Avantatges i desavantatges dels diferents sensors de temperatura

En molts processos tecnològics, una de les magnituds físiques més importants és la temperatura. A la indústria, els sensors de temperatura s'utilitzen per mesurar. Aquests sensors converteixen la informació de temperatura en un senyal elèctric, que després és processat i interpretat per l'electrònica i l'automatització. Com a resultat, el valor de la temperatura es mostra simplement a la pantalla o serveix com a base per canviar automàticament el mode de funcionament d'un o altre equip.

D'una manera o altra, els sensors de temperatura són indispensables avui dia, sobretot a la indústria. I és important triar el sensor adequat per al vostre propòsit, entenent clarament les característiques distintives dels diferents tipus de sensors de temperatura. D'això en parlarem més endavant.

Diferents sensors per a diferents finalitats

Tecnològicament, els sensors de temperatura es divideixen en dos grans grups: de contacte i sense contacte. Els sensors sense contacte utilitzen el principi de mesura en el seu treball paràmetres infrarojosprocedent d'una superfície llunyana.

Els sensors de contacte, en canvi, al mercat més àmpliament, es diferencien en què el seu element sensor en el procés de mesura de temperatura està en contacte directe amb la superfície o el medi la temperatura del qual s'ha de mesurar. Per tant, serà més convenient examinar els sensors de contacte en detall, comparar els seus tipus, característiques i avaluar els avantatges i desavantatges dels diferents tipus de sensors de temperatura.

A l'hora d'escollir un sensor de temperatura, el primer que cal fer és determinar com caldrà mesurar la temperatura. El sensor d'infrarojos podrà mesurar la temperatura a distància de la superfície, per tant és de fonamental importància que entre el sensor i la superfície a la qual es dirigirà, l'atmosfera sigui el més transparent i neta possible, en cas contrari la temperatura les dades es distorsionaran (mira - Mesura de la temperatura sense contacte durant el funcionament de l'equip).

El sensor de contacte us permetrà mesurar directament la temperatura de la superfície o de l'entorn amb el qual està en contacte, de manera que la neteja de l'atmosfera circumdant no és generalment important. Aquí, el contacte directe i d'alta qualitat entre el sensor i el material de prova és crucial.

Una sonda de contacte es pot fabricar mitjançant una de diverses tecnologies: termistor, termòmetre de resistència o termoparell. Cada tecnologia té els seus avantatges i inconvenients.

El termistor és molt sensible, el seu preu es troba al mig entre els termoparells i els termòmetres de resistència, però no difereix en precisió i linealitat.

El termopar és més car, reacciona més ràpidament als canvis de temperatura, les mesures seran més lineals que el termistor, però la precisió i la sensibilitat no són altes.

El termòmetre de resistència és el més precís dels tres, és lineal però menys sensible, tot i que és més barat que el termopar en preu.

A més, a l'hora d'escollir un sensor, heu de parar atenció al rang de temperatures mesurades, per als termoparells i termòmetres de resistència depèn del material de l'element sensible utilitzat. Així que has de trobar algun compromís.

Termoparell

Sensors de temperatura termoparell treballar gràcies a Efecte Seebekov... Dos cables de metalls diferents estan soldats en un extrem: aquesta és l'anomenada unió calenta d'un termopar, que està exposada a la temperatura mesurada. Al costat oposat dels cables, la temperatura dels seus extrems no canvia, en aquest lloc hi ha connectat un voltímetre sensible.

La tensió mesurada per un voltímetre depèn de la diferència de temperatura entre la unió calenta i els cables connectats al voltímetre. Els termoparells es diferencien en els metalls que formen les seves unions calentes, la qual cosa determina l'interval de temperatures mesurades per a un sensor de termoparell concret.

A continuació es mostra una taula dels diferents tipus de sensors d'aquesta varietat. El tipus de sensor es selecciona en funció del rang de temperatura requerit i de la naturalesa de l'entorn.

