Температурын сенсор яаж ажилладаг вэ: Энгийн тайлбар

Температурын сенсорын ажиллах зарчмыг ойлгох

Бид температурын датчикуудыг амьдралдаа олон газар ашигладаг. Энэ нь томоохон инженерийн төхөөрөмжүүдээс хамаарахгүйгээр бидний өдөр тутмын хэрэглээний зүйлсэд хүртэл хүрэлцэж байна. Эдгээр датчикууд нь бидний кондиционер зөв ажиллаж байгаа эсэхээс хамааруулан цахилгаан халаагуурын зөв температурт халахыг хангаж, машины тоног төхөөрөмжүүдийг хэт халтаас урьдчилан сэргийлэх үүрэгтэй байдаг. Энэ багажнууд нь энгийн хэмжээтэй ч бодитой шинжлэх ухааны зарчим болон инженерийн ухаалаг шийдлүүдийг ашиглан ажилладаг нь сонирхолтой юм. Үр дүнд нь харьцангуй нарийвчлалтай температурын хэмжилтийг хийх бөгөөд ихэнх хүмүүс өдөр тутамд энэ боломжийг ашигладаг ч гэсэн тухайн процессийн талаар тусгай боддоггүй.

Температурын сенсор гэж юу вэ?

Температурын сенсор нь температурыг илрүүлж, хэмжээний боломжтой цахилгаан дохиуд болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм. Энэ мэдээллийг хянах төхөөрөмж, метр эсвэл хяналтын системүүд тайлбарладаг. Янз бүрийн төрлийн температурын сенсорууд нь термал өөрчлөлтийг мэдрэхийн тулд өөр өөр материалыг ашигладаг ч бүгд нь нарийвчлалтай, бодит цагийн мэдээллийг олгохыг зорьдог.

Хамгийн түгээмэл температурын сенсорын төрлүүд болон зарчим

Өнгөрөө

Термоконтакт нь Зеебекийн нөлөө гэж нэрлэгдэх зүйлд ажилладаг. Үндсэндээ, хэрэв бид хоёр янзын металлыг авч нэг захад нь холбож, дараа нь энэ холболтыг өөр өөр температурт өртөгдүүлбэл цахилгаан хүчдэл үүсдэг бөгөөд энэ нь температурын зөрүү ямар байгаагаас шууд хамаардаг. Термоконтактыг яагаад ихэд хэрэглэдэг вэ? Юуны өмнө, эдгээр багажууд нь маш бат бөх байдаг. Түүнчлэн, өртөг нь бусад сонголтуудтай харьцуулахад харьцангуй бага байдаг. Түүнээс биш эдгээр температурын мэдрэгч нь маш хүйтэн орчингоос эхлээд маш халуун нөхцөл байдал хүртэлх бүх зүйлийг дааж чаддаг. Үйлдвэрүүдийн температурын хяналт чухал байдаг үйл явцыг шүүж хянаж байгаа нь термоконтактоор тогтмол тулгуурладаг нь гайхалтай юм.

Эсэргүүцлийн температурын тодорхойлогчид (RTD)

Температурын өөрчлөлтөөр эсэргүүцэл нь өөрчлөгддөг металл (ихэвчлэн платин) ашигладаг. Дулааны эсэргүүцлийн хэмжээг хэмжих замаар температурыг тодорхойлдог. RTD нь нарийн туршилтын болон нарийвчлал шаардлагатай үед ашиглахад тохиромжтой бөгөөд цаг хугацааны явцад тогтвортой байдаг.

Термистор

Термистор нь температурд мэдрэг эсэргүүцэл юм. RTD-аас ялгаатай нь термистор нь ширэмэн материал ашигладаг бөгөөд температурын өөрчлөлтөнд эсэргүүцлийн урамшuулал ихээр өөрчлөгддөг. Тэдгээрийг харьцангуй хямд үнэтэй, бага температурын хязгаарт хурдан хариу үзүүлдэг тул хэрэглээний электрон бараа, эмнэлгийн төхөөрөмжинд өргөн ашигладаг.

