معرفی روش های اندازه گیری دما و معرفی سنسور های موجود در بازار
در این مطلب قصد داریم تا انواع روش های اندازه گیری دما را برشمریم و ویژگی ها و مزایا و معایب این روش ها را با هم مقایسه کنیم. در ابتدا روش های اندازه گیری دما را به دو بخش تقسیم می کنیم.
در این روش از خاصیت انبساط و انقباض مایعات، گازها و جامدات استفاده می شود.
در این روش دما را به وسیله تغییر کمیت های الکتریکی (مقاومت، جریان، ولتاژ) اندازه گیری می کنیم.
اگر مقداری جیوه یا الکل را در مخزن شیشه ای لوله ای شکلی بریزیم و آن لوله را مدرج کنیم ما توانسته ایم یک دماسنج را بسازیم که بر اثر افزایش دما مایع درون مخزن منبسط می شود و به خطوط بالاتری از لوله می رسد و با کاهش دما منقبض شده و پایین می آید. ساده ترین و آشنا ترین سنسور در این زمینه دماسنج های پزشکی یا دماسنج های محیطی هستند که تصویر آنها را در زیر مشاهده می کنید.
در این روش از خاصیت تغییر شکل و انبساط و انقباض فلزات بر اثر سرما و گرما استفاده می شود که در این روش معمولا از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت استفاده می شود و آنها را بصورت کامل بهم پرس می کنند. از این روش هم بصورت مستقیم برای محاسبه دما می توان استفاده کرد هم به صورت یک کلید برای قطع جریان برق می توان استفاده نمود.
در تصویر زیر همانطور که مشاهده می کنید از بی متال به عنوان یک کلید استفاده شده است.
اگر دو انتهای دو سیم غیر هم جنس را بهم وصل کنیم و نقطه اتصال را حرارت دهیم در دو سر آن اختلاف پتانسیل به وجود می آید. این اختلاف پتانسیل ناچیز را می توانیم به وسیله یک تقویت کننده تقویت کنیم و سپس آن را اندازه گیری نماییم. از نظر سرعت عملکرد ترموکوپل ها سرعت نسبتا خوبی دارند ولی با توجه به قرار گرفتن آنها در یک غلاف (حفاظت از سنسور در برابر خوردگی و آلودگی) سرعت عمکلرد آن کاهش می یابد.
ترموکوپل ها دارای انواع مختلفی هستند که دارای بازه دمایی و دقت مختلف می باشند و آلیاژهای متفاوتی ساخته شده اند که از بین آنها می توان به ترموکوپل های نوع K , J, N , R , S , T , E اشاره کرد.
برای آشنایی بیشتر با ترموکوپل ها به لینک زیر مراجعه نمایید:
اندازه گیری دما ترموکوپل نوع K توسط MAX6675
RTD مخفف Resistance Temperature Detector می باشد که به معنایی حسگر مقاومتی دما می باشد. در این سنسور ها با افزایش دما مقاومت آن افزایش می یابد. از انواع مهم RTD ها می توان به نوع PT100 اشاره کرد. جنس مقاومت این نوع از پلاتینیوم می باشد و در دمای صفر درجه مقاومت معادل 100 اهم دارد.
نیمه رساناهایی که به سبب ضریب مقاومت گرمایی زیادشان به مقاومت های حساس به دما یا ترمیستور معروفند. این سنسورها از اکسید فلزاتی چون منگنز، نیکل، کبالت یا آهن همراه با سیلیکون ساخته می شوند. ترمیستور ها در دو نوع NTC که مخفف Negative Temperature Coefficient می باشد و با افزایش دما مقاومت آن کاهش می یابد و نوع PTC که مخفف Positive Temperature Coefficient که با افزایش دما مقدار آن افزایش می یابد. از این مقاومت ها در مدارهای حسگر حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی استفاده می شود.
برای آشنایی بیشتر با ترمیستور ها به لینک زیر مراجعه نمایید:
این آی سی ها دارای تنوع بسیار زیاد می باشند که با استفاده از خاصیت نیمه هادی ها طراحی می شوند که بر اساس دقت اندازه گیری، محدوده دمای اندازه گیری، نوع خروجی آن تقسیم بندی می شوند که می توان به آی سی هایی چون LM35 , SMT160 , DS18B20 و غیره اشاره نمود.
برای آشنایی بیشتر با سنسور DS28B20 به لینک زیر مراجعه نمایید.
برای آشنایی بیشتر با سنسور SMT160 به لینک زیر مراجعه نمایید.
در انتها به مقایسه ترموکوپل، ترمیستور و RTD می پردازیم.
ترموکوپل ها دارای خصوصیات زیر می باشند:
ترمیستور ها دارای خصوصیات زیر می باشند:
RTD ها دارای خصوصیات زیر می باشند:
شاد و پر انرژی باشید
محمد هادی دشتی