Fabricantes de sensores chinos

China Temperature Sensor & Thermistor manufacturer

Cómo Funcionan Varios Sensores de Temperatura

El sensor de temperatura (transductor de temperatura) se refiere a un sensor que puede detectar la temperatura y convertirla en una señal de salida utilizable. Los sensores de temperatura son la parte central de los instrumentos de medición de temperatura y existen en muchas variedades. Después de entrar en el siglo XXI, los sensores de temperatura avanzan hacia la alta precisión, la multifunción, la estandarización de autobuses, la alta confiabilidad y la seguridad. Se están desarrollando rápidamente direcciones de alta tecnología, como el desarrollo de sensores de temperatura virtuales y sensores de red, y el desarrollo de sistemas de medición de temperatura de un solo chip. La tecnología de bus del sensor de temperatura también se ha estandarizado y puede usarse como esclavo para comunicarse con el host a través de una interfaz de bus dedicada. Según el método de medición, se puede dividir en dos categorías: tipo de contacto y tipo sin contacto. Según las características de los materiales de los sensores y los componentes electrónicos, se dividen en dos categorías: resistencias térmicas y termopares.

Cómo funciona el sensor de temperatura

Hay cuatro tipos principales de sensores de temperatura: termopares, termistores, detectores de temperatura de resistencia (RTD) y sensores de temperatura IC. Los sensores de temperatura IC incluyen dos tipos: salida analógica y salida digital.
Seleccione la sonda del sensor de temperatura y el arnés del conector

1. Principio de funcionamiento del termopar
Cuando hay dos conductores y semiconductores diferentes A y B formando un bucle, y los dos extremos están conectados entre sí, siempre que las temperaturas en los dos nodos sean diferentes, la temperatura en un extremo es T, que se llama temperatura de trabajo. extremo o extremo caliente. La temperatura del otro extremo es TO, que se denomina extremo libre (también llamado extremo de referencia) o extremo frío. Entonces habrá corriente en el bucle, es decir, la fuerza electromotriz existente en el bucle se llama fuerza electromotriz térmica. Este fenómeno de fuerza electromotriz generada debido a diferencias de temperatura se llama efecto Seebeck. Hay dos efectos relacionados con Seebeck: Primero, cuando una corriente fluye a través de la conexión de dos conductores diferentes, se absorbe o libera calor (dependiendo de la dirección de la corriente), lo que se llama efecto Peltier. En segundo lugar, cuando una corriente fluye a través de un conductor con un gradiente de temperatura, el conductor absorbe o libera calor (dependiendo de la dirección de la corriente en relación con el gradiente de temperatura), lo que se denomina efecto Thomson. Una combinación de dos conductores o semiconductores diferentes se llama termopar. El potencial termoeléctrico EAB (T, T0) del termopar se sintetiza a partir del potencial de contacto y de la diferencia de potencial de temperatura. El potencial de contacto se refiere al potencial generado en el contacto entre dos conductores o semiconductores diferentes. Este potencial está relacionado con las propiedades de los dos conductores o semiconductores y la temperatura en el punto de contacto.

El potencial termoeléctrico se refiere al potencial generado por un mismo conductor o semiconductor en dos extremos con diferentes temperaturas. Este potencial sólo está relacionado con las propiedades del conductor o semiconductor y la temperatura en ambos extremos, pero no tiene nada que ver con la longitud, el tamaño de la sección transversal del conductor o la distribución de temperatura a lo largo de su longitud. Tanto el potencial de contacto como el potencial termoeléctrico son potenciales generados debido a la diferencia en el número de electrones concentrados en los puntos finales del contacto. El potencial termoeléctrico medido por un termopar es la combinación de los dos. Cuando se desconecta el bucle, existe una diferencia de fuerza electromotriz ΔV entre los puntos de desconexión a y b, y su polaridad y tamaño son consistentes con el potencial termoeléctrico en el bucle. Y se estipula que en el extremo frío, cuando la corriente fluye de A a B, A se llama electrodo positivo y B es electrodo negativo. Los experimentos muestran que cuando △V es muy pequeño, △V es directamente proporcional a △T. El potencial termoeléctrico diferencial de △V versus △T se define como la tasa de potencial termoeléctrico, también conocida como coeficiente de Seebeck. El signo y la magnitud del coeficiente de Seebeck dependen de las propiedades termoeléctricas de los dos conductores que forman el termopar y de la diferencia de temperatura en la unión.

Actualmente, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) recomienda 8 tipos de termopares como termopares estandarizados, a saber, tipo T, tipo E, tipo J, tipo K, tipo N, tipo B, tipo R y tipo S.

