Czujniki temperatury. Część czwarta Jeszcze kilka rodzajów czujników temperatury

W poprzednich częściach artykułu termistory i termopary. W tym artykule omówiono inne typy czujników temperatury.

Czujniki temperatury z diod i tranzystorów

W takich samych zakresach temperatur, jak w półprzewodnikowych opornikach termicznych, zwykłe diody półprzewodnikowe lub złącza pn tranzystorów.

Zastosowanie tych urządzeń tłumaczy fakt, że mają one współczynnik temperaturowy napięcia TKN. Dla wszystkich półprzewodników jest ujemny i mniej więcej taki sam: -2 mV / ° C. Aby to zweryfikować, wystarczy wykonać najprostszy eksperyment opisany poniżej.

Jeśli multimetr cyfrowy chińskiej produkcji w temperaturze pokojowej w celu „pierścienia” krzemowych diod lub połączeń tranzystorowych, wówczas na wskaźniku wyświetlane są liczby około 690 - 700. W przypadku półprzewodnikowych urządzeń germanowych odczyty będą wynosić 400 - 450, jednak urządzenia germanowe są obecnie bardzo rzadko używane. Jest to nic innego jak spadek napięcia pokazany w miliwoltach na złączu p-n w kierunku do przodu.

Jeśli w czasie takiego pomiaru dioda lub tranzystor zostaną co najmniej nieco rozgrzane lutownica, wówczas odczyty spadną. Co więcej, im większy stopień nagrzewania, tym bardziej zauważalna jest zmiana odczytów urządzenia w mniejszym kierunku. Najczęściej takie czujniki są stosowane w różnych obwodach elektronicznych, na przykład wwzmacniacze dźwięku w celu ustabilizowania trybów pracy obwodu.

Specjalizowane czujniki półprzewodnikowe

Warto tu wspomnieć precyzyjny analogowy czujnik temperatury LM335AZ, która jest jedną z odmian regulowanej diody Zenera. Należy tutaj przypomnieć Dioda Zenera TL431. Czujnik został skalibrowany, gdy został wyprodukowany w fabryce, więc nie ma potrzeby wykonywania rozdzierającej wielostopniowej regulacji przy produkcji termometru lub termostatu.

Zgodnie z dokumentacją techniczną LM335AZ ma dodatni współczynnik temperaturowy 10 mV / ° K. Aby przeliczyć zwykłe stopnie Celsjusza na stopnie Kelvina, należy użyć wzoru t ° K = 273 + t ° C. Zgodnie z tym wzorem w temperaturze 0 ° C napięcie wyjściowe czujnika będzie wynosić (273 + 0 ° C) * 10 mV / ° K = 2730 mV, aw temperaturze np. 50 ° C (273 + 50 ° C) * 10 mV / ° K = 3230mV.

Tak wspaniałe właściwości pozwalają tworzyć za pomocą tego czujnika termostaty, tylko mierniki temperatury, a także schematy kompensacji temperatury zimnego złącza termoelementów, co zostanie omówione nieco wyżej. Wszystkie wspomniane schematy są dość proste, można je znaleźć w dokumentacji technicznej lub, jak to się nazywa, arkusze danych (arkusz danych). Tarcze daty są dość łatwe do znalezienia w Internecie, choć w języku angielskim.

Czujniki temperatury do mikrokontrolerów

W nowoczesnych warunkach wykonuje się coraz więcej różnych schematów mikrokontrolery, w tym wszelkiego rodzaju mierniki temperatury. Jeśli zmierzona temperatura nie przekracza 125 ° C, jest całkiem możliwe użycie czujniki półprzewodnikowe takie jak DS1620, DS1820, DS1B820 i tym podobne.

Po skalibrowaniu w fabryce czujniki nie wymagają kalibracji i regulacji, a zmierzone dane są przesyłane cyfrowo do mikrokontrolera. Dalsze wykorzystanie uzyskanych wartości temperatury jest określone przez oprogramowanie sterownika.

Oprócz bezpośredniej pracy z mikrokontrolerem czujniki te mają tryb termostatu: wystarczy zaprogramować którykolwiek z nich w tym trybie, aby kontrolować działanie nagrzewnicy zgodnie z zasadą „włącz / wyłącz”, gdy zostaną osiągnięte punkty temperatury wskazane podczas programowania.Ale jeśli potrzebne są inne punkty, konieczne jest ich przeprogramowanie, co można uznać za brak danych czujnika.

W przypadkach, w których zakres pomiaru temperatury jest znacznie wyższy niż powyższe wartości, stosuje się termopary.

Stare prymitywne czujniki temperatury

Pomimo obecności takiej liczby czujników temperatury nadal powszechnie stosowane są dość prymitywne czujniki. Są to przede wszystkim czujniki oparte na bimetalicznych płytach najczęściej stosowane w żelazkach elektrycznych i kominkach elektrycznych, a także czujniki temperatury typu wskaźnikowego lub czujniki rozprężne. Wykorzystują ekspansję cieczy w zamkniętej objętości.

Jedna z odmian takiego czujnika jest wyposażona na przykład w elementy grzejne kotłów domowych Aricton. Na jednej podstawie znajduje się sama nagrzewnica, rurowy czujnik temperatury i regulowany styk: po osiągnięciu ustawionej temperatury wyłączają się. Konstrukcja jest tak prosta, że ​​zawiera tylko jeden wątek instalacyjny i dwa zaciski do podłączenia do sieci.

Nieco bardziej skomplikowane przemysłowe czujniki temperatury. Kapilara z cieczą jest podłączona do manometru ze skalą, którego koniec styka się z mierzonym medium. Skala takiego manometru jest skalibrowana stopnie Celsjusza, a strzałka jest wyposażona w system styków, z którymi można ustawić granice zmiany temperatury. Styki oczywiście mogą sterować pracą grzałki lub po prostu alarmem.

Boris Aladyshkin