سنسور دما دستگاهی است که سرما و گرما را تشخیص و اندازه گیری کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سنسورهای دما در زندگی روزمره ما مورد استفاده قرار می گیرند، چه به شکل آبگرمکن خانگی، دماسنج، یخچال یا مایکروویو. نام دیگر Temperature sensor آشکار ساز دمای مقاومتی می باشد. این سنسور ها یک مقاومت معمولی هستن که با تغییر دما میزان مقاومتشون تغییر می کنند. در دنیای الکترونیک از سنسور های دمایی بسیار استفاده می شود، برای محافظت از بردهای الکترونیکی و کنترل دمای مدارها.

دماسنج ابتدایی ترین شکل سنسور دما است که برای اندازه گیری درجه گرمی و خنکی استفاده می شود. دماسنج ها در زمینه ژئوتکنیک برای نظارت بر بتن، سازه ها، خاک، آب، پل ها و غیره برای تغییرات ساختاری ناشی از تغییرات فصلی استفاده می شود.

سنسور دما چیست؟

سنسورهای دما دستگاه هایی هستند که برای اندازه گیری درجه خنکی و گرمی یک جسم طراحی شده اند. ولتاژ دو سر دیود، کار یک دماسنج را تعیین می کند. تغییر دما به طور مستقیم با مقاومت دیود متفاوت است.

هر چه دما سردتر باشد، مقاومت کمتر خواهد بود و بالعکس. اندازه گیری مقاومت در سراسر دیود انجام می شود. اندازه گیری به واحدهای دما تبدیل می شود، که به صورت عددی روی مانیتور نمایش داده می شود تا راحت تر خوانده شود.

سنسور دما

کاربرد سنسور دما

انواع مختلفی از سنسورهای دما وجود دارد، اما رایج ترین روشی که در دسته بندی آنها استفاده می شود، بر اساس نحوه اتصال است که شامل سنسورهای دمای تماسی و غیر تماسی است. نمونه‌هایی از سنسورهای تماسی شامل ترمیستورها و ترموکوپل‌ها هستند، زیرا تماس آن‌ها با اجسامی که اندازه‌گیری می‌کنند مستقیم است. این در حالی که سنسورهای دما از نوع غیر تماسی تابش منبع گرما را اندازه‌گیری می‌کنند.

چنین دماسنج هایی بیشتر در محیط های خطرناک مانند نیروگاه های حرارتی یا نیروگاه های هسته ای استفاده می شود. سنسورهای دما برای اندازه گیری گرمای هیدراتاسیون در سازه های بتنی انبوه، در زمینه نظارت ژئوتکنیکی استفاده می شوند.

در پایش ژئوتکنیکی، سنسورهای دما گرمای هیدراتاسیون (رساندن مایع) را در سازه های بتنی انبوه، اندازه گیری می کنند. آن ها می توانند برای نظارت بر پیشگیری آب های زیرزمینی یا نشت استفاده شوند. یکی از مرسوم ترین مکان هایی که از آن استفاده می شود، زمان عمل آوری بتن است. زیرا برای گیرش و عمل آوری مناسب باید نسبتاً گرم باشد. تغییرات فصلی باعث انبساط یا انقباض ساختاری می شود و تغییر کلی در حجم آن ها ایجاد می کند.

سنسور دما

عملکرد سنسور دما

اصل مهم در سنسورهای دما، ولتاژ دو طرف پایانه های دیود است. اگر ولتاژ افزایش یابد، دما نیز افزایش می یابد. به دنبال آن افت ولتاژ بین پایانه های ترانزیستور پایه و امیتر در یک دیود رخ می دهد. بر اساس اصل تغییر تنش ناشی از تغییرات دما، سنسورهای دما کار می کنند.

در دماسنج سیم ارتعاشی، فلزات غیرمشابه دارای ضرایب انبساط خطی متفاوتی هستند. این عمدتا از یک سیم کشش مغناطیسی با استحکام کششی بالا با دو سر متصل به هر فلز غیر مشابه تشکیل شده است. به گونه ای که تغییر دما مستقیما بر کشش سیم و فرکانس ارتعاش طبیعی آن تأثیر می گذارد.