2. Principio de funcionamiento de la resistencia térmica.
El valor de resistencia del conductor cambia con el cambio de temperatura y la temperatura del objeto medido se puede deducir midiendo su valor de resistencia. El sensor construido según este principio es un sensor de temperatura de resistencia. Este tipo de sensor se utiliza principalmente para medir la temperatura en el rango de temperatura de -200-500 ℃. El metal puro es el principal material de fabricación de resistencias térmicas. El material de la resistencia térmica debe tener las siguientes características: ① El coeficiente de temperatura de la resistencia debe ser grande y estable, y debe haber una buena relación lineal entre el valor de la resistencia y la temperatura.

②Alta resistividad, pequeña capacidad calorífica y velocidad de reacción rápida.

③El material tiene buena reproducibilidad y procesabilidad y el precio es bajo.

④Las propiedades químicas y físicas son estables dentro del rango de medición de temperatura.

En la actualidad, el platino y el cobre son los más utilizados en la industria y se han convertido en resistencias térmicas estándar para medir la temperatura.

3. Sensor de temperatura infrarrojo
En la naturaleza, cuando la temperatura de un objeto es superior al cero absoluto, debido a la existencia de un movimiento térmico interno, irradiará continuamente ondas electromagnéticas al entorno, incluidos rayos infrarrojos con un rango de longitud de onda de 0,75 a 100 μm. Los sensores de temperatura infrarrojos se fabrican según este principio.

SMTIR9901/02 es un sensor de infrarrojos producido por Smartec Company en los Países Bajos y se utiliza ampliamente en el mercado. Es un sensor infrarrojo de silicio basado en una termopila. Sobre la base de silicio subyacente se apilan una gran cantidad de termopares. Los contactos de alta y baja temperatura de la capa inferior están aislados del calor mediante una película extremadamente fina. La capa absorbente negra sobre el contacto de alta temperatura convierte la radiación incidente en energía térmica. Se puede saber por el efecto termoeléctrico que el voltaje de salida es proporcional a la radiación. Normalmente las termopilas utilizan BiSb y NiCr como termopares. Además, SMT9902sil incorpora un sensor de temperatura Ni1000 y un filtro de silicio con un ángulo de visión pequeño, lo que hace que la medición de temperatura sea más precisa. Debido a que las características de la radiación infrarroja dependen de la temperatura, se pueden usar diferentes filtros para medir diferentes rangos de temperatura. La tecnología de semiconductores madura permite la miniaturización de productos y su bajo costo. Para cumplir con ciertas aplicaciones, el ángulo de visión de apertura del sensor de infrarrojos se puede diseñar con un tamaño tan pequeño como 7°.
Sensor de temperatura digital externo
4. Sensor de temperatura analógico
Los sensores de temperatura analógicos comunes incluyen el tipo de salida de voltaje LM3911, LM335, LM45, AD22103 y el tipo de salida de corriente AD590.

AD590 es un sensor de temperatura de salida actual de Analog Devices. El rango de voltaje de la fuente de alimentación es de 3~30 V, la corriente de salida es de 223 μA (-50 ℃) ~ 423 μA (+150 ℃) y la sensibilidad es de 1 μA/℃. Cuando la resistencia de muestreo R se conecta en serie en el circuito, el voltaje a través de R se puede utilizar como voltaje de salida. Tenga en cuenta que el valor de resistencia de R no puede ser demasiado grande para garantizar que el voltaje en ambos extremos del AD590 no sea inferior a 3 V. La distancia de transmisión de la señal de corriente de salida AD590 puede alcanzar más de 1 km. Como fuente de corriente de alta resistencia, hasta 20 MΩ, no tiene que tener en cuenta los errores causados ​​por la resistencia adicional introducida por los interruptores selectores o los multiplexores CMOS. Adecuado para medición de temperatura multipunto y control remoto de medición de temperatura.

5. Sensor de temperatura de salida lógica
Establece un rango de temperatura. Una vez que la temperatura exceda el rango especificado, se enviará una señal de alarma para encender o apagar el ventilador, aire acondicionado, calentador u otro equipo de control. En este momento, se puede utilizar un sensor de temperatura de salida lógica. LM56, MAX6501-MAX6504 y MAX6509/6510 son representantes típicos.

LM56 es un interruptor de temperatura de bajo voltaje de alta precisión producido por NS Company, con una salida de voltaje de referencia incorporada de 1,25 V. Sólo puede transportar una carga máxima de 50 μA. El voltaje de la fuente de alimentación varía de 2,7 ~ 10 V, la corriente operativa máxima es 230 μA, la sensibilidad del sensor incorporado es 6,2 mV/℃ y el voltaje de salida del sensor es 6,2 mV/℃&Times; T+395mV.

