حس گرهاي حرارتي

حس گرهاي حرارتي


انواع حس گرهاي اندازه گيري:
براي اندازه گيري دم انواع مختلفي از حس گرها وجود دارد. برخي از حس گرها نوع قديمي تر عبارتند از ترموكوپلها RTD ها و ترميستورها . اين حس گرها به دليل محاسن و كارايي زياد ه طور گسترده به كار ميروند نسل جديد حس گرها مانند حس گرهاي مدار مجتمع و ابزار هاي سنجش دما به روش تابش تنها براي تعداد محدودي از كاربردها شناخته شده است و مورد استفاده قرار ميگيرد.
انتخاب نوع حس گر بستگي به ميزان دقت محدوده دمايي سرعت پاسخ اتصال حرارتي محيط( از نظر شيميايي الكتريكي و يا فيزيكي بودن) و همچنين قيمت دارد .


حس گرهاي حرارتي:
خطاهاي اندازه گيري:
حس گر دما RTD
مبحث بعدي انواع RTD
انواع حس گرهاي اندازه گيري:
براي اندازه گيري دم انواع مختلفي از حس گرها وجود دارد. برخي از حس گرها نوع قديمي تر عبارتند از ترموكوپلها RTD ها و ترميستورها . اين حس گرها به دليل محاسن و كارايي زياد ه طور گسترده به كار ميروند نسل جديد حس گرها مانند حس گرهاي مدار مجتمع و ابزار هاي سنجش دما به روش تابش تنها براي تعداد محدودي از كاربردها شناخته شده است و مورد استفاده قرار ميگيرد.
انتخاب نوع حس گر بستگي به ميزان دقت محدوده دمايي سرعت پاسخ اتصال حرارتي محيط( از نظر شيميايي الكتريكي و يا فيزيكي بودن) و همچنين قيمت دارد .
همينطور كه در جدول زير ملاحظه ميكنيد براي اندازه گيري دماهاي پايين و بسيار بالا مناسبتري انتخاب ترموكوپلها ميباشند . محدوده اندازه گيري معمول ترموكوپلها بين 270 - تا 2600+است. ترموكوپل ارزان و بسيار مقاوم است و ميتوان از انها در بسياري از محيطهاي فيزيكي و شيميايي استفاده كرد . براي عملكرد انها نياز به تغذيه خارجي و جود ندارد و دقت انها معمولا مثبت منفي يك درجه است .
نام حس گر
محدوده دمايي (درجه سانتيگراد)
دقت(مثبت منفي سانتيگراد)
قيمت
ميزان مقاومت
ترموكوپل
2600+تا270-
1
پايين
بسيار بالا
RTD
600+تا200-
0.2
متوسط
بالا
ترميستور
200+تا50-
0.2
پايين
متوسط
مدار مجتمع
125+تا40-
1
پايين
پايين

RTD ها در محدوده دماهاي مياني از 200-تا600+سانتيگراد بكار ميروند. اين حس گرها دقت بالا معمولا در محدود مثبت منفي 2 درجه سانتيگراد را دارا ميباشند . RTD ها همچنين ميتوانند در بيشتر محيطهاي فيزيكي و شيميايي استفاده شوند ولي به اندازه ترموكوپلها مقاوم نيستند.
ترميستورها در كاربردهاي دمايي پايين تا مياني در محدوده 50-تا 200+ بكار ميروند اين حس گرها به اندازه ترموكوپلها و RTD ها مقاوم نيستند و نميتوان از انها به راحتي در محيطهاي شيميايي استفاده كرد. ترميستورها ارزانقيمت هستند.
حس گرهاي نيمه هادي در كاربردهايي با دماي پايين و در محدوده 40-تا125+ بكار ميروند اتصال انها با محيط كامل نيست . قيمت ارزاني دارند و در بعضي از مدلها مستقيم و بدون نياز به مبل A/D به كامپيوتر وصل ميشوند.

مزايا و معايب حس گرها

حس گر
مزايا
معايب
ترموكوپل
محدوده دمايي وسيع
قيمت پايين
مقاوم
غير خطي
حساسيت پايين
نياز به تنظيم اتصال مرجع
در معرض اغتشاش الكتريكي
RTD
خطي
محدوده دمايي وسيع
پايداري بلا
زمان پاسخ دهي طولاني
قيمت بالا
نياز به منبع جريان
حساسي به ضربه
ترميستور
زمان پاسخ دهي كوتاه
قيمت پايين
اندازه كوچك
تغيير بزرگ در مقاومت نسبت به دما
غير خطي
نياز به منبع جريان
محدوده دمايي محدود
بدون تنظيم به اساني قابل تنظيم نيست

مدار مجتمع
بسيار خطي
قيمت پايين
حس گر خروجي رقمي را ميتوان بدون نياز به A/D به ريز پردازنده وصل نمود
محدوده دمايي محدود
نياز به منبع جريان و يا ولتاژ دارد
خطاهاي ناشي از عملكرد خود مجموعه را دارد
عم اتصال كامل حرارتي با محيط

خطاهاي اندازه گيري:
منابع مختلفي ميتواند براي ايجاد خطا در حين اندازه گيري دما وجود داشته باشد كه برخي از خطاهاي مهم توضيح داده ميشود.
خطاها ي تنظيم:
خطاهاي تنظيم در اثر خطاهاي انحراف و خطاي خطي پديد ميايد .اين خطاها در اثر چرخه هاي طولاني حرارتي
ايجاد ميشود و معمولا سازندگان توصيه ميكنند كه ابزار اندازه گيري را هر چند وقت يك بار تنظيم كنيد. در زمان تعويض حس گر از همان نوع حتما بايد عمل تنظيم مجددا صورت پذيرد. RTD ها دقيقترين و پايدار ترين حس گر ها هستند.
ايجاد حرارت در اثر عمل حس گر:
RTD ها ترميستورها و حس گرهاي نيمه هادي براي خواندن خارجي نياز به منبع تغذيه خارجي دارند . اين منبع ميتواند سبب گرم شدن حس گر و در عمل خواندن خطا ايجاد كند.
اغتشاش الكتريكي:
اغتشاش الكتريكي( noise ) سبب ايجاد خطا در اندازه گيري ميشود . ترموكوپلها ولتاژ بسيار پاييني توليد ميكنند و به همين دليل اغتشاش ميتواند به راحتي بر اندازه گيري انها اثر بگذارد . با استفاده از فيلترهاي پايين گذر دور نگه داشتن حس گرها و سيمها از ابزار هاي الكتريكي ميتوان اين مقدار را به حداقل رساند.
فشار مكانيكي:
برخي حس گرها مثل RTD ها به فشار مكانيكي حساس هستند و وقتي در معرض فشار قرار ميگيرند خروجيهاي نادرست ايجاد ميكنند . با اجتناب از تغير فرم حس گر استفاده نكردن از مواد چسبنده براي اتصال ثابت حس گر و استفاده از ترموكوپل كه حساسيت كمتري نسبت به فشار مكانيكي دارند ميتوانند راه گشاي باشد .