در فلز غیر مشابه، هنگامی که سیگنال دما به فرکانس تبدیل می شود ، از واحد خواندنی که برای سایر سنسورهای سیم ارتعاشی استفاده می شود، می توان در نظارت بر دما نیز مورد استفاده قرار داد. فلز غیر مشابه را می توان از آلومینیوم ساخت، زیرا دارای ضریب انبساط خطی بزرگتر از فولاد است.

حسگر سیم ارتعاشی، به طور خاص ساخته شده که تغییر دما را حس کند. سپس تغییر دما به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که در نهایت به عنوان فرکانس به واحد خوانده شده، منتقل می شود.

فرکانس، که متناسب با دما و به نوبه خود با کشش “σ” در سیم است، می تواند به صورت زیر تعیین شود:

f = 1/2 [σg/ρ] / 2l هرتز

  • σ = کشش سیم
  • g = شتاب ناشی از گرانش
  • ρ = چگالی سیم
  • l = طول سیم
سنسور دما

اجزای سنسور دما

سه نوع جزء در سنسورهای دما وجود دارد. اجزای ضروری یک سنسور دما از جمله ترموکوپل و کابل های گسترش یا سیم ها و همچنین عناصر حسگر وجود دارد. در زیر نمونه هایی از قطعات تکمیل کننده سنسور آورده شده است:

  • مهره های عایق
  • اتصالات
  • سرهای اتصال
  • لوله های محافظ

همچنین اجزای مرتبطی وجود دارد که در استفاده از حسگرها مانند مبدل ها و کنترلرها ضروری هستند.

سنسور دما

انواع سنسور دما

سنسورهای دما در انواع، اشکال و اندازه های مختلف وجود دارند. دو نوع اصلی سنسور دما عبارتند از:

نوع تماسی (Contact type temperature sensor)

حسگرهای مختلفی وجود دارد که درجه گرمی یا خنکی یک جسم را با تماس مستقیم با آن اندازه گیری می کند. چنین سنسورهای دمایی در دسته نوع تماسی قرار می گیرند. آن ها می توانند برای تشخیص گازها، جامدات و مایعات یا در طیف وسیعی از دماها استفاده شوند.

نوع غیر تماسی (Non-contact temperature sensor)

این نوع سنسورها در تماس مستقیم با جسم نیستند. بلکه درجه گرمی یا خنکی را از طریق تشعشعات ساطع شده از منبع گرما اندازه گیری می کنند.

در ادامه با انواع و کاربرد مدل های سنسورهای دما آشنا می شوید:

سنسور دما

ترموستات ها

ترموستات یک سنسور دمای تماسی است. از یک نوار دو فلز غیر مشابه مانند آلومینیوم، مس، نیکل یا تنگستن تشکیل شده است. تفاوت در ضریب انبساط خطی هر دو فلز باعث می شود که آنها در اثر گرما یک حرکت خمشی مکانیکی ایجاد کنند.

سنسور دما

حسگر دمای مقاومتی (RTD)

RTD ها حسگرهای دمای مقاومتی هستند که از فلزات رسانا با خلوص بالا مانند پلاتین، مس یا نیکل ساخته شده اند. این نوع حسگرها به یک سیم پیچ، پیچیده می شوند. مقاومت الکتریکی یک RTD مشابه مقاومت یک ترمیستور تغییر می کند. رایج ترین نوع این حسگرها مدل سنسور PT100 می باشد.

سنسور دما

هدمونت (چپقی) Hedmont temperature sensor

یکی از رایج‌ ترین سنسورهای دما، ترموکوپل‌های هدمونت (چپقی) است. این حسگرهای دمایی دارای محدوده دمایی وسیع، دقت بالا، مطمئن و پایداری بالا هستند.

یک ترموکوپل هدمونت معمولا از دو اتصال فلزات غیرمشابه مانند مس-کنستانتان ساخته می شود. این فلزات به یکدیگر جوش داده شده یا به هم فشرده می شوند. یکی از این اتصالات که به نام اتصال گرم شناخته می شود، در محل اتصال اندازه گیری است و دیگری که اتصال سرد شناخته می شود، در دمای مشخصی نگهداری می شود. با قرار گرفتن در معرض دما، افت ولتاژ در سراسر اتصال ایجاد می شود.

اگرچه ممکن است دقت آن ها تا حدی کمتر از RTD باشد، اما محدوده دمایی آن ها بین 328- تا 3182 درجه فارنهایت (200- تا 1750 درجه سانتیگراد) است و به طور کلی مقرون به صرفه تر هستند.

