Hverjar eru algengustu tegundir hitaskynjara

Hitaskynjarar eru mikilvæg tæki í nútíma verkfræði, vísindarannsóknum og daglegu lífi. Þeir gera þér kleift að fylgjast með og stjórna hitauppstreymi í fjölmörgum stillingum. Hitaeinar, hitastigsskynjarar viðnám (RTD), hitastigar (NTC og PTC útgáfur) og hitaskynjarar með samþættum hringrásum (IC) eru vinsælustu tegundirnar. Hitaeiningar og RTD eru algengustu tegund skynjara sem notuð eru í verksmiðjum vegna þess að þau eru áreiðanleg, sveigjanleg og geta unnið í erfiðu umhverfi. Hver tegund skynjara virkar á mismunandi lögmálum, sem þýðir að þeir hafa mismunandi kosti hvað varðar hitastig, nákvæmni, viðbragðstíma, kostnað og aðlögunarhæfni að mismunandi umhverfi. Þetta gerir verkfræðingum kleift að velja bestu lausnina fyrir tilteknar aðstæður, eins og ferlistýringu, loftræstikerfi, lækningatæki, bílaforrit og IoT tæki.




Hitaeiningar



Hitaeiningar virka vegna Seebeck-áhrifa (hitaraflsáhrifa), sem eiga sér stað þegar tveir mismunandi málmleiðarar eru tengdir í annan endann til að mynda mælitengi. Minniháttar raforkukraftur (spenna) myndast þegar hitamunur er á milli heitu (mælinga) mótsins og köldu (viðmiðunar) mótsins. Þessi spenna er í beinu sambandi við mismuninn. Það er hægt að finna nákvæmlega hitastigið með því að mæla þessa spennu og gera réttar stillingar fyrir hitastig viðmiðunarmótanna.



Hitaeiningar geta mælt mjög breitt hitastig, allt frá -200 gráðum til vel yfir 2000 gráður, allt eftir efnum sem notuð eru. Þetta gerir þá fullkomna fyrir mjög heita eða mjög kalda staði. Þeir eru með einfalda, sterka hönnun sem gerir þá mjög endingargóða og geta staðist högg, titring og erfiðar aðstæður. Hitaeiningar eru líka ódýrar, þurfa ekki utanaðkomandi aflgjafa til að virka og hafa skjótan hitaviðbragðstíma, sem er mikilvægt í ferlum sem breytast hratt. En úttaksmerkið þeirra er frekar lítið (venjulega á örvoltasviðinu), þannig að þeir þurfa mögnunarrásir og þeir þurfa að stilla köldu mótum til að vera nákvæm. Sumir algengir flokkar eru:



Tegund K (nikkel-króm/nikkel-kísill): Algengasta gerðin, virkar vel frá -200 gráðum til +1260 gráður og er á sanngjörnu verði og ónæmur fyrir oxun.



Tegund J (járn/kopar-nikkel): Virkar vel við lægra hitastig, allt að u.þ.b. 750 gráður, og er mikið notað til að draga úr andrúmslofti.



Tegund S (platínu-ródíum/platínu): Þetta er eðalmálmtegund sem er notuð í há-nákvæmni, háan-hita sem fara upp í 1600 gráður eða meira. Það er notað í ofna og flugvélar.



Hitaeiningar eru mjög mikilvægar í iðnaði sem vinnur við háan hita, eins og málmvinnslu (stálbræðslu), efnavinnslu, orkuframleiðslu (katla og hverfla) og glerframleiðslu.







II. Viðnámshitaskynjarar (RTD)



RTD er háð því að rafviðnám hreinna málma, eins og platínu, breytist á fyrirsjáanlegan hátt þegar hitastig breytist. Viðnámið hækkar í beinni línu þegar hitastigið hækkar, eftir reglum eins og Callendar-Van Dusen jöfnunni. Pt100 skynjarinn (100 ohm við 0 gráður) og Pt1000 eru tvær algengustu tegundirnar.



RTD eru frábær vegna þess að þær eru mjög nákvæmar (venjulega ±0,1 gráðu eða betri), stöðugar yfir tíma og hafa línuleg svörun yfir breitt hitastig (venjulega -200 gráður til +660 gráður, en sum hönnun getur farið miklu hærra). Vegna þessa eru þau betri fyrir verkefni sem þurfa mikla nákvæmni, eins og að kvarða rannsóknarstofur, vinna matvæli, búa til lyf og stjórna loftræstikerfi. Helstu vandamál þeirra eru að þau taka lengri tíma að bregðast við vegna þess að þau hafa meiri hitamassa, þau kosta meira en hitaeiningar og þau þurfa utanaðkomandi örvunarstraum (stöðugjafi) til að mæla viðnám án þess að gera mistök vegna sjálfhitunar.- Að nota þriggja-víra eða fjögurra víra uppsetningar er stór kostur vegna þess að þær bæta upp fyrir blývíraþol og bæta heildarnákvæmni kerfisins til muna, sérstaklega yfir langar vegalengdir.







