انواع حس گرهای حرارتی
بهترین نوع حسگر کدام است؟ چه حسگری را بخرم؟
خطاهای اندازه گيری: حس گر دما RTD براي اندازه گيري دماهای پايين و بسيار بالا مناسب تري انتخاب ترموكوپل ها مي باشند.
- محدوده اندازه گيری معمول ترموكوپل ها بين 270- تا 2600+است. ترموكوپل ارزان و بسيار مقاوم است و ميتوان از آن ها در بسياری از محيط های فيزيكی و شيميايی استفاده كرد. برای عملكرد آن ها نياز به تغذيه خارجی و جود ندارد و دقت آن ها معمولا مثبت منفی يك درجه است.
- RTD ها در محدوده دماهای مياني از 200-تا600+سانتيگراد بكار مي روند. اين حس گرها دقت بالا معمولا در محدود مثبت منفي 2 درجه سانتيگراد را دارا مي باشند. RTD ها همچنين می توانند در بيشتر محيط هاي فيزيكی و شيميايی استفاده شوند ولي به اندازه ترموكوپل ها مقاوم نيستند.
- ترميستورها در كاربردهای دمايی پايين تا ميانی در محدوده 50-تا 200+ بكار می روند. اين حس گرها به اندازه ترموكوپل ها و RTD ها مقاوم نيستند و نمی توان از آن ها به راحتي در محيط های شيميايی استفاده كرد. ترميستورها ارزان قيمت هستند. حس گرهای نيمه هادي در كاربردهايي با دماي پايين و در محدوده 40-تا125+ بكار می روند اتصال آن ها با محيط كامل نيست. قيمت ارزانی دارند و در بعضی از مدل ها مستقيم و بدون نياز به مبل A/D به كامپيوتر وصل می شوند.
مزايا و معايب حس گرهای دمایی
در این مقاله سعی داریم تا تمامی مزایا و معایب انواع حس گرهای حرارتی را پوشش دهیم:
مزایای ترموکوبل
- کم بودت هزینه ی اولیه
- محدوده ی دمایی بسیار گسترده
- طراحی مقاوم و بادوام
- صفحه نمایش واضح و با مقیاس خوب
- دقت بالا در اندازه گیری دما
- اندازه گیری تغییرات دما با حدفاصل کمتر از 1 سانتی متر
- بدون نیاز به پل مداری
- دارای رابط کاربری ساده
- پاسخ گویی سریع
- یک دستگاه فعال خودکار
معایب ترموکوبل
- پایدار نبودن به اندازه ی RTD
- دشوار بود ریگالیبره کردن دستگاه
- حساس تر نسبت به RFI/EMI
- غیر خطی بودن
- کاربرد فقط برای اندازه گیری دما
- دارا بودن خروجی ولتاژ پایین
- دقت کم نسبت به RTD ها
مزایای RTD ها
- خروجی پایدار
- دقیق ترین حس گر
- عملکرد خطی و قابل پیش بینی
- تکرار پذیری بالا
- دریفت کم
- خطی بودن بیشتر در مقایسه با ترموکوبل
- نصب ساده ، بدون نیاز به سیم
- ریکالیبره کردن آسان
معایب RTD ها
- قیمت اولیه ی بالا
- حساسیت کم
- نیاز به مدار انداه گیری پیچیده
- سایز بزرگ لامپ
- مقاومت ویژه کم
- نیاز به منبع جریان
- مقاومت کمتر در محیط های با تنش بالا
- نیاز به مدار بریج
- تاثیر شوک و ویبره بر خوانش
- رنج دمایی محدود
مزایای ترمیستور
- اندازه ی کوچک
- حساسیت بالا
- سهولت استفاده
- عملکرد سریع
- پاسخ سریع در رنج های دمایی کوتاه
- قیمت پایینن
- بسیار حساس به تغییرات دمایی
- قابلیت شخصی سازی
معایب ترمیستور
- برای محافظت از خط های برق
- به شدت غیر خطی
- کنش پذیر
- نامناسب برای رنج های دمایی بالا
خطاهای اندازه گيری
منابع مختلفی می تواند برای ايجاد خطا در حين اندازه گيري دما وجود داشته باشد كه برخی از خطاهای مهم توضيح داده می شود.
خطاهای تنظيم
خطاهای تنظيم در اثر خطاهای انحراف و خطاي خطی پديد مي آيد. اين خطاها در اثر چرخه های طولانی حرارتی ايجاد می شود و معمولا سازندگان توصيه می كنند 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 دقيق ترين و پايدار ترين حس گر های حرارتی هستند. از بهترین ها RTD میتوان به کالیبراتور دما RTD فلوک Fluke 712B اشاره کرد.
حرارت سنج مناسب
ايجاد حرارت در اثر عمل حس گر
RTD ها ترميستورها و حس گرهای نيمه هادی برای خواندن خارجی نياز به منبع تغذيه خارجی دارند. اين منبع می تواند سبب گرم شدن حس گر و در عمل خواندن خطا ايجاد كند.
اغتشاش الكتريكی
اغتشاش الكتريكی (noise) سبب ايجاد خطا در اندازه گيری مي شود. ترموكوپل ها ولتاژ بسيار پايينی توليد می كنند و به همين دليل اغتشاش می تواند به راحتی بر اندازه گيری آن ها اثر بگذارد. با استفاده از فيلترهای پايين گذر دور نگه داشتن حس گرها و سيم ها از ابزار های الكتريكی می توان اين مقدار را به حداقل رساند.
فشار مكانيكی
برخی حس گرها مثل RTD ها به فشار مكانيكي حساس هستند و وقتي در معرض فشار قرار می گيرند خروجی های نادرست ايجاد می كنند. با اجتناب از تغير فرم حس گر استفاده نكردن از مواد چسبنده برای اتصال ثابت حس گر و استفاده از ترموكوپل كه حساسيت كمتری نسبت به فشار مكانيكی دارند مي توانند راه گشاي باشد. برخی مدل های پیشنهادی حس گرهای حرارتی (توضیحات مربوط به تجهیزات در کاتالوگ ذکر شده)