسیدی یا خلا در دمای تا ۱۳۷۲ درجه سانتیگراد (۲۵۰۱٫۶ درجه فارنهایت) استفاده می شوند.

نوع J: این تایپ از حسگرهای دما را می توان بعد از تایپ K، پرکاربردترین سنسور برای مصارف صنعتی و نیمه صنعتی در نظر گرفت. طراحی مناسب برای استفاده در محیط های اکسیدی و محیط های خلا تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد (۲۱۹۲ درجه فارنهایت) با اندازه گیج سیم ضخیم تر. در دمای بالاتر از ۵۴۰ درجه سانتیگراد (۱۰۰۰ درجه فارنهایت)، سیمی که از جنس آهن است، به سرعت اکسید شده  و عمر مفید سیم های با اندازه های ظریف را محدود می کند.

نوع T: یک ترموکوپل پایدار است و برای دماهای پایین تر استفاده می شود.

نوع E: یک نوع سنسور سیگنال قوی تر و دقت بالاتری دارد.

نوع N: دقت و محدودیت های مشابه K را دارد اما کمی گران تر است انواع جفت های حرارتی ای که از Noble Metal ( فلزات خاص یا نجیب) ساخته شده است

نوع R: از نظر عملکرد مشابه نوع S است و به دلیل دقت و پایداری اغلب در دمای پایین تر استفاده می شود

نوع S: برای دماهای بسیار بالا و عمدتاً در صنعت داروسازی استفاده می شود.

نوع B: بالاترین محدوده دما را در بین تمام ترموکوپل ها دارد

بررسی مزایای استفاده از ترموکوپل ها:

استفاده از ترموکوپل ها مزایای قابل توجه ای دارد که از مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

طراحی ساده و شکل و شمایل جمع و جور آن

قیمت مناسب

دقت و اندازه گیری مناسب دما (بخاری و آبگرمکن)

استحکام و دوام بالا

برخورداری از محدوده وسیع اندازه گیری دما از -180 تا +1800 درجه سانتی گراد

قابلیت استفاده از آن ها در شرایط محیطی متفاوت

سرعت ثابت پاسخ دهی مناسب

برخورداری از عملکرد خطی در اندازه گیری دما

چطور ترموکوپل انتخاب کنیم؟

از آنجا که ترموکوپل می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد، درک نحوه انتخاب صحیح ترموکوپل مناسب بسیار مهم است. متداول‌ترین معیارهایی که برای انتخاب ترموکوپل استفاده می‌شود محدوده دما، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش و ارتعاش و الزامات نصب است.

برای تعیین بهترین ترموکوپل پنج نکته را باید در نظر گرفت:

1. تعیین جزئیات برنامه‌ای که در آن از سنسور ترموکوپل استفاده می‌شود:

ترموکوپل ها را می‌توان در صنایع و برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار داد،  بنابراین انتخاب مناسب با آگاهی دقیق از نحوه و مکان استفاده از آن آغاز می شود.

2. تعیین محدوده دمایی که ترموکوپل در معرض آن قرار می‌گیرد:

هنگامی که محدوده دمایی ترموکوپل مورد نیاز مشخص باشد، انتخاب صحیح ترموکوپل‌ها آسان‌تر اتفاق می‌افتد.

3. مشخص کردن اهمیت و طول زمان پاسخ:

با مشخص شدن طول زمان مورد نیاز برای پاسخ‌دهی می‌توان تشخیص داد که کدام اتصالات ترموکوپل می‌تواند پاسخ‌گوی سرعت مورد نیاز باشد.

4. در نظر گرفتن هرگونه مقاومت شیمیایی، سایش یا ارتعاش :

نوع و سطح مقاومت ترموکوپل در شرایط مختلف در برابر عوامل شیمیایی یا سایش با این معیار مشخص می‌شود. برای انتخاب بهتر ترموکوپل‌ها باید جزئیات محیط مشخص شود.

5. توجه به الزامات نصب ترموکوپل:

لازم است که ترموکوپل با تجهیزات موجود سازگار باشد. بنابراین توجه به شرایط نصب معیار دیگری برای انتخاب ترموکوپل‌ها خواهد بود.