انواع تیپ سنسور دمای هدمونت

حسگرهای هدمونت به انواع مختلفی تقسیم می شوند که هر نوع برای شرایط دمایی خاص مناسب است. کلاس های مختلف ترموکوپل ها برای رفع نیازهای یک کاربرد خاص ساخته می شوند.

انواع تیپ سنسور دما
(ترموکوپل ) هدمونت
مدل های حسگرهای دما هدمونت
محدوده دما (°C)
استفاده کوتاه مدتاستفاده مداومتحمل کلاس 1تحمل کلاس 2تحمل کلاس 3
تیپ E40- تا 9000 تا 80040- تا 80040- تا 90040- تا 904
تیپ J180- تا 8000 تا 75040- تا 75040- تا 750N/A
تیپ K180- تا 13000 تا 110040- تا 100040- تا 1200180- تا 1300
تیپ N270- تا 13000 تا 110040- تا 100040- تا 1200270- تا 1304
تیپ R50- تا 17000 تا 16000 تا 16000 تا 1600N/A
تیپ S50- تا 17500 تا 16000 تا 16000 تا 1600N/A
تیپ T250- تا 400185- تا 30040- تا 35040- تا 350250- تا 404
تیپ B0 تا 1820200 تا 1700N/A600 تا 17004 تا 1820
ویژگی انواع حسگر دمای  هدمونت

K: به محافظ یا غلاف فلزی یا سرامیکی نیاز دارد.

J: در جاهایی که اکسیژن محدودی وجود دارد، استفاده می شود.

E: مناسب برای شرایط بی اثر، اکسید کننده خفیف یا کاهش دهنده.

T: در محیط های اکسید کننده استفاده می شود.

N: در برابر اکسیداسیون ناشی از گوگرد مقاومت می کند.

S ،R و B: باید با نوعی لوله محافظت شود و برای کاربردهای دمای بالا استفاده شود.

C (تنگستن-رنیوم): بسیار پرمصرف است، نیازمند پوشش محافظی دارد و برای کاربردهای دمای بالا استفاده می شود.

A: گونه ای از نوع C و کاربرد محدودی دارد.

سنسور دما

ترمیستور ضریب دمایی منفی (NTC)

ترمیستور اساسا یک سنسور دما حساس است که حتی به کوچکترین تغییرات دمایی، واکنش بسیار دقیقی نشان می دهد. در دماهای بسیار پایین مقاومت بسیار زیادی ایجاد می کند. یعنی به محض شروع افزایش دما، مقاومت به سرعت شروع به کاهش می کند.

با توجه به تغییر مقاومت زیاد در هر درجه سانتیگراد، حتی یک تغییر دما کوچک نیز با ترمیستور ضریب دمای منفی (NTC) با دقت نشان داده می شود. ترمیستورهای NTC نیز به دلیل اندازه و سرعت درگیری، نیاز به خطی سازی دارند. محدوده دمایی آن 50- تا 150 درجه سانتیگراد است.

کاربرد NTC

استفاده از سنسور دما NTC در مدار تشخیص، نیازمند استفاده از یک ولتاژ کوچک برای عبور از ترمیستور است. دما توسط مقاومت ترمیستور منعکس می شود که با افزایش دما به سرعت کاهش می یابد.

محدوده دمایی 40- تا 257 درجه فارنهایت، ترمیستورهای NTC گزینه ای را به متقاضیان ارائه می دهد که نسبت به RTD های پلاتین، سنسورهای ترموکوپل و سنسورهای مبتنی بر نیمه هادی هزینه کمتری دارد. پایه مقاومت در حال تغییر سریع NTC باعث می‌شود تا آن‌ها بتوانند دقت بالا، پایداری، عملکرد سریع، قابلیت اطمینان و پاسخ‌گویی بهتر را ارائه دهند. آن ها به راحتی می توانند در هر سیستمی ادغام شوند.

سنسور دما

سنسورهای مبتنی بر نیمه هادی

سنسور دما مبتنی بر نیمه هادی، با مدارهای مجتمع دوگانه (IC) کار می کند. آن ها حاوی دو دیود مشابه با ویژگی های ولتاژ و جریان حساس به دما هستند، تا تغییرات دما را به طور موثر اندازه گیری کنند.

