Keuntungan dan kerugian dari berbagai sensor suhu

Dalam banyak proses teknologi, salah satu besaran fisik terpenting adalah suhu. Dalam industri, sensor suhu digunakan untuk pengukuran. Sensor ini mengubah informasi suhu menjadi sinyal listrik, yang kemudian diproses dan diinterpretasikan oleh elektronik dan otomasi. Akibatnya, nilai suhu hanya ditampilkan di layar, atau berfungsi sebagai dasar untuk secara otomatis mengubah mode pengoperasian satu atau beberapa peralatan.

Dengan satu atau lain cara, sensor suhu sangat diperlukan saat ini, terutama di industri. Dan penting untuk memilih sensor yang tepat untuk tujuan Anda, memahami dengan jelas fitur pembeda dari berbagai jenis sensor suhu. Kita akan membicarakannya nanti.

Sensor yang berbeda untuk tujuan yang berbeda

Secara teknologi, sensor suhu dibagi menjadi dua kelompok besar: kontak dan non-kontak. Sensor non-kontak menggunakan prinsip pengukuran dalam pekerjaannya parameter inframerahdatang dari permukaan yang jauh.

Sensor kontak, sebaliknya, di pasaran lebih luas, berbeda karena elemen sensornya dalam proses pengukuran suhu bersentuhan langsung dengan permukaan atau media yang suhunya akan diukur. Oleh karena itu, akan sangat bijaksana untuk memeriksa sensor kontak secara mendetail, membandingkan jenis, karakteristiknya, mengevaluasi kelebihan dan kekurangan berbagai jenis sensor suhu.

Saat memilih sensor suhu, hal pertama yang harus dilakukan adalah menentukan bagaimana mengukur suhu. Sensor infra merah akan dapat mengukur suhu pada jarak dari permukaan, oleh karena itu sangat penting bahwa antara sensor dan permukaan yang akan diarahkan, atmosfer setransparan dan sebersih mungkin, jika tidak suhu data akan terdistorsi (lihat - Pengukuran suhu non-kontak selama pengoperasian peralatan).

Sensor kontak akan memungkinkan Anda mengukur suhu permukaan secara langsung atau lingkungan yang bersentuhan dengannya, sehingga kebersihan atmosfer sekitar umumnya tidak penting. Di sini, kontak langsung dan berkualitas tinggi antara sensor dan bahan uji sangat penting.

Probe kontak dapat diproduksi menggunakan salah satu dari beberapa teknologi: termistor, termometer resistansi, atau termokopel. Setiap teknologi memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Termistor sangat sensitif, harganya berada di tengah-tengah antara termokopel dan termometer resistansi, tetapi akurasi dan linearitasnya tidak berbeda.

Termokopel lebih mahal, bereaksi lebih cepat terhadap perubahan suhu, pengukurannya akan lebih linier daripada termistor, tetapi akurasi dan sensitivitasnya tidak tinggi.

Termometer resistansi adalah yang paling akurat dari ketiganya, linier tetapi kurang sensitif, meskipun harganya lebih murah daripada harga termokopel.

Selain itu, saat memilih sensor, Anda harus memperhatikan kisaran suhu yang diukur, untuk termokopel dan termometer resistansi tergantung pada bahan elemen sensitif yang digunakan. Jadi, Anda harus menemukan beberapa kompromi.

Termokopel

Sensor suhu termokopel bekerja berkat Efek Seebekov… Dua kabel dari logam yang berbeda disolder di satu ujung - inilah yang disebut persimpangan panas dari termokopel, yang terkena suhu yang diukur. Di sisi berlawanan dari kabel, suhu ujungnya tidak berubah, voltmeter sensitif dihubungkan di tempat ini.

Tegangan yang diukur oleh voltmeter tergantung pada perbedaan suhu antara sambungan panas dan kabel yang terhubung ke voltmeter. Termokopel berbeda dalam logam yang membentuk sambungan panasnya, yang menentukan kisaran suhu terukur untuk sensor termokopel tertentu.

Di bawah ini adalah tabel berbagai jenis sensor dari varietas ini. Jenis sensor dipilih tergantung pada rentang suhu yang diperlukan dan sifat lingkungan.

