سنسورهای اندازه گیری دما

در پروژه های صنعتی همواره شرایط محیطی از عوامل مهم و تأثیر گذار است که می بایست در نظر گرفته شود. یکی از مهم ترین عوامل در این زمینه بی شک، دما می باشد. برای اندازه گیری دما از سنسورهای ویژه ای استفاده می گردد که در اصطلاح به سنسورهای دما معروف هستند.

سنسور چیست؟

سنسور در زبان لاتین به صورت کلی به معنای حسگر می باشد و به هر وسیله یا دستگاهی که عمل حس کردن را انجام می دهد سنسور گفته میشود. ) سنسور اسم فاعل فعل Sense به معنای حس و احساس می باشد ( امروزه لفظ سنسور بیشتر به المانها یا قطعاتی اطلاق می شود که توانائی حس کردن و تبدیل یک کمیت را به سیگنالهای الکتریکی صرف نظر از دیجیتال یا آنالوگ بودن سیگنال را داشته باشد. ) در جدول بعد کمیتهای قابل اندازه گیری با سنسور آمده است.

سنسورهای دما چه کاری انجام می دهند؟

کارکرد یک دماسنج به ولتاژ دیود بستگی دارد. تغییر دما مستقیماً با مقاومت دیود متناسب است. هر چه دما سردتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود و بالعکس. مقاومت در برابر دیود اندازه گیری شده و به واحد قابل خواندن دما (فارنهایت، سانتیگراد و غیره) تبدیل می شود و به صورت عددی بر روی واحدهای بازخوانی نمایش داده می شود. در زمینه نظارت ژئوتکنیکی، این سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای داخلی سازه ها مانند پل ها، سدها، ساختمان ها، نیروگاه ها و غیره استفاده می شود.

انواع سنسور دما

متداول ترین نوع سنسورها، سنسورهای دما هستند. این نوع سنسورها انواع مختلفی دارند، از قطعات ترموستاتیک ساده ی خاموش/روشن که سیستم های گرمایشی آب گرم خانگی را کنترل می کند تا انواع نیمه هادی بسیار حساس که می تواند پروسه های پیچیده در کوره های حرارتی را کنترل کند.

از دروس دوره ی مدرسه به خاطر داریم که حرکت مولکول ها و اتم ها باعث تولید حرارت می شود (انرژی جنبشی) و حرکت بیشتر حرارت بیشتر تولید می کند. سنسورهای دمایی میزان انرژی حرارتی و یا حتی میزان سرمایی که توسط یک قطعه یا سیستم تولید می شود را اندازه گیری می کنند، که این امکان را برای ما فراهم می کند که تغییرات فیزیکی دما را به صورت خروجی های دیجیتال یا آنالوگ حس کرده و تشخیص دهیم.

انواع مختلفی از سنسورهای دما وجود دارند و همه ی آن ها ویژگی های متفاوتی دارند که به کاربرد واقعیشان بستگی دارد. سنسورهای دما بر دو نوع فیزیکی اصلی تقسیم بندی می شود:

سنسور دمای تماسی (contact type) : 

این نوع از سنسورهای دمایی باید با جسمی که میخواهیم دمای آن را بدانیم در تماس باشند و جهت مانیتور تغییرات دمایی از رسانش استفاده می کنند. آن ها می توانند جهت بررسی دمای جامدات، مایعات و گازها در محدوده ی وسیعی از دماها مورد استفاده قرار گیرند.

سنسور دمای بدون تماس (Non-contact type) : 

این نوع از سنسورهای دمایی از جریان های همرفتی و تابشی جهت مانیتور تغییرات دمایی بهره می برند. این سنسورها جهت بررسی دمای مایعات وگازها استفاده می شوند که هنگام افزایش حرارت از خود انرژی تابشی منتشر نموده و سرما در جریان های همرفتی پائین می ماند یا می توانند انرژی تابشی از یک جسم را که به صورت تابش های مادون قرمز است (مانند خورشید)، حس کنند.

سنسورهای دمایی مقاومتی (RTD)

این سنسورها به عنوان یکی از دقیق ترین سنسورهای موجود، از شهرت خوبی برخوردار هستند و در انواع مختلفی از کاربردها، دقت خوبی را ارائه می دهند. همچنین از ثبات و تکرار پذیری عالی برخوردارند.

RTD ها چگونه عمل می کنند؟

این سنسورهای دما با اندازه گیری مقاومت در مدار، دما را کنترل می کنند. با تغییر دما، مقاومت سنسور با مقدار مشخص و قابل اندازه گیری تغییر می کند. بنابراین، سنسور می تواند این تغییرهای مقاومتی را به مقادیر قابل اندازه گیری برای کنترلرها تبدیل کند.

وقتی RTD ها را ارزیابی می کنیم، معمولاً سنسور را با توجه به مقاومت آن در صفر درجه سانتیگراد مشخص می کنیم. در بازار یکی از پرکاربردترین سنسورها 100 اهم می باشد با نام اختصاری PT100. این بدان معناست که در دمای صفر درجه سانتیگراد، سنسور مقاومت 100 اهمی را می خواند.

دو نوع کلی از نوارهای بی متال وجود دارند که بر مبنای حرکتشان هنگامی که در معرض حرارت قرار می گیرند، دسته بندی می شوند. در نوع "عکس العمل ناگهانی" یک رفتار "خاموش/روشن" به صورت فوری در اتصالات الکتریکی در دمایی که تنظیم کرده ایم (set point) اتفاق می افتد. در مقابل در نوع "عکس العمل آهسته" با تغییر دما به تدریج تغییر موقعیت می دهد.

ترموستات های عکس العمل ناگهانی را عموماً در خانه هایمان برای کاربردهایی نظیر کنترل دمای فر، اتو، مخازن آب گرم استفاده می کنیم و نوع خاصی از آن به صورت نصب روی دیوار جهت کنترل سیستم گرمایش داخلی مورد استفاده قرار می گیرد.

نوع عکس العمل آهسته عموماً از یک پیچه یا بخش مارپیچی بی متال تشکیل شده است که با تغییر دما به آهستگی باز می شود. به طور کلی نوارهای بی متال نوع آهسته نسبت به تغییرات دمایی حساس تر از انواع استاندارد "خاموش/روشن" ناگهانی هستند، به طوری که بلندتر و باریک تر بودن نوارها باعث می شود برای استفاده در گیج ها و صفحات نمایشگر دما مناسب تر باشند.