نمایش همه 2 نتیجهمرتب‌سازی بر اساس جدیدترین
شناخت انواع سنسور دما یکی از ارکان کلیدی در فرآیندهای صنعتی است.
این دانش به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند تا بتوانند دمای محیط، تجهیزات، سیالات جاری در لوله‌ها و مواد داخل مخازن را به‌درستی اندازهگیری و کنترل کنند.
کنترل دقیق دما نه‌تنها باعث افزایش ایمنی، بلکه موجب بهبود کیفیت محصول و کاهش مصرف انرژی نیز میشود.
در این مقاله با انواع مختلف سنسور دما آشنا می‌شویم، نحوه عملکرد رایج‌ترین آن‌ها را بررسی می‌کنیم، مزایا و معایب هرکدام را بیان کرده و در پایان، نگاهی به مهم‌ترین روش‌های کنترل دما خواهیم داشت.
سنسور دما ابزاری است برای اندازهگیری دمای محیط یا یک جسم خاص. این سنسورها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، پزشکی، غذا، و هوافضا برای کنترل یا پایش دما استفاده میشوند.
شناخت انواع سنسور دما و نحوه عملکرد آن‌ها به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند تا سیستم‌های دقیق‌تر و کارآمدتری طراحی کنند.
| مزیت | توضیحات |
|---|---|
| ایمنی بالا | نظارت بر دما برای پیشگیری از حوادث خطرناک ضروری است. |
| صرفه‌جویی در انرژی | کمک به شناسایی نقاط اتلاف انرژی از طریق پایش دما. |
| افزایش عمر تجهیزات | جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات در اثر دمای غیرمجاز. |
| دقت بالای نتایج | دماهای ناصحیح نشانه عملکرد نامناسب سیستم هستند. |
| بهبود فرآیندها | پایداری دما در مراحل مختلف باعث بهینه‌سازی عملکرد میشود. |
| نوع سنسور | توضیح کوتاه | موارد کاربرد |
|---|---|---|
| تماسی | نیاز به تماس مستقیم با جسم دارند | سنجش دمای لوله، مخزن، تجهیزات صنعتی |
| غیر تماسی | بدون تماس فیزیکی، از تابش حرارتی استفاده می‌کنند | سطوح داغ، اجسام متحرک یا دور از دسترس |
رایج‌ترین انواع آن عبارت‌اند از:
ترموکوپل یک نوع سنسور دما از نوع ترموالکتریکی است که از اتصال دو فلز غیرهم‌جنس، مانند مس و کنستانتان، ساخته میشود.
این فلزها در یک نقطه به‌هم جوش یا پرس شده‌اند و دو ناحیه اصلی در آن وجود دارد: اتصال مرجع (یا سرد) و اتصال اندازهگیری (یا گرم).
زمانی‌که این دو اتصال در دماهای متفاوتی قرار گیرند، اختلاف دما باعث ایجاد ولتاژی به نام نیروی الکتروموتیو (EMF) میشود.
این پدیده به “اثر سیبک” (Seebeck Effect) معروف است.
مقدار ولتاژ تولیدی مستقیماً به اختلاف دما بین دو نقطه بستگی دارد و از همین ولتاژ برای اندازهگیری دما استفاده میشود.
اگر هر دو اتصال در دمای یکسان قرار داشته باشند، ولتاژ خروجی صفر خواهد بود. بنابراین ترموکوپل فقط در صورت وجود اختلاف دما کار می‌کند.
ترموکوپل‌ها در تیپ‌های مختلفی تولید میشوند (مانند نوع K، J، T، و غیره) که هرکدام دامنه دمایی و ویژگی‌های خاص خود را دارند.
یکی از روش‌های شناسایی نوع ترموکوپل، استفاده از رنگ سیم‌ها است، اما باید توجه داشت که این رنگ‌ها بسته به استانداردهای هر کشور ممکن است متفاوت باشند.
