Cảm biến nhiệt độ - Nhiệt điện trở so với cặp nhiệt điện

Cảm biến nhiệt độ - Nhiệt điện so với cặp nhiệt điện

Cân nhắc ưu và nhược điểm của từng loại cảm biến nhiệt độ

Nhiệt điện so với cặp nhiệt điện. Cả hai đều là lựa chọn tốt cho các ứng dụng đo nhiệt độ và kiểm soát nhiệt độ tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng của bạn. Đối với các kỹ sư điện phải đối mặt với nhiệm vụ quản lý một hoặc nhiều mạch phát hiện nhiệt độ, việc chọn thiết bị cảm biến nhiệt độ phù hợp cho Bảng mạch in (PCB) có thể gây nhầm lẫn.

Khi bạn trải qua quá trình lựa chọn cảm biến nhiệt độ, bạn nên xem xét các yêu cầu của mạch điện cũng như bất kỳ máy móc kèm theo. Ví dụ, PCB sẽ giám sát một bộ tản nhiệt? Và sự chậm trễ thời gian hiện tại là một vấn đề?

Có một số yếu tố cần xem xét có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chung của PCB như:

Ổn định : Cảm biến phải kéo dài bao lâu? Là trôi dạt một mối quan tâm?
Độ chính xác : Đo nhiệt độ chính xác là một yêu cầu?
Bao bì : Bạn đang đo gì? Các điều kiện môi trường là gì?
Thời gian đáp ứng : Cảm biến sẽ được đặt ở đâu? Yêu cầu nhà ở là gì?
Khả năng chống ồn : Khả năng miễn nhiễm với tiếng ồn có phải là yếu tố quan trọng đối với ứng dụng không?
Phạm vi nhiệt độ : Cảm biến nhiệt độ được xếp hạng để thực hiện ở nhiệt độ mong muốn?

Cho dù bạn đang thiết kế mạch phát hiện nhiệt độ mới hay duy trì một hệ thống hiện có, bạn không nên tập trung vào chi phí một mình. Khi bạn đang xem xét một nhiệt điện trở NTC so với cặp nhiệt điện, hãy chắc chắn xem lại các cân nhắc lựa chọn Five Five được liệt kê dưới đây. Họ sẽ giúp xác định lựa chọn đúng cho ứng dụng của bạn.

Nhiệt điện trở vs cặp nhiệt điện. Cái nào phù hợp với tôi?

Có nhiều loại thiết bị cảm biến nhiệt độ hiện nay, và chúng có các kích cỡ, hình dạng và kiểu dáng khác nhau để phù hợp với bất kỳ ứng dụng nào. Vì vậy, việc chọn cảm biến nhiệt độ phù hợp cho một ứng dụng có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa hệ thống của bạn hoạt động tối ưu hoặc không thành công do thiết bị quá nóng.

Cả cặp nhiệt điện NTC và cặp nhiệt điện đều là thiết bị cảm biến nhiệt độ. Một số ưu điểm, hoặc nhược điểm của việc chọn cái này hay cái khác là gì? Đọc tiếp khi chúng tôi chia nhỏ một số khác biệt cơ bản giữa NTC Thermistors vs Therm Thermples.

Chúng tôi sẽ đề cập đến thành phần của chúng, cũng như một số ứng dụng mà mỗi ứng dụng có khả năng xử lý. Cuối cùng, bạn sẽ thấy lý do tại sao NTC Thermistors vs Therm Thermples là một giải pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí để thiết kế hoặc duy trì hệ thống mạch phát hiện nhiệt độ.

NTC (hệ số nhiệt độ âm) Nhiệt điện trở

Một nhiệt điện trở NTC là một thiết bị cảm biến nhiệt độ được làm bằng vật liệu bán dẫn thiêu kết có chứa một số oxit kim loại . Những vật liệu này có các hạt mang điện cho phép dòng điện chạy qua nhiệt điện trở hiển thị những thay đổi lớn về điện trở tỷ lệ thuận với những thay đổi nhỏ về nhiệt độ.

Đương nhiên, NTC Thermistors tạo ra điện trở cao ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của nhiệt điện trở giảm. Vì Thermistors trải qua một sự thay đổi lớn về điện trở trên mỗi độ C, nên sự thay đổi nhiệt độ nhỏ nhất là chính xác với thời gian đáp ứng nhanh.

