Temperatursensilo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo

Temperatursensilo

Difinoj kaj komprenaĵoj[redakti | redakti fonton]

La temperaturo T (aŭ Θ) kun kiel unuo la Kelvino [K] estas tiel, kiel la longo kaj la maso unu el la bazgrandecoj de materio. La Kelvino estas la termodinamika temperaturo egale al 1/273.16 parto de termodinamika temperaturo de la triobla punkto de akvo. Praktike estas uzata la temperaturo en gradoj Celsiuso [°C]. Kelkfoje la temperaturo estas donita en Farenhejto:

TC = 5/9 (TF - 32)

Ĉefe ekzistas du grupoj de iloj por la mezurado de temperaturo: kontaktiloj kaj nekontaktiloj.

En la grupo de kontaktiloj troviĝis:

Termoparo[redakti | redakti fonton]

Se du konduktantoj a kaj b estas ligitaj unuflanke kaj ekzistas temperaturdiferenco ΔT inter la unua fino (la varma velda junto) kaj la dua malvarma fino, malfermcirkvita tensio ΔV estiĝas inter la malfermaj finoj de konduktantoj, ĉi tiu estas la termoparo.

Termoparo.jpg

Ĉi tiu efekto estas matematika esprimita kiel:

ΔV = αsΔT

Kie αs estas la Seebecka koeficiento en V/K (aŭ multe uzata pV/K). La Seebecka efiko estas la sumo de la Peltiera efiko kaj la Thomsona efiko, la lasta estas tamen tre malpli granda ol la unua:

E = C1(T1 - T2) (Peltiera efiko) + C2(T12 - T22) (Thomsona efiko)

Subestaranta tabelo donas diversajn absolutajn Seebeckajn koeficientojn.

Metaloj
αs[μV/K]
ĉe 273 K
αs[μV/K]
ĉe 300 K
Termoparoj
αs[μV/K]
ĉe 273 K
αs[μV/K]
ĉe 300 K
Pb -0.995 -1.047 Tipo J 50.000 51.000
Cu 1.700 1.830 (Fe / Cu-Ni)
Ag 1.380 1.510 Tipo K 39.000 41.000
Au 1.790 1.940 (Ni-Cr / Ni-Al)
Pt -4.450 -5.5280 Tipo R 5.000 6.000
Pd 0.900 -9.990 (Pt - 13 % Rh /Pt)
W 0.130 1.070 Tipo S 5.000 7.000
Mo 4.710 5.570 (Pt - 10 % Rh /Pt)
Cr 18.800 17.300 Tipo T 39.000 41.000
V 0.130 1.000 (Cu / Cu-Ni)
Rh 0.480 0.400
Ni -18.000 -
Al - -1.700

Rezista Temperatura Detektilo (RTD)[redakti | redakti fonton]

Ĝi uzas la fizikan principon de la temperatura koeficiento de elektra rezistanco de metaloj. La rezisttemperatura mezurado estas bazita sur la rilato inter la rezistvaloro kaj la temperaturo de mezurrezistilo:

R(T) = R0(1 + αT + βT2 + ....)

Kie T estas la temperaturo en gradoj Celsiuso [°C] aŭ K, R0 la rezistanco ĉe 0 °C, R(T) la rezistanco ĉe T °C kaj α, β,.... la temperaturkoeficientoj dependita de materialo.

Estas distingitaj metalrezistiloj, kiuj havas relativan malgrandan pozitivan temperaturkoeficienton α (PTC) kaj duonkonduktantrezistoroj, inter kiuj NTC- kaj PTC-rezistoroj. La subestaranta tabelo donas kelkajn karakterizojn de (uzata) metalrezistiloj. En angla literaturo oni ofte uzas la terminon "Resistance Temperature Detector" aŭ mallonge RTD.

Materialo Temp.aro °C Temp.koef. αΩ/°C
Plateno -200 ĝis 850 0.39
Nikelo -80 ĝis 320 0.67
Kupro -200 ĝis 260 0.38

Plateno povas esti uzata trans vastgama temperaturaro ( -200 ĝis 850 °C) La Pt100 estas temperatursensilo el plateno kies rezistanco estas 100 Ω ĉe 0 °C. la ilo bezonas elektran fluon por produkti tension trans la sensilo kiun oni povas mezuri.

