Snímače teploty – princip činnosti, typy termistorů, termočlánek ve schématu

Základním principem činnosti teplotních čidel v systémech automatického řízení je převod teploty na elektrickou veličinu. Efektivita využití elektrických veličin je zajištěna: pohodlím přenosu na velké vzdálenosti vysokou rychlostí, možností jejich zpětné transformace, převodu do digitálního kódu a citlivostí měření. Existuje několik typů zařízení.

Princip činnosti zařízení je založen na termoelektrickém jevu: pokud v uzavřeném obvodu dvou polovodičů nebo vodičů mají přechody (kontakty) různé teploty, vzniká v něm elektrický proud. Spoj umístěný v prostředí, ve kterém se měří teplota, se nazývá „horký“, opačný kontakt se nazývá „studený“. Čím více se teplota měřeného média liší od teploty vzduchu, tím větší je elektrický proud. Tato měřicí zařízení mohou mít izolační vrstvu nebo mohou být vyrobena bez ní. Ve druhém případě lze termočlánky použít pouze v obvodech, které nejsou v kontaktu se zemí.

Typy termočlánků

• Chromel-hliník. Používá se hlavně v průmyslu. Charakteristické vlastnosti: široký rozsah měření teploty -200. +13000°C, dostupná cena. Není povoleno používat v dílnách s vysokým obsahem síry.
• Chromel-copel. Aplikace je obdobná jako u předchozího typu, zvláštností je, že zůstává funkční pouze v neagresivních kapalných a plynných médiích. Často se používá k měření teploty v pecích s otevřenou nístějí.
• Konstantní na železo. Efektivní ve vzácných atmosférách.
• Platina-rhodium-platina. Nejdražší. Vyznačují se stabilními a přesnými odečty. Používá se k měření vysokých teplot.
• Wolfram-rhenium. Jejich konstrukce obvykle zahrnuje ochranné kryty. Hlavní oblastí použití je měření médií s ultravysokými teplotami.

Termistorové senzory

Princip činnosti odporových snímačů teploty (RTD) je založen na závislosti odporu vodiče nebo polovodiče na teplotě. Pro výrobu vodičů se používají materiály s vysokým teplotním koeficientem odporu a lineární korespondencí mezi odporem a teplotou. Uvedené charakteristiky platí pro plech a v o něco menší míře pro měď.

Výhody vodivých odporových teploměrů:

• jednoduchá a spolehlivá konstrukce, která předurčuje použití těchto zařízení ve strojírenství a elektronice;
• vysoká přesnost a citlivost;
• jednoduchá čtecí zařízení.

Příkladem je model 700-101ВАА-В00, jehož provedení obsahuje platinovou desku a niklové kontakty. Platinová zařízení mohou pracovat v rozmezí -260…+1100°C.

Polovodičové teplotní senzory vykazují vysokou stabilitu charakteristik v čase. Polovodičové termistory mají velký teplotní koeficient odporu (TCR). Snímače teploty s negativním TCR se nazývají termistory (se zvyšující se teplotou odpor klesá), s kladným – posistory (s rostoucí teplotou se odpor zvyšuje). Označení termistorů je NTC, pozistory jsou PTC.

Analogové a digitální teploměry

Analogový

Tato zařízení jsou obvykle levná a vyžadují minimální údržbu. Jejich hlavním problémem je měřítko. Buď ukazuje teplotu s vysokou přesností, ale interval měření je velmi malý, nebo pokrývá široký teplotní rozsah, ale přesnost odečtů je přibližná.

Digitální

Taková zařízení jsou dražší ve srovnání s analogovými, ale jejich přesnost je mnohem vyšší. Umožňují provádět měření v širokém rozsahu a používají se v každodenním životě a technologii.

Konstrukční prvky digitálního teploměru:

• citlivý prvek (obvykle termistor);
• analogově-digitální převodník, který transformuje elektrický signál z termistoru na digitální;
• Zobrazit;
• baterie;
• signálové vstupy a výstupy nezbytné pro interakci s jinými zařízeními.