Xác định vị trí của nhiệt điện trở phù hợp cho một ứng dụng đòi hỏi phải tính toán điện trở so với nhiệt độ bằng công thức nhiệt điện trở beta () . Phương pháp này sử dụng hiệu chuẩn hai điểm để tính toán điện trở so với đường cong nhiệt độ và nó hiệu chỉnh điện trở ở cả hai điểm nhiệt độ.

Đạt được đường cong đúng là rất quan trọng vì nó thể hiện mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ được chọn. Ngoài ra, vì NTC Thermistors không tuyến tính, đầu ra của chúng đòi hỏi tuyến tính hóa. Điều này làm cho phạm vi hoạt động hiệu quả của chúng trong khoảng từ -50 ° C đến 250 ° C đối với nhiệt điện trở tiêu chuẩn.

Ứng dụng nhiệt điện trở NTC

NTC Thermistors có sẵn trong nhiều kích cỡ và kiểu dáng khác nhau như cụm đầu dò có thể tùy chỉnh; kính đóng gói, gắn bề mặt, và phong cách đĩa và chip. Những thuộc tính này làm cho chúng có khả năng thích ứng để hoạt động tốt trong nhiều ngành công nghiệp, như năng lượng xanh, ô tô, hàng không vũ trụ, y tế và HVAC, để kể tên một số.

Mặc dù nhiều ứng dụng sử dụng NTC Thermistors tập trung vào điện trở so với đặc điểm nhiệt độ, Thermistors cũng đáp ứng nhu cầu trong các ứng dụng điện khác như sử dụng dòng điện thời gian và điện áp hiện tại.

Thời gian sử dụng hiện tại có thể bao gồm :

Thời gian trễ
Tăng áp
Chuyển mạch tuần tự

Sử dụng điện áp hiện tại có thể bao gồm :

Vận tốc chất lỏng
Kiểm soát mức chất lỏng
Điều chỉnh điện áp
Mạch điều khiển nhiệt độ

Nếu tỷ lệ chính xác cao hơn là cần thiết, bạn có thể sử dụng NTC Thermistors kết hợp với Cầu Wheatstone . Cầu Wheatstone thường được gọi là (bộ so sánh null) vì nó thực hiện phép đo bằng cách so sánh hai đại lượng. Trong khi giá trị của một đại lượng đã biết, giá trị đại lượng khác là không xác định và phải được điều chỉnh cho đến khi nó bằng giá trị đại lượng đã biết. Quá trình này cho phép máy dò giữa hai đại lượng đưa ra số đọc 0 hoặc null.

Để tìm hiểu thêm về NTC Thermistors và sử dụng của họ, tính năng và lợi ích, hãy truy cập trang của chúng tôi “ một NTC Thermistor là gì ”

Cặp nhiệt điện

Một cặp nhiệt điện là một thiết bị điện được cấu tạo từ hai kim loại dẫn điện không giống nhau được kết nối tại một điểm. Cùng nhau, chúng tạo thành hai nút giao điện; đường giao nhau (nóng) và đường giao nhau (lạnh). Khi các mối nối đó duy trì nhiệt độ khác nhau, chúng tạo ra điện áp DC phụ thuộc nhiệt độ thấp hay còn gọi là điện áp nhiệt (nhiệt điện). Điện áp nhiệt có thể được dịch thành nhiệt độ để có thể đo điện trở.

Được tham khảo trong bài viết này là loại K Kiếp. Cặp nhiệt điện này thường được sử dụng như một cảm biến đa năng vì nó có thể hoạt động trong một phạm vi nhiệt độ rộng từ -200 ° C đến 1250 ° C. Hơn nữa, vì các kim loại được sử dụng, nó là một trong những loại cặp nhiệt điện rẻ nhất. Tuy nhiên, nói chung, hai hạn chế của cặp nhiệt điện là độ chính xác giảm và độ nhạy đối với độ trôi hiệu chuẩn khi sử dụng theo thời gian.