Sensor tipe E cocok untuk digunakan di lingkungan pengoksidasi atau lembam. Tipe J — untuk operasi dalam lingkungan vakum, lembam atau reduksi. Tipe K — cocok untuk pengoksidasi atau lingkungan netral. Tipe N — memiliki masa pakai lebih lama dibandingkan dengan tipe K.

Sensor tipe-T tahan terhadap korosi, sehingga dapat digunakan di lingkungan pengoksidasi, pereduksi, inert yang lembap, serta dalam ruang hampa. Tipe R (industri) dan S (laboratorium) — adalah sensor suhu tinggi yang harus dilindungi oleh isolator keramik khusus atau tabung non-logam. Tipe B suhunya bahkan lebih tinggi daripada tipe R dan S.

Keuntungan dari sensor termokopel adalah stabilitas parameter operasinya pada suhu tinggi dan kecepatan respons relatif terhadap perubahan suhu sambungan panas. Sensor jenis ini disajikan dalam berbagai diameter yang tersedia. Mereka memiliki harga rendah.

Adapun kekurangannya, termokopel dicirikan oleh akurasi yang rendah, memiliki voltase terukur yang sangat rendah, dan selain itu, sensor ini selalu memerlukan sirkuit kompensasi.

Termometer resistensi

Termometer resistansi atau rheostat sensor suhu disingkat RTD. Ini bekerja berdasarkan prinsip mengubah resistansi logam tergantung pada perubahan suhunya. Logam yang digunakan: platinum (dari -200 ° C hingga +600 ° C), nikel (dari -60 ° C hingga +180 ° C), tembaga (dari -190 ° C hingga +150 ° C), tungsten (dari -100 ° C hingga +1400 ° C) — tergantung pada kisaran suhu terukur yang diperlukan.

Lebih sering daripada logam lain, platinum digunakan dalam termometer resistansi, yang memberikan kisaran suhu yang cukup luas dan memungkinkan Anda memilih sensor dengan sensitivitas berbeda. Jadi, sensor Pt100 memiliki resistansi 100 Ohm pada 0 °C, dan sensor Pt1000 memiliki 1kOhm pada suhu yang sama, yaitu lebih sensitif dan memungkinkan Anda mengukur suhu dengan lebih akurat.

Dibandingkan dengan termokopel, termometer resistansi memiliki akurasi yang lebih tinggi, parameternya lebih stabil, dan rentang suhu yang diukur lebih luas. Namun, sensitivitasnya lebih rendah dan waktu responsnya lebih lama daripada termokopel.

Termistor

Jenis lain dari sensor suhu kontak — termistor… Mereka menggunakan oksida logam yang secara signifikan dapat mengubah ketahanannya tergantung pada suhu. Termistor terdiri dari dua jenis: PTC — PTC dan NTC — NTC.

Yang pertama, resistansi meningkat dengan meningkatnya suhu dalam rentang operasi tertentu, yang kedua, dengan meningkatnya suhu, resistansi menurun. Termistor dicirikan oleh respons yang lebih cepat terhadap perubahan suhu dan biaya rendah, tetapi cukup rapuh dan memiliki kisaran suhu operasi yang sempit daripada termometer dan termokopel resistansi yang sama.

Sensor inframerah

Seperti disebutkan di awal artikel, sensor infra merah menginterpretasikan radiasi infra merah yang dipancarkan oleh permukaan yang jauh - sebuah target. Keuntungannya adalah pengukuran suhu dilakukan dengan cara non-kontak, yaitu tidak perlu menekan sensor dengan kuat ke objek atau merendamnya di lingkungan.

Mereka bereaksi sangat cepat terhadap perubahan suhu, itulah sebabnya mereka dapat digunakan untuk memeriksa permukaan benda yang bergerak sekalipun, misalnya pada konveyor.Hanya dengan bantuan sensor infra merah dimungkinkan untuk mengukur suhu sampel yang ditempatkan, misalnya, langsung di oven atau di zona agresif apa pun.

Kerugian dari sensor infra merah antara lain kepekaannya terhadap kondisi permukaan yang memancarkan panas, serta kebersihan optiknya sendiri dan atmosfer di jalur antara sensor dan target. Debu dan asap sangat mengganggu pengukuran yang akurat.