این نوع سنسورها خروجی خطی می دهند، اما در دمای 1 تا 5 درجه سانتی گراد و دقت کمتری دارند. آن ها همچنین کندترین واکنش (5 تا 60 ثانیه) را در باریکترین محدوده دما (70- تا 150 درجه سانتیگراد) نشان می دهند.

سنسور دما

مزایای استفاده از سنسور دما

  • دقت و پایداری بالایی دارند.
  • حسگرهای دما هزینه پایینی دارند.
  • سنسورهای دما، هیسترزیس و خطی بودن را عالی نمایش می دهد.
  • بعضی از مدل های سنسور دما، برای اسکن از راه دور، خواندن و ثبت اطلاعات مناسب هستند.
  • جرم حرارتی پایینی را ساطع می کنند و در پاسخگویی سریع هستند.
  • سنسور دمای سیم ارتعاشی، کاملا قابل تعویض است.
  • همه سنسورها با یک نشانگر خوانده می شوند.
  • فناوری سیم ارتعاشی می تواند پایداری طولانی مدت، خواندن آسان و سریع را تضمین کند.

مراحل انتخاب سنسور دمای مناسب

زمانی که می خواهید، سنسور دما برای یک کاربرد خاصی انتخاب کنید، نکاتی را باید در نظر بگیرید. مواردی که در ادامه شرح داده می شود، باید هنگام انتخاب سنسور دما در نظر گرفته شوند:

محدوده دما (Temperature range of the temperature sensor)

سنسورهای دمای مختلفی وجود دارد که قادر به اندازه گیری محدوده های مختلف هستند. ممکن است در محدوده خاصی دقیق تر نیز باشند. بسیار پر اهمیت است که از محدوده دمایی، سنسور دما مطمئن شوید. قبل از تهیه ی سنسور دما، محدوده دمای سیستم مورد نظرتان را بررسی نمایید.

دقت و ثبات (Accuracy and stability of the temperature sensor)

ممکن است به درجه خاصی از دقت نیاز داشته باشید. توجه داشته باشید که اندازه گیری دمای، ترموکوپل های هدمونت در پایداری طولانی مدت، بیشتر از ترمیستورها و RTD ها است.

اندازه و نوع اتصال (Size and connection type of temperature sensor)

سنسور دمای انتخاب شده، می بایست با محیط و فضایی که در آن قرار داده می شود، منطبق باشد. اگر فضای محدودی دارد، یک حسگرکوچکتر مورد نیاز است. نحوه اتصال سنسور دما به سیستم و نحوه اندازه گیری دما نوع اتصال بستگی دارد. حسگر ها در انواع اتصالات مانند: جوشی، فشنگی و رزوه ای به سیستم مورد نظر متصل می شود.

شرایط محیطی (Environmental conditions of the temperature sensor)

مهم ترین عامل در جایگذاری و انتخاب سنسور دما، محیط و شرایطی است که در آن، از آن استفاده می شود. رطوبت، ارتعاشات و سایر عوامل محیطی به طور اساسی بر پایداری و دقت سنسور دما تأثیر می گذارد. عوامل دیگری همچون نویز الکتریکی بر خوانش‌های آن تأثیر می‌گذارد، به ‌ویژه اگر تغییرات دما جزئی و کوچک باشد. توجه به سطح نویز که در آن از سنسور دما استفاده می شود، اندازه گیری دقیق را تضمین می کند.

شرایط و محیطی که قرار است، حسگر دما در آن قرار گیرد، باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد تا از عملکرد بهینه اطمینان حاصل شود. علاوه بر ساختار ظاهری حسگر دما، هر مدل اتصالی مانند سیم های سربی باید از محیط های ناپایدار محافظت شود.

برای محافظت سنسور دما و سیم کشی آن در برابر شرایط محیطی اقدامات مختلفی می توان انجام داد؛ مانند غلاف های فلزی محافظ که در برابر سایش و خوردگی مقاوم هستند. استفاده از روکش، هزینه سنسور دما را افزایش می دهد و بر حساسیت آن تأثیر می گذارد.

خرید سنسور دما

گروه صنعتی پارس صنایع تولید کننده و ارائه دهنده انواع سنسورهای دما می باشد.

جهت ثبت سفارش و خرید محصول انتخابی خود، با مشاوران مجموعه تماس بگیرید.