6. Sensor de temperatura digital
Utiliza un sensor de temperatura digital producido con tecnología de silicio y utiliza una estructura PTAT. Esta estructura semiconductora tiene características de salida precisas y buenas que dependen de la temperatura. La salida del PTAT se modula en una señal digital a través de un comparador de ciclo de trabajo. La relación entre el ciclo de trabajo y la temperatura es la siguiente: DC=0,32+0,0047*t, t son grados Celsius. La señal digital de salida es compatible con el microprocesador MCU. Mediante el muestreo de alta frecuencia del procesador, se puede calcular el ciclo de trabajo de la señal de onda cuadrada del voltaje de salida y se puede obtener la temperatura. Debido a su proceso especial, este sensor de temperatura tiene una resolución mejor que 0,005K. El rango de temperatura de medición es de -45 a 130 ℃, por lo que se usa ampliamente en ocasiones de alta precisión.

Razones y soluciones para la rotura de la carcasa y el manguito de la sonda del sensor de temperatura.

En muchas aplicaciones de ingeniería, descubrimos que la carcasa y la carcasa de la sonda del sensor de temperatura en uso se agrietarán, lo que afectará la seguridad del funcionamiento de la máquina de producción y, en casos graves, se producirán accidentes. Al investigar la rotura de la carcasa de la sonda del sensor y buscar los motivos, encontramos que las principales razones de la rotura del manguito del sensor de temperatura son las siguientes:

(1) La sonda del sensor de temperatura se ve impactada por un fluido de alta velocidad, la carga es demasiado grande y la tensión excede el límite, lo que provoca que la sonda se rompa;

(2) Los defectos de procesamiento de la propia sonda del sensor de temperatura provocan una concentración de tensión y hacen que la sonda se rompa fácilmente;

(3) La tubería vibra demasiado, provocando daños por fatiga a la sonda del sensor de temperatura;

(4) Cuando el fluido fluye a través de la sonda del sensor de temperatura, induce vibración en la sonda del sensor de temperatura. Es decir, la frecuencia natural de la sonda del sensor de temperatura resuena con la frecuencia de formación del vórtice del fluido. Este fenómeno de resonancia hará que la sonda del sensor de temperatura se dañe más rápidamente e incluso se rompa.

Con base en las situaciones anteriores que pueden conducir fácilmente a la ruptura de la sonda del sensor de temperatura, realizamos una investigación junto con especialistas en control térmico y especialistas en metales y descubrimos que la ocurrencia de ruptura de la sonda del sensor de temperatura se puede reducir mediante los siguientes métodos.

(1) Controle estrictamente la profundidad de inserción de la sonda del sensor. A medida que aumenta la profundidad de inserción, la fuerza sobre la sonda protectora aumenta directamente. Por tanto, cuando medimos temperatura, sólo necesitamos introducir la sonda del sensor de temperatura en la zona isotérmica del fluido sin introducirla en el punto central de la tubería. Esto ayudará a acortar la longitud del voladizo de la bolsa del termómetro y reducirá la amplitud de su punto final.

(2) Optimice el diámetro de la sonda del sensor de temperatura garantizando al mismo tiempo la resistencia necesaria de la sonda del sensor. Porque cuando aumenta el diámetro de la sonda del sensor de temperatura, la fuerza sobre la bolsa del reloj aumenta linealmente. Por lo tanto, al seleccionar el diámetro de la bolsa del reloj, es necesario garantizar razonablemente la resistencia de la sonda y escalonar la zona de peligro de resonancia tanto como sea posible.

(3) Cambie la forma de la sección transversal y procese su superficie hasta darle una forma estructural para que el fluido no produzca desprendimiento de vórtices.

(4) Controlar estrictamente la calidad del mantenimiento, realizar una buena inspección del material de la sonda del sensor y también realizar una inspección de detección de fallas para prevenir estrictamente la aparición de accidentes anormales como grietas y roturas en las juntas de soldadura.

(5) Cuando el sistema se ponga en funcionamiento, evite la apertura total y repentina de las válvulas de la tubería. Cuando la válvula se pone en funcionamiento por primera vez y se abre, la sonda del sensor de temperatura soportará una gran fuerza unidireccional. Por lo tanto, cuando el sistema se pone en funcionamiento por primera vez, la válvula debe abrirse lentamente para permitir que la presión del sistema aumente gradualmente y minimizar la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de la carcasa del sensor de temperatura. Evite que la sonda se rompa debido a una fuerza excesiva en un solo sentido sobre la carcasa.

Cuando se utiliza cualquier sensor, siempre ocurrirán algunas situaciones inesperadas. Debemos combinar la teoría con la práctica y proponer las soluciones correspondientes a situaciones concretas que se presenten.
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