نوع K یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع ترموکوپل در صنعت است.
| نوع ترموکوپل | بازه دمایی (°C) | فلزات تشکیل‌دهنده |
|---|---|---|
| Type E | -200 تا 900 | نیکل کروم / کنستانتان |
| Type J | 0 تا 750 | آهن / کنستانتان |
| Type K | -200 تا 1250 | نیکل کروم / نیکل آلومینیوم |
| Type N | 0 تا 1250 | نیکروسیل / نیسیل |
| Type T | -200 تا 350 | مس / کنستانتان |
| Type U | 0 تا 1450 | مس / آلیاژ نیکل مس |
مزایا: قیمت مناسب، تنوع زیاد، تحمل دمای بالا
معایب: دقت متوسط، نیاز به جبران نقطه سرد
سنسور مقاومتی دما که با نام RTD (Resistance Temperature Detector) شناخته میشود، یکی از دقیق‌ترین ابزارهای اندازهگیری دما در صنعت است.
این سنسور با افزایش دما، مقاومت الکتریکی‌اش نیز افزایش می‌یابد.
عملکرد دقیق و پایدار این سنسورها باعث شده تا در بسیاری از کاربردهای حساس به دما مورد استفاده قرار گیرند.
برای بهبود دقت اندازهگیری و جبران خطای ناشی از مقاومت سیم‌ها، RTDها در پیکربندی‌های مختلفی ارائه میشوند:
سنسورهای مقاومتی بر اساس نوع فلزی که در ساخت آن‌ها استفاده میشود، دسته‌بندی می‌گردند:
| نوع سنسور | محدوده دمای عملکرد (°C) |
|---|---|
| سنسور مسی | 75- تا 150+ |
| سنسور پلاتینی | 260- تا 650+ |
| سنسور نیکل | 100- تا 200+ |
| نیکل–آهن | 0 تا 200 |
سنسورهای RTD بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی فلزات در برابر دما عمل می‌کنند. پرکاربردترین آن‌ها سنسور پلاتین PT100 است.
| نوع سنسور | مقاومت در 0 درجه | جنس | بازه دمایی تقریبی (°C) |
|---|---|---|---|
| PT50 | 50 اهم | پلاتین | محدود و کاربرد کم |
| PT100 | 100 اهم | پلاتین | -200 تا 850 |
| PT500 | 500 اهم | پلاتین | گسترده، صنعتی |
| PT1000 | 1000 اهم | پلاتین | بسیار دقیق و گران |
مزایا: دقت بالا، پایداری طولانی
معایب: قیمت بیشتر از ترموکوپل
ترمیستورها مقاومت‌های حساس به دما هستند که به شکل آنالوگ به تغییرات دما پاسخ می‌دهند. در دو نوع NTC و PTC عرضه میشوند.
ترمیستور یا مقاومت حرارتی، یک قطعه الکترونیکی حساس به دما است که عملکردی شبیه مقاومت دارد اما مقدار مقاومت آن با دما تغییر می‌کند.
این قطعه در واقع نوعی ترنسدیوسر (تبدیل‌کننده انرژی) است که در پاسخ به دمای محیط، ولتاژ خروجی آنالوگ تولید می‌کند.
ترمیستورها معمولاً از اکسیدهای فلزی ساخته میشوند و در شکل‌های مختلفی مانند مهره (bead) یا دیسک تولید میشوند.
| نوع | عملکرد |
|---|---|
| NTC (ضریب دمایی منفی) | با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد |
| PTC (ضریب دمایی مثبت) | با افزایش دما، مقاومت افزایش می‌یابد |
مزایا: پاسخ سریع، قیمت پایین، نتایج دقیق و قابل پیش‌بینی
معایب: مناسب برای بازه دمای محدود
در این نوع سنسورها از پدیده‌های همرفت و تابش حرارتی برای پایش دمای اجسام استفاده میشود.
این سنسورها نیازی به تماس مستقیم با جسم ندارند و بر اساس تابش حرارتی اجسام، مخصوصاً تابش مادون قرمز (IR Radiation)، دما را اندازهگیری می‌کنند.