III. Hitastórar



Hitastórar eru skynjarar úr hálfleiðurum sem breyta viðnám þeirra mikið eftir því sem hitastigið breytist. Þeim er skipt í NTC (neikvæður hitastuðull, sem þýðir að viðnám lækkar þegar hitastig hækkar) og PTC (jákvæður hitastuðull, sem þýðir að viðnám fer hratt upp fyrir ákveðinn punkt).



NTC hitastillar eru afar viðkvæmir (mun meira en RTD eða hitaeiningar), bregðast hratt við, eru litlir og eru ódýrir. Þeir virka vel á bilinu -50 til +150 gráður á Celsíus (með sumum stækkuðum útgáfum). Þau eru mikið notuð í rafhlöðustjórnunarkerfum, loftslagsstýringu bifreiða, heimilistækjum (svo sem ísskápum og ofnum) og rafeindatækni. Aðalvandamálið er að viðnáms-hitaferill þeirra er frekar ólínulegur, sem þýðir að þú þarft að nota stærðfræði- eða uppflettitöflur til að fá nákvæmar aflestur. Einnig eiga þeir í vandræðum með skiptanleika ef þeir eru ekki kvarðaðir. PTC hitastillar eru aftur á móti aðallega notaðir til að koma í veg fyrir of{10}}hitastig, takmarka innkeyrslustraum og sjálfstýrandi hitaeiningar í stað nákvæmrar samfelldrar mælinga.







IV. Hitaskynjarar fyrir samþætta hringrás (ICs) IC-skynjarar sameina skynjunarhlutann, merkjastillingu og stundum hliðræna-í-stafræna umbreytingu í eina sílikonflögu. Þeir geta sent annað hvort hliðræna spennu (svona 10 mV/gráðu) eða stafræn merki í gegnum samskiptareglur eins og I²C, SPI eða 1-vír. Nokkur vel þekkt vörumerki eru LM35, DS18B20 og TMP röð tæki.



Þeir hafa lágt villuhlutfall (±0,5 gráður venjulega), bregðast hratt við, þurfa fáa ytri hluta og auðvelt er að tengja þær við örstýringar. Þetta gerir þau fullkomin fyrir innbyggð kerfi, rafeindatækni, IoT hnúta, tölvur og flytjanlegur tæki. Hitastigið frá -55 til +150 gráður á Celsíus takmarkar notkun þeirra á mjög heitum eða mjög köldum stöðum, en auðveld notkun þeirra og geta til að vinna með öðrum tækjum bætir þetta upp í mörgum núverandi forritum.







V. Aðrar tegundir fæðubótarefna Auk helstu snertiskynjara er fjöldi sérvalkosta sem uppfylla sérstakan tilgang.



Innrauðir (ekki-snertingar) hitaskynjarar geta mælt hitastig án þess að snerta hlutinn þar sem þeir geta séð hitageislun koma frá honum. Þeir eru frábærir til að fylgjast með háum hita (svona bráðnum málmum), skotmörkum á hreyfingu eða hættulegum stöðum. Þú getur fundið þá í læknisfræðilegum eyrnahitamælum, iðnaðarpýrómetrum og matvælaöryggiseftirliti.



Tvímálmhitamælar nota mismunandi varmaþenslu tveggja tengdra málma til að færa bendilinn. Þetta gefur einfaldan, áreiðanlegan lestur án þess að þurfa afl. Þeir virka vel með einföldum hitastillum heima, ofnum og iðnaðarmælum sem eru ekki mjög nákvæmir.



Ljósleiðarahitaskynjarar eru ónæmar fyrir rafsegultruflunum, þola tæringu og geta skynjað yfir langar vegalengdir vegna þess að þeir nota sjónræna eiginleika eins og flúrljómun rotnun eða truflun. Þau eru mjög mikilvæg á stöðum eins og háspennuvirkjum, spennum, segulómunarvélum og stöðum þar sem sprengiefni eða kjarnorkuefni eru til staðar.



Í stuttu máli, á meðan þú velur hitaskynjara þarftu að hugsa um hluti eins og hversu nákvæmur hann þarf að vera, hversu breitt hitastigið er, hversu hratt hann þarf að bregðast við, hvað hann kostar, hversu erfiður hann þarf að vera í umhverfinu og hversu auðvelt hann er að setja hann upp. Hitaeining er besti kosturinn fyrir mjög háan-hita iðnaðarrekstur, RTD eru nákvæmust í stýrðu umhverfi, hitastýrar eru besti kosturinn fyrir millisvið með litlum tilkostnaði og IC skynjarar gera það auðvelt að tengja rafeindatækni stafrænt. Innrauðir og ljósleiðarar eru tvö dæmi um aðrar tegundir sem gera það mögulegt að ná til allra atvinnugreina, jafnvel þá sem ekki er hægt að ná með beinni snertingu eða EMI.