Иртэгчилсэн сенсорууд

Инфра улаан туяаны температурын датчик нь объектоос цацаргасан дулааны цацрагийг илрүүлдэг. Эдгээр нь бие физикийн хүрэлцээгүйгээр хэмжих боломжтой бөгөөд хөдөлгөөнт эсвэл аюултай гадаргуун температурыг хэмжихэд тохиромжтой. Инфра улаан туяаны датчикууд нь шүргэлцэх боломжгүй эсвэл бодит байдалд хийх боломжгүй үед ашиглагддаг.

Температурын датчийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Шалгах элемент

Энэ нь ямар ч температурын сенсорын цөм юм. Термоконтактын зангилаг, платинын ороомог, эсвэл төмөр замаас хамааран мэдрэгч элемент дулааны өөрчлөлтөнд урвал үзүүлж хэмжилтийн процесс эхлүүлдэг.

Цахилгаан дохио боловсруулах хэлхээ

Мэдрэгч элементээс ирэх анхны дохионууд ихэвчлэн сул бөгөөд шугаман бус байдаг. Дохио боловсруулах хэлхээнүүд эдгээр дохиог хүчтэй болгох, шүүх, хэрэглээний хэлбэрт нь хөрвүүлдэг бөгөөд ихэвчлэн хүчдэл, гүйдэл эсвэл дижитал гаралт байдаг.

Гаралтын интерфейс

Хэрэглээгээс шалтгаалан сенсор гаралтыг нь аналог (хүчдэл эсвэл гүйдэл) эсвэл дижитал (I2C, SPI, эсвэл UART) форматад гаргадаг. Сонголт нь сенсорыг бусад системүүдтэй хэрхэн интеграцлах вэ гэдгээс хамаардаг.

Температурын сенсор ашигладаг газрууд

Аж ахуйн өргөтгөлүүд

Температур датчид процессийн удирдлагад, үйлдвэрлэлд, энерги менежментэд чухал ач холбогдолтой. Химийн үйлдвэрт тэдгээрийн тусламжтайгаар урвалууд аюулгүй дулааны нөхцөлд явагддагийг баталгаажуулдаг. Цахилгаан станцуудад тоног төхөөрөмжийн хэт халах, энерги алдагдлыг хянахад ашигладаг.

Хэрэглэгчийн цахилгаан хэрэгсэл

Таглаа, хөргөгч, термостат зэрэг ахуйн цахилгаан багаж хэрэгсэл нь дулааны мэдрүүлэгч ашиглан аюулгүй байдал, үр ашигтай ажиллагааг хангана. Ухаалаг утаснууд ч их хэмжээний ажил хийх үед хэт халтаас сэргийлэхийн тулд дулааны мэдрүүлэгчийг ашигладаг.

Автомашины үйлдвэрлэл

Орчин үеийн тээврийн хэрэгсэл нь хөдөлгүүрийн температурыг, гарын байгаа хий, доторх агаарын нөхцөл, баттерейн цуглуулгыг хянахын тулд олон дулааны мэдрүүлэгчийг ашигладаг. Эдгээр мэдрүүлэгчид аюулгүй байдал, ажиллагааны чанар, хаягдлыг хянадаг.

Эрүүл мэнд, эмнэлгийн багаж төхөөрөмж

Цахилгаан термометр, инкубатор, оношлогооны багаж хэрэгсэл нь өвчтөнд аюулгүй байдал, үр дүнтэй эмчилгээг хангахын тулд нарийн дулааныг хэмжих мэдрүүлэгчид тулгуурладаг.

Дулааныг хэмжих, тайлбарлах арга зам

Аналог мэдрүүлэгч

Аналог мэдрүүлэгч нь дулааны хувьд үргэлжийн хүчдэл эсвэл гүйдлийн дохиог нь өөрчилдөг. Эдгээр нь нарийн хэмжилт хийхийн тулд калибранд орж, ихэвчлэн дохионы нөхцөл байдалд хяналт тавигддаг. Термопар, RTD нь энэ ангилалд багтдаг.