Duonkonduktantaj temperatursensiloj[redakti | redakti fonton]

La duonkonduktanto produktas ŝanĝon de rezistanco kiu estas dependita de temperaturŝanĝo. Sinsekve estas priskribita:

  • La Si-rezistoro
  • Termistoro
  • Juntrezistoro
  • Temperatursentivaj kurentfontoj

Duonkonduktantaj temperatursensiloj havas daŭran- kaj altan stabilecon, ili estas malkostaj kaj havas malgrandan dimension.

Si-rezistoro
La Si-rezistoro havas pozitivan temperaturkoeficienton α = 0.7 % / °C. Ĝi estas lineara de -65 °C ĝis 200 °C. La nominalaj rezistancvaloroj estas de 10 Ω ĝis 10 kΩ kun toleremo de 1 % ĝis 20 %. La rezistoroj aspektas kiel 1/4 W rezistoroj. Kiel mezurelemento ili estas prefere ŝaltata en pontocirkvito (e.g. Wheatstone-ponto).

Termistoro
Por termistoroj oni uzas ne Si aŭ Ge sed materialoj kiel NiO, Mn2O3 kaj C2O3. Estas distingita PTC- kaj NTC termistoroj:

La PTC-termistoroj havas ofte tre fortan leviĝon de rezistanco ĉe malgranda temperaturaro. Oni havas en tiu temperaturaro tre grandan pozitivan temperaturkoeficienton kiel doninta en la figuro. Ekstere la temperaturaro la temperaturkoeficiento estas negativa aŭ nulo.

PTCtermistoro.jpg

La NTC-termistoroj kontraŭe havas tre grandan negativan temperaturkoeficienton. La relativa ŝanĝo de temperaturo po °C esta pli granda ol la Pt100 sed malgranda kiel la PTC. La rezistancregreso kiel funkcio de temperaturo estas mallineara:

R = R0eβ(1/T - 1/T0)

Kie β estas konstanto dependita de materialo (ĉirkaŭ 4000) kaj T ( kaj T0) estas la absoluta temperaturo en K. La subestaranta figuro donas la NTC-karakterizon.

NTCtermistoro.jpg

Juntduonkonduktantoj
Ĉe diodo la kurento estas:

I = Ir[ eqV/kT - 1]

Kie:
k = la konstanto de Boltzmann
q = la elektronŝarĝo
T = la temperaturo en K
Ir = la inversa saturitkurento
I = la kurento tra la diodo
V = la tensio trans la diodo

La juntpotencialo de diodoj kaj transistoroj ŝanĝas trans granda temperaturaro. Ĉi tiu ŝanĝo de juntpotencialo (=dV/dT) estas

  • por Si = -2 mV/°C
  • por Ge = -2.5 mV/°C
  • por Schottkydiodoj = -1.5 mV/°C

Kiel ekzemplo la subestaranta figuro donas la karakterizojn de TO-92 transistora temperatursensilo.

TO92.jpg

Temperatursentivaj kurentfontoj
Ekzistas ankaŭ temperatursensitaj kurentfontoj. Ofte ili estas relative kompleksaj mikrocirkvitoj (el ICj) ĉe kie kurento fluas, kiu estas lineara kun la temperaturo. La kurento estas en la ordeno de μA / Kelvin.

Dumetalaj termometroj[redakti | redakti fonton]

Ĝi uzas la fakton ke diversaj metaloj havas diversajn koeficientojn de ekspansiado. Ligado de du metaloj donas metodon por ekzemple ŝalti elektrikan kontakton.

Likvaĵo en vitro de termometroj[redakti | redakti fonton]

Vitra cilindro unuflanke kun rezervujo estas parte plenigita kun fluido. Kiam la temperaturo ŝanĝas la fluido ekspansias. La longo de fluido en la cilindro estas mezuro por la temperaturo.

En la grupo de malkontaktiloj troviĝis:

Radiadaj termometroj[redakti | redakti fonton]

Ĉiu objekto kun temperaturo pli alta ol la absoluta nulpunkto (-273 °C) termoradias transruĝan energion. Transruĝaj energimezuriloj mezuras la kvanton de radiita transruĝa energio kiel mezuron de la temperaturo. La transruĝa energimezurilo registras, helpe de lenso, la temperaturdiferencon inter la objekto kaj la mezurilo. Ĉi tio okazas per mezuri la termoelektran tension, kaŭzinta per la mezurota objekto.