Kasdieniame gyvenime mes visi naudojame įvairių tipų jutiklius. Temperatūros jutiklis yra viena iš jutiklių rūšių, dažniausiai naudojama įvairiose formose, pavyzdžiui, mikrobangų krosnelėse, vandens šildytuvuose, šaldytuvuose, termometruose ir kt. Paprastai tokio tipo jutikliai naudojami įvairiais tikslais matuojant prietaiso vėsumą ar karštumą ir pakeičiant jį į skaitomą vienetą.
Geotechninio stebėjimo srityje temperatūros jutikliai naudojami įvairių konstrukcijų, tokių kaip pastatai, užtvankos, tiltai, elektrinės ir kt., vidinei temperatūrai apskaičiuoti. Šiame straipsnyje aptariama išmetimo sistemos temperatūros jutiklių apžvalga, jų veikimas, tipai ir pritaikymas.
Kas yra Temperatūros Jutiklis?
Jutiklis, naudojamas fiksuotai temperatūrai matuoti arba palaikyti bet kuriame įrenginyje, yra žinomas kaip temperatūros jutiklis. Tokio tipo jutikliai atlieka pagrindinį vaidmenį įvairiose programose. Fiziniai matavimai, tokie kaip temperatūra, yra labiausiai paplitę pramoninėse programose. Temperatūros jutiklis, naudodamas elektrinį signalą, aiškiai matuoja temperatūrą. Temperatūros jutiklio veikimas daugiausia priklauso nuo įtampos diodo gnybtuose. Temperatūros pokytis yra tiesiogiai proporcingas diodo varžai. Galima išmatuoti varžą per diodo gnybtus ir pakeisti nuskaitomus temperatūros vienetus, tokius kaip Celsijaus, Farenheito laipsniai, ir parodyti juos skaitmeninių rodmenų pavidalu.
Išmetimo Sistemos Temperatūros Davikliai (EGT)
Išmetamųjų dujų temperatūros davikliai (EGT davikliai) yra svarbūs automobilio išmetimo sistemos komponentai, kurie padeda stebėti ir reguliuoti variklio veikimą, užtikrindami efektyvų degimo procesą ir mažesnį kenksmingų emisijų kiekį. Šie davikliai yra esminiai šiuolaikinių automobilių variklio valdymo sistemų elementai, padedantys išlaikyti tinkamą išmetimo sistemos temperatūrą ir užkirsti kelią galimiems gedimams.
EGT Daviklio Paskirtis ir Veikimo Principas
EGT daviklis yra jutiklis, skirtas matuoti temperatūrą išmetimo sistemoje, ypač ties išmetimo kolektoriumi, turbokompresoriumi ar DPF (dyzelinio dalelių filtro) sistemoje. EGT davikliai veikia pagal pjezoelektrinį arba termoporinį principą. Kai išmetimo sistema pasiekia tam tikrą temperatūrą, daviklis generuoja elektros signalą, kuris siunčiamas į ECU (variklio valdymo bloką).
Kada Reikia Keisti EGT Daviklį?
EGT daviklį reikia keisti, jei pastebimi ilgalaikiai variklio darbo sutrikimai, padidėjusios degalų sąnaudos arba jei užsidega „Check Engine“ lemputė, rodanti galimus išmetimo sistemos gedimus. Tinkamai prižiūrint šiuos daviklius, galima išvengti rimtų gedimų ir užtikrinti, kad automobilis veiktų sklandžiai ir patikimai.
THERMISTOR Operation and Testing! Inverter and Mini Split Training!
Temperatūros Jutiklių Grandinė su Relės Jungikliu
Relinio jungiklio, naudojant temperatūros jutiklį, grandinės schema gali būti pritaikyta įvairioms reikmėms. Kai grandinė įkaista, relė suaktyvins apkrovą. Prie šios relės galima prijungti bet kokią įtampą, pvz., 110 V kintamosios srovės arba 220 V kintamosios srovės arba nuolatinės srovės prietaisą, kad būtų galima reguliariai valdyti pageidaujamą temperatūrą. Šią grandinę sukurti paprasta ir pigu, ji puikiai tinka pradedantiesiems elektronikos srityje.