Дижитал мэдрэгч

Тоон температурын мэдрүүлэгчид доторх дохиог боловсруулах электрон төхөөрөмжүүдийг багтаадаг бөгөөд температурын заалтыг тоон хэлбэрээр дамжуулдаг. Эдгээр нь микроконтроллертэй холбоо барьж ажиллахад хялбар бөгөөд дохионы чанарын алдагдал, шуугамд бага мэдрэг.

Зөвхөн байдал ба калибровка

Нарийвчлал нь мэдрүүлэгчийн төрөл, чанар, калибрац хийхээс хамааран өөрчлөгддөг. Лаборатори эсвэл чанарын баталгаажуулалтын орчин шиг өндөр нарийвчлал шаарддаг үйл ажиллагаанд жишгийн калибрац чухал байдаг. Хатуу орчинд нээлттэй байгаа үед мэдрүүлэгчийн заалт хугацаа өнгөрөхөд хазайж болно.

Температурын мэдрүүлэгч ашиглах давуу талууд

Цагаан цагт мониторинг

Температурын мэдрүүлэгчид мөчлөгөөр хариу өгдөг тул системүүд температурын хэлбэлзэлд хурдан урвал үзүүлж чаддэг. Процессыг оновчлох, гэмтлийг урьдчилан сэргийлэхэд энэ нь чухал.

Автоматжуулалт ба хяналт

Оюун ухаант системүүдэд температурын мэдрүүлэгчид автоматаар урвал үзүүлдэг. Жишээлбэл, хэрэв цахилгаан хөдөлгүүр хэт халвал мэдрүүлэгч нь гэмтэл үүсэхээс сэргийлэхийн тулд ажлыг нь зогсоож, ачааллыг нь бууруулж болно.

Аюулгүй байдал, найдвартай байдал

Зохистой температурыг барьж байх нь тоног төхөөрөмжийг аюулгүй ажиллуулах, гал гарч болох, дэлбэрэх, материал элэгдэх эрсдлийг бууруулна.

Хэрэглээнийхаа тухай зөв сенсор сонгох

Температурын сенсорыг сонгох нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаарна: температурын муж, шаардлагатай нарийвчлал, орчин (жишээлбэл, идэмхий, өндөр хэлбэлзэлтэй), хариу үйлдлийн хурд, удирдлагын системтэй нийцэх чанар. Жишээлбэл, термокуплыг нүүрэнд ашиглах нь тохиромжтой байхад термисторыг гэрийн термостатанд ашиглах нь зохимжтой байж болно.

Түгээмэл асуулт

Хамгийн нарийн температурын сенсорын төрөл юу вэ?

Особенно платинан суурилсан RTD-г өндөр нарийвчлалтай, тогтвортой гэж мэдэгдэж байдаг тул нарийн хэмжилтийн ажлуудад тохиромжтой.

Температурын сенсор нь халуун ба хүйтэн нөхцлийг хоёуланг хэмжиж чадах уу?

Тиймээс, сенсорын төрлээс хамаарна. Термокупл, RTD, термистор бүгд - тэг градусаас эхлэн маш их халуун хүртэлх температурын өргөн мужийг хэмжиж чадна.

Температурын сенсорыг калибран хэрэгтэй юу?

Тийм. Нарийн ба зөв заалт авахын тулд мэдэгдэж буй температурын стандарттай тохируулгыг үе үе хийхийг зөвлөж байна. Энэ нь тухайн онцлогтой аж үйлдвэр, шинжлэх ухааны салбарт ажиллахад онцгой ач холбогдолтой.

Хүрэлцээгүй температурын мэдрэгчид итгэлтэй юу?

Инфра улаан туяаны мэдрэгчид нь зөв ашиглавал итгэлтэй байдаг. Наших заалтыг авахын тулд тохируулга хийх, гадаргуугийн цацралтыг тооцоолох шаардлагатай.