Els sensors tipus E són adequats per al seu ús en entorns oxidants o inerts. Tipus J — per al funcionament en ambients de buit, inerts o reductors. Tipus K: adequat per a ambients oxidants o neutres. Tipus N: té una vida útil més llarga en comparació amb el tipus K.

Els sensors de tipus T són resistents a la corrosió, de manera que es poden utilitzar en ambients humits oxidants, reductors i inerts, així com al buit. Els tipus R (industrial) i S (laboratori) són sensors d'alta temperatura que s'han de protegir amb aïllants ceràmics especials o tubs no metàl·lics. El tipus B té una temperatura fins i tot més alta que els tipus R i S.

Els avantatges dels sensors de termoparell són l'estabilitat dels seus paràmetres de funcionament a altes temperatures i la velocitat relativa de resposta als canvis en la temperatura de la unió calenta. Els sensors d'aquest tipus es presenten en una àmplia gamma de diàmetres disponibles. Tenen un preu baix.

Pel que fa als inconvenients, els termoparells es caracteritzen per una baixa precisió, tenen una tensió mesurada extremadament baixa i, a més, aquests sensors sempre requereixen circuits de compensació.

Termòmetres de resistència

Termòmetre de resistència o el sensor de temperatura del reòstat s'abreuja com a RTD. Funciona segons el principi de canviar la resistència del metall en funció del canvi de la seva temperatura. Metalls utilitzats: platí (de -200 °C a +600 °C), níquel (de -60 °C a +180 °C), coure (de -190 °C a +150 °C), tungstè (de -100 °C). °C a +1400 °C) — depenent del rang de temperatura mesurat requerit.

Més sovint que altres metalls, el platí s'utilitza en termòmetres de resistència, que ofereix un rang de temperatura força ampli i permet triar sensors amb diferents sensibilitats. Així, el sensor Pt100 té una resistència de 100 Ohm a 0 °C, i el sensor Pt1000 té 1kOhm a la mateixa temperatura, és a dir, és més sensible i permet mesurar la temperatura amb més precisió.

En comparació amb el termoparell, el termòmetre de resistència té una precisió més alta, els seus paràmetres són més estables i el rang de temperatures mesurades és més ampli. Tanmateix, la sensibilitat és menor i el temps de resposta és més llarg que el dels termoparells.

Termistors

Un altre tipus de sensors de temperatura de contacte: termistors… Utilitzen òxids metàl·lics que poden canviar significativament la seva resistència en funció de la temperatura. Els termistors són de dos tipus: PTC — PTC i NTC — NTC.

En el primer, la resistència augmenta amb l'augment de la temperatura en un determinat rang de funcionament, en el segon, amb l'augment de la temperatura, la resistència disminueix. Els termistors es caracteritzen per una resposta més ràpida als canvis de temperatura i un baix cost, però són força fràgils i tenen un rang de temperatura de funcionament estret que els mateixos termòmetres de resistència i termoparells.

Sensors infrarojos

Com s'ha esmentat al principi de l'article, els sensors infrarojos interpreten la radiació infraroja emesa per una superfície llunyana: un objectiu. El seu avantatge és que la mesura de la temperatura es realitza de manera sense contacte, és a dir, no cal prémer fortament el sensor contra l'objecte ni submergir-lo a l'entorn.

Reaccionen molt ràpidament als canvis de temperatura, per això són aplicables per examinar les superfícies d'objectes fins i tot en moviment, per exemple en una cinta transportadora. Només amb l'ajuda de sensors d'infrarojos és possible mesurar la temperatura de les mostres localitzades, per exemple, directament al forn o en qualsevol zona agressiva.

Els desavantatges dels sensors d'infrarojos inclouen la seva sensibilitat a l'estat de la superfície d'emissió de calor, així com a la neteja de la seva pròpia òptica i l'atmosfera en el camí entre el sensor i l'objectiu. La pols i el fum interfereixen enormement amb les mesures precises.