چگونه سنسور دمای مناسب انتخاب کنیم؟

در محیط‌های صنعتی، دمای بالا، فشار و ارتعاش فرآیند، استفاده از یک سنسور قدرتمند دما را ضروری می‌سازد. زمان پاسخ سریع، دقت و ثبات نیز ضروری است. اگرچه انواع مختلفی از سنسورهای دما مانند ترمیستورها، پیرومترهای مادون قرمز، فیبر نوری و غیره در دسترس هستند، اما دو مورد که در صنعت اندازه‌گیری فرآیند استفاده می‌شوند، آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) و ترموکوپل‌ها (TCs) هستند. دما پارامتر بسیار مهمی است که در تولید صنعتی باید کنترل شود. این به طور مستقیم بر کیفیت محصولات صنعتی، تجهیزات و ایمنی شخصی تأثیر می گذارد. نکته اصلی که باید رعایت شود این است که حد بالایی و پایینی دمای اندازه گیری شده در ابزار تشخیص باید بیشتر از محدوده نوسانات دمای متوسط ​​اندازه گیری شده باشد.

الزامات محدوده اندازه گیری

با توجه به الزامات محدوده اندازه گیری، دمای محیط اندازه گیری شده مبنای بسیار مهمی برای انتخاب یک ابزار اندازه گیری مناسب است. اگر دمای اتاق را اندازه گیری می کنید، می توانید از بین دماسنج های ترموکوپلی، دماسنج های مقاومتی، مانومترها و دماسنج های دو فلزی انتخاب کنید.

سنسور دما و رطوبت ویکا مدل A2G-70

انتخاب سنسور دما

از مرسوم ترین سنسورها در اندازه‌گیری دما می‌توان به ترموکوپل، ترمیستور و آشکارساز مقاومتی دما (resistance temperature detectors) یا RTD اشاره کرد. محبوبیت سنسورهای فیبر نوری نیز با وجود عملکردهای منحصر به فرد و پیچیده در بین کاربران در حال افزایش است.

1. ترموکوپل

ترموکوپل ها به عنوان محبوب ترین نوع سنسورهای دما در کاربردهایی برای مقابله با سطوح دمای بالا کار میکنند. این نوع سنسورها ارزان هستند (1 تا 50 دلار) و زمان پاسخگویی آنها بسیار کوتاه (ثانیه) است. به دلیل ساختار خاص این نوع سنسورها، دستیابی به دقت اندازه گیری کمتر از 1 درجه سانتی گراد دشوار خواهد بود.

2. سنسور دمای مقاومتی یا RTD

محبوبیت آشکارسازهای مقاومتی با ترموکوپل ها قابل مقایسه است. مقادیر دما در این سنسورها برای سال ها ثابت می ماند. این نوع از سنسورها بر خلاف ترموکوپل‌ها‌، محدوده دمایی پایین‌تری داشته (بین 200- تا 500 درجه سانتیگراد)، نیاز به تحریک جریان دارند و زمان پاسخگویی آنها نیز بیشتر است (بین 2.5 تا 10 ثانیه). آشکارسازها در کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق دما (بین 1.9- و 1.9 درصد) بوده و زمان پاسخگویی در آنها حیاتی نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرند. هزینه تهیه آنها نیز بین 25 تا 1000$ است.

سنسور RTD چیست؟

3. ترمیستور

برخلاف دو نوع سنسور قبلی، ترمیستورها محدوده دمایی پایین تری دارند (بین -90 تا 130 درجه سانتیگراد). این قطعات علیرغم دقت بالایشان (بین -0.5 تا 0.5 درجه سانتیگراد)، نسبت به ترموکوپل‌ها و آشکارسازها ضعیف‌ترند. برخلاف سنسورهایی که از تحریک جریان استفاده می کنند، در ترمیستورها از تحریک ولتاژ استفاده می شود. یک ترمیستور به طور متوسط ​​بین 2 تا 10 دلار قیمت دارد.

4. فیبر نوری

فیبرهای نوری در محیط های خطرناک که ممکن است امواج الکترومغناطیسی وجود داشته باشد عملکرد خوبی دارند. این قطعات نارسانا، از نظر الکتریکی خنثی (غیرفعال) و در برابر نویز ناشی از تداخل الکترومغناطیسی مصون هستند. فیبرهای نوری می‌توانند داده‌ها را در فواصل طولانی، با حداقل کسر یکپارچگی سیگنال، انتقال دهند.

نکات با اهمیت در انتخاب سنسور دما

به طوز کلی هنگام انتخاب یک سنسور دما باید چهار فاکتور زیر را در نظر بگیریم:

1. رنج و محدوده ی دمای کاری سنسور: به عنوان مثال برای اندازه گیری دمای 1100 درجه سلسیوس نمی توان از سنسوری با رنج دمای 50 تا 250 درجه سلسیوس استفاده کرد.
2. پایداری یا Stability: پایداری یکی از نکات مهم در برنامه ها و کاربردهایی با اهداف بلند مدت است.
3. دقت یا Accuracy : در صورت تغییرات کوچکی در دما تغییرات بزرگی در مقاومت ترمیستور NTC ایجاد می.شود به همین دلیل این سنسور از دقت نسبتا بالایی برخوردار است همانطور که در مقاله ترموکوپل اشاره شد در صورت تغییر دما در خروجی ترموکوپل ولتاژی در حد چند میلی ولت تولید میشود به عبارت دیگر با تغییر دما خروجی سنسور ترموکوپل در حد میلی ولت تغییر می.کند با توجه به این تغییرات کوچک میتوان دریافت که سنسور ترموکوپل دقت نسبتا کمتری دارد.
4. کاربرد: ترمیستورهای NTC سنسور دمای دقیق و نسبتا پایداری هستند از این سنسورها معمولا در برنامه هایی مانند آشکارسازهای آتش و دما سنج ها مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل ها در محیطهای صنعتی بیشتر به کار میروند این سنسورها دوام بیشتر و هزینه ی تولید کم تری دارند.