Reikalingi Komponentai ir Veikimas
Šiai temperatūros jutiklio grandinei sukurti reikalingi komponentai yra:
- 9 V įvesties nuolatinės srovės šaltinis
- 10 KΩ termistorius
- Tranzistorius BC547B (2 vnt., kaip Darlingtono pora)
- 6 V relė
- 1N4007 diodas
- 20 KΩ kintamasis rezistorius
Ši grandinė gali būti valdoma naudojant 9 V bateriją, adapterį arba transformatorių. Darlingtono pora iš 2-BC547B tranzistorių padidina grandinės jautrumą ir stiprinimą. Reikiamą šilumos diapazoną galima reguliuoti naudojant kintamą rezistorių, kuriame norima įjungti relę. Šioje grandinėje pagrindinį vaidmenį atlieka termistorius, nes jis aptinka šilumą. Kai termistorius įšyla, jo varža sumažėja, ir tai leidžia srovės srautui suaktyvinti tranzistorius. Kai abu tranzistoriai suveikia, jie leidžia suaktyvinti įtampą link relės, kuri aktyvuoja prie jos prijungtą apkrovą. Ši grandinė yra labai naudinga, pavyzdžiui, ventiliatoriaus valdymui pageidaujama temperatūra arba aliarmui kritiniais atvejais, kai nenorima perkaisti.
Temperatūros Jutiklių Tipai
Temperatūros jutikliai skirstomi į du pagrindinius tipus: kontaktinius ir bekontakčius. Kontaktinio tipo jutikliai daugiausia naudojami pavojingose vietose ir reikalauja tiesioginio fizinio kontakto su matuojamu objektu. Bekontakčiai jutikliai apskaičiuoja temperatūrą naudodami šilumos šaltinio spinduliuotę.
Kontaktinio Tipo Temperatūros Jutikliai
Kontaktinio tipo temperatūros jutiklis naudojamas temperatūros dydžiui objekte nustatyti per tiesioginį fizinį kontaktą. Šie jutikliai gali būti naudojami kietosioms medžiagoms, skysčiams ar dujoms aptikti plačiuose temperatūrų diapazonuose. Kontaktinio tipo temperatūros jutikliai yra įvairių tipų:
Termopora
Termopora yra populiariausias ir dažniausiai naudojamas temperatūros jutiklis dėl savo jautrumo, tikslumo, plataus temperatūros diapazono, paprastumo ir patikimumo. Paprastai tokio tipo jutiklį sudaro dvi skirtingos metalinės dalys, pavyzdžiui, varis ir konstantanas, kurios yra sujungtos suvirinimo proceso metu. Įtampa tarp šių laidų atspindi temperatūros pokyčius. Nors, palyginti su RTD, tikslumas bus šiekite mažesnis. Šio jutiklio temperatūros diapazonas svyruoja nuo -200 °C iki 1750 °C. Kai metalinės jungtys atšaldomos arba šildomos, gali susidaryti įtampa, kurią galima susieti su temperatūra - tai vadinama termoelektriniu efektu. Termoporos skirstomos į skirtingus tipus (K, J, T, N, E, S, B, R, C, D) pagal jų medžiagas ir temperatūros diapazonus:
- „J“ tipo termoporų temperatūros diapazonas: nuo 0° iki 750°C
- „K“ tipo termoporų temperatūros diapazonas: nuo -200° iki 1250°C
- „E“ tipo termoporų temperatūros diapazonas: nuo -200° iki 900°C
- „T“ tipo termoporų temperatūros diapazonas: nuo -250° iki 350°C
- „N“ tipo termoporų temperatūros diapazonas: nuo 0° iki 1250°C
Termistoriai
Termistoriai, dar žinomi kaip termiškai jautrūs rezistoriai, gaminami iš keraminių medžiagų, tokių kaip tam tikri metalų oksidai, padengti stiklu. Termistoriaus veikimo principas yra toks: pakilus temperatūrai, jo varža pasikeis. Pagal principą jis skirstomas į du tipus: teigiamą temperatūros koeficientą (PTC) ir neigiamą temperatūros koeficientą (NTC). Esant PTC, kai medžiagos temperatūra pakyla, varža padidėja, o esant NTC, kai temperatūra mažėja, varža sumažėja. Termistoriai yra tikslesni, palyginti su termoporomis, ir pasižymi nuspėjamu, tiksliu bei didžiuliu varžos pokyčiu keičiantis temperatūrai, greitai ir tiksliai atspindėdami temperatūros kitimą.
Termostatai
Šio tipo jutikliuose yra dviejų metalų segmentas, sukurtas naudojant du skirtingus metalus, tokius kaip nikelis, aliuminis, varis arba volframas. Šie metalai gali būti sujungti kartu, kