Was ist ein Temperatursensor?

Ein Temperatursensor ist ein Gerät, das misst, wie heiß oder kalt ein Objekt ist, Bereitstellung einer Temperaturmessung durch ein elektrisches Signal in lesbarer Form. Die häufigeren sind Thermoelemente und thermische Widerstandstemperaturdetektoren.

Wassertemperatursensoren

China -Temperatursensor

Arten von Temperatursensoren für Rechenzentren

In der heutigen Elektronik werden heute vier Haupttemperatursensoren verwendet: Negativer Temperaturkoeffizient (NTC) Thermistoren, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs), Thermoelemente, und Semiconductor-basierte integrierte (IC) Sensoren.
Ein Temperatursensor ist ein Gerät, Typischerweise, Ein Thermoelement- oder Widerstandstemperaturdetektor, Das liefert Temperaturmessung in einer lesbaren Form durch ein elektrisches Signal.
Ein Thermometer ist die grundlegendste Form eines Temperaturmesser.

Temperaturmesser werden im geotechnischen Feld verwendet, um Beton zu überwachen, Strukturen, Boden, Wasser, Brücken, usw. Für strukturelle Veränderungen in der saisonalen Abweichungen.
Ein Thermoelement (T/c) wird aus zwei unterschiedlichen Metallen hergestellt, die eine elektrische Spannung in direktem Verhältnis zur Änderung der Temperatur erzeugen. Ein RTD (Widerstandstemperaturdetektor) ist ein variabler Widerstand, der seinen elektrischen Widerstand in direktem Verhältnis zur Änderung der Temperatur in einem genauen Temperatur ändert, wiederholbar, und fast linear.

In unserem täglichen Leben, Wir sollten oft Thermometer sehen, Wasserkocher, Mikrowellen, Kühlschränke, usw. Diese werden auf ein wichtiges Gerät angewendet - den Temperatursensor. Dieser Artikel wird Ihnen Temperatursensoren vorstellen, Temperatursensorprinzipien, und Arten von Temperatursensoren.

Temperatursensortyp:
In praktischen Anwendungen, Es stehen viele Temperatursensoren zur Verfügung, mit unterschiedlichen Eigenschaften gemäß der tatsächlichen Anwendung. Temperatursensoren bestehen aus zwei grundlegenden physikalischen Typen:
1. Kontakttemperatursensortyp
Diese Arten von Temperatursensoren erfordern einen physischen Kontakt mit dem Objekt, das erfasst wird, und verwenden Leitungen zur Überwachung der Temperaturänderungen. Sie können verwendet werden, um Feststoffe zu erkennen, Flüssigkeiten oder Gase über einen weiten Temperaturbereich.

2. Temperatursensor nicht kontakt
Diese Arten von Temperatursensoren verwenden Konvektion und Strahlung, um die Temperaturänderungen zu überwachen. Sie können verwendet werden, um Flüssigkeiten und Gase zu erfassen, die Strahlungsenergie absagen, wenn Wärme und Kälte in Konvektionsströmen auf den Boden setzt, oder um Strahlungsenergie zu erfassen, die von Objekten in Form von Infrarotstrahlung übertragen werden (Sonne).
Kontakt- und Nichtkontakt-Temperatursensoren werden weiter in die folgenden Temperatursensoren eingeteilt.

Das Prinzip des Temperatursensors:
1. Thermostat
Ein Thermostat ist ein Kontakttemperatursensor, der aus einem bimetallischen Streifen aus zwei verschiedenen Metallen besteht, wie Aluminium, Kupfer, Nickel, oder Wolfram.

Der Unterschied in den linearen Expansionskoeffizienten der beiden Metalle führt dazu.

Tatsächliches Bild von Thermostat

2. Bimetaler Thermostat
Ein Thermostat besteht aus zwei Metallen mit unterschiedlichen Wärmespiegel, die Rücken an Rücken zusammengeklebt haben. Wenn das Wetter kalt ist, Die Kontakte schließen und Strom fließt durch den Thermostat. Während es sich erhitzt, Ein Metall erweitert sich mehr als das andere, und die gebundenen Bimetalstreifen biegen sich nach oben (oder nach unten), Öffnen der Kontakte und Verhinderung des Stromflusss.

Bimetaler Thermostat physisches Bild

Es gibt zwei Haupttypen von Bimetalstreifen, Basierend auf ihrer Bewegung, wenn sie Temperaturänderungen ausgesetzt sind. Es gibt „Snap-Action“, und langsamere „Kriech“ -Typen, die ihre Position nach und nach ändern, wenn sich die Temperatur ändert .
Bimetal -Thermostat -Arbeitsprinzip -Diagramm

Snap-wirkende Thermostate werden in unseren Häusern üblich, Eisen, Eintauchung heißer Wassertanks, und sie können auch an Wänden gefunden werden, um Hausheizsysteme zu steuern.

Crawler -Typen bestehen typischerweise aus bimetallischen Spulen oder Spiralen. Allgemein gesprochen, Bimetalstreifen im Crawler -Stil reagieren empfindlicher gegenüber Temperaturänderungen als Standard -SNAP -Ein-/Aus -Typen, da die Streifen länger und dünner sind, sie ideal für die Verwendung auf Thermometern und Zifferblättern, usw.

3. Thermistor
Thermistoren bestehen normalerweise aus Keramikmaterialien, wie Nickel, Mangan- oder Kobaltoxide in Glas plattiert, was sie leicht beschädigt macht. Ihr Hauptvorteil gegenüber Snap-Action-Typen besteht darin, wie schnell sie auf Änderungen der Temperatur reagieren, Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

Die meisten Thermistoren haben einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC), Dies bedeutet, dass ihr Widerstand mit zunehmender Temperatur abnimmt. Jedoch, Es gibt einige Thermistoren, die einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen (PTC) und ihr Widerstand nimmt mit der Temperatur zu.

Thermistor physisches Bild

Thermistoren werden auf der Grundlage ihres Widerstands bei Raumtemperatur bewertet (normalerweise 25 o c), ihre Zeit konstant (Die Zeit, die es braucht, um auf eine Temperaturänderung zu reagieren), und ihre Leistungsbewertung im Vergleich zum Strom, der durch sie fließt. Wie Widerstände, Thermistoren haben Widerstandswerte bei Raumtemperatur, die von abreicht 10 Megohmms zu ein paar Ohm, Für Erfassungszwecke werden jedoch die in Kiloohm gemessenen Typen normalerweise verwendet.

4. Temperatursensor Beispiel NO1
Der Widerstandswert des folgenden Thermistors bei 25 ° C beträgt 10 kΩ, und der Widerstandswert bei 100 ° C beträgt 100 Ω. Berechnen Sie den Spannungsabfall über den Thermistor, wenn Sie in Reihe mit einem 1kΩ -Widerstand platziert werden, um die Ausgangsspannung zu berechnen (Vout) über die 12 -V -Versorgung bei beiden Temperaturen.
Beispieldiagramm für Temperatursensor

Durch Ändern des festen Widerstandswerts von R2 (1Kω in unserem Beispiel) zu einem Potentiometer oder voreingestellten Wert, Ein Spannungsausgang kann an einem vorgegebenen Temperatur -Sollwert erhalten werden, Zum Beispiel eine 5 -V -Ausgabe bei 60 ° C. Und durch Ändern des Potentiometers, um einen spezifischen Ausgangsspannungsniveau zu erhalten, kann es über einen breiteren Temperaturbereich erhalten werden.

Jedoch, Es ist zu beachten, dass Thermistoren nichtlineare Geräte sind, und die Standardwiderstandswerte verschiedener Thermistoren bei Raumtemperatur sind unterschiedlich, Hauptsächlich, weil sie aus Halbleitermaterial bestehen. Thermistoren verändern sich exponentiell mit der Temperatur und haben daher eine Beta -Temperaturkonstante (B) Dies kann verwendet werden, um den Widerstand an einem bestimmten Temperaturpunkt zu berechnen.

Jedoch, Bei Verwendung mit Serienwiderständen, wie in einem Spannungs -Trennungsnetz oder einer Arrangement vom Typ Wheatstone Bridge. Der Strom, der als Reaktion auf die auf das Spannungsteiler/Brückennetz angewendete Spannung erhalten wurde, ist mit Temperatur linear. Die Ausgangsspannung über den Widerstand skaliert dann linear mit Temperatur.