این سنسورها از قانون استفان-بولتزمن بهره می‌برند که بیان می‌کند همه اجسام با دمای بالای صفر مطلق تابش گرمایی دارند.
حسگرهای IR این تابش را شناسایی کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.
پیرومترها دمای سطح اجسام را بر اساس شدت تابش حرارتی آن‌ها اندازهگیری می‌کنند.
در این سنسورها، یک لنز نوری تابش حرارتی را جمع‌آوری کرده و آن را به یک دتکتور IR هدایت می‌کند.
کاربرد: در محیط‌هایی با دمای بسیار بالا یا دسترسی دشوار
این سنسورها برای شرایط خاص یا کاربردهای منحصر به‌فرد طراحی شده‌اند.
بر اساس انبساط حرارتی متفاوت دو فلز عمل می‌کنند.
این اختلاف انبساط باعث خم شدن نوار دو فلزی شده و به کمک آن دما اندازهگیری میشود.
این سنسورها از فیبر نوری برای اندازهگیری دما استفاده می‌کنند.
تغییر دما باعث تغییر ویژگی‌های نور عبوری از فیبر میشود که با دستگاه‌های دقیق تحلیل میشود.
از قانون گاز کامل استفاده می‌کنند: با افزایش دما در حجم ثابت، فشار گاز افزایش می‌یابد. این فشار به دما مرتبط شده و اندازهگیری انجام میشود.
| مزیت | توضیحات |
|---|---|
| ایمنی بالا | نظارت بر دما برای پیشگیری از حوادث خطرناک ضروری است. |
| صرفه‌جویی در انرژی | کمک به شناسایی نقاط اتلاف انرژی از طریق پایش دما. |
| افزایش عمر تجهیزات | جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات در اثر دمای غیرمجاز. |
| دقت بالای نتایج | دماهای ناصحیح نشانه عملکرد نامناسب سیستم هستند. |
| بهبود فرآیندها | پایداری دما در مراحل مختلف باعث بهینه‌سازی عملکرد میشود. |
سنسورهای غیرتماسی مانند سنسور مادون قرمز (IR) یا پیرومترها بهترین گزینه برای محیط‌هایی با دمای بالا یا سطوح داغ هستند.
ترمیستورهای نوع NTC برای کاربردهایی با نیاز به دقت بالا و پاسخ‌گویی سریع مناسب هستند.
سنسورهای تماسی ارزانتر و برای سطوح قابل دسترس مناسباند، اما غیرتماسیها برای اندازهگیری از راه دور، سطوح داغ یا خطرناک توصیه میشوند.
بله، سنسورهای غیرتماسی مادون قرمز یا پیرومترها بهترین گزینه برای اندازهگیری دمای اجسام در حال حرکت هستند.
برای کاربردهایی در محیطهای دارای میدان مغناطیسی بالا، انفجاری یا بسیار حساس، سنسورهای فیبر نوری ایمنترین انتخاب هستند.
بله، در سنسورهای غیرتماسی، ضریب گسیلندگی سطح ماده بسیار مهم است و بر دقت اندازهگیری تاثیر میگذارد.
نوع سنسور (تماسی یا غیرتماسی)، دقت، محدوده دمایی، زمان پاسخدهی، برند و قابلیتهای جانبی مثل کالیبراسیون و مقاومت در برابر شرایط محیطی.
بله، برای حفظ دقت و عملکرد، کالیبراسیون دورهای توصیه میشود، بهویژه در کاربردهای صنعتی حساس.
در برخی موارد بله، مخصوصاً در سنسورهای مادون قرمز با زاویه دید باز، اما برای دقت بیشتر بهتر است هر نقطه یک سنسور مجزا داشته باشد.
فرتاک ایمن ویژن در زمینه تأمین، تولید و خدمات تخصصی تجهیزات ابزاردقیق، کنترل، F&G و کالیبراسیون فعالیت دارد.