Hình 1: Ví dụ Cấu hình tiêu chuẩn cặp nhiệt điện loại K

Ứng dụng cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện được sử dụng trong nhiều ứng dụng nhưng hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ cao, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thép và sắt. Các kỹ sư dựa vào cặp nhiệt điện để đo và kiểm soát nhiệt độ trong lò nung, lò nung và nồi hơi. Ngoài ra, chúng được sử dụng trong động cơ diesel và tua-bin chạy bằng khí.

Thật không may, tuổi thọ của cặp nhiệt điện là khó dự đoán ngay cả khi tất cả các chi tiết ứng dụng được biết đến. Một phương pháp để dự đoán sự ổn định của chúng là cài đặt cặp nhiệt điện, sau đó đánh giá hiệu suất của nó để xác định tuổi thọ ước tính của nó. Như bạn có thể thấy, phương pháp này sẽ không được coi là một phương pháp hiệu quả về chi phí.

Mặc dù các cặp nhiệt điện hoạt động tốt trong các môi trường khác nhau, nơi có thể xảy ra quá trình oxy hóa, hãy cẩn thận với hiện tượng Xoay Xanh Xanh , có tên của nó từ màu của hợp kim bị ảnh hưởng. Rot xanh có thể xảy ra khi crom trong hợp kim chromel tiếp xúc với hydro; một khí giảm, thông qua tiếp xúc thông qua dây kim loại. Do đó, nếu điều này xảy ra, cặp nhiệt điện sẽ tạo ra số đọc thấp hoặc (lỗi) gây ra từ đầu ra giảm của EMF (Lực điện động).

Để tìm hiểu thêm về Cặp nhiệt điện loại K , hãy truy cập Wikipedia để biết thêm thông tin.

Nhiệt điện so với cặp nhiệt điện. Năm lĩnh vực cần xem xét khi chọn cảm biến nhiệt độ của bạn

Phạm vi nhiệt độ:

Khi chọn cảm biến nhiệt độ, việc xem xét đầu tiên phải là phạm vi nhiệt độ của ứng dụng. Vì NTC Thermistors hoạt động tốt trong phạm vi hoạt động trong khoảng từ -50 đến 250 ° C, nên chúng rất phù hợp cho nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Mặc dù cặp nhiệt điện hoạt động trong nhiều ứng dụng giống như NTC Thermistors, nhưng chúng thiếu độ chính xác trong các ứng dụng nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, chúng vượt trội trong môi trường hoạt động sử dụng nhiệt độ khắc nghiệt.

Ổn định:

Sự ổn định là quan trọng trong các ứng dụng mà hoạt động lâu dài là mục tiêu. Cảm biến nhiệt độ có thể trôi theo thời gian tùy thuộc vào vật liệu, cấu trúc và bao bì của chúng. Một nhiệt điện trở NTC được phủ epoxy có thể thay đổi 0,2 ° C mỗi năm trong khi một nhiệt điện kín được thay đổi chỉ 0,02 ° C mỗi năm . Trong khi các cặp nhiệt điện có độ ổn định thấp hơn nhiều khoảng 1-2 ° C mỗi năm.

Sự chính xác:

Trong số các loại cảm biến nhiệt độ cơ bản, khả năng NTC Thermistors để đạt được độ chính xác cao nhất nằm trong phạm vi -50 đến 150 ° C và lên đến 250 ° C đối với kính được đóng gói . Độ chính xác dao động từ 0,05 đến 0,20 độ C với độ ổn định lâu dài cao. Nếu sử dụng cặp nhiệt điện, độ chính xác của phép đo có thể bị giảm tới 5 °. Hơn nữa, khả năng đáp ứng của cặp nhiệt điện như vậy ở mức 20 giây.

Khả năng chống ồn:

NTC Thermistors cung cấp khả năng miễn dịch tuyệt vời đối với tiếng ồn điện và kháng chì vì chúng có điện trở cao trong quá trình bật công tắc ban đầu. Mặc dù không bị ảnh hưởng bởi điện trở chì, cặp nhiệt điện dễ bị nhiễu điện vì chúng phát ra một tín hiệu nhỏ có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện.

Bao bì:

Các yêu cầu đóng gói được quyết định bởi môi trường, cảm biến nhiệt độ sẽ được sử dụng. NTC Thermistors có thể được tùy chỉnh và đặt trong các vỏ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng . Chúng cũng có thể được phủ epoxy hoặc đóng gói thủy tinh để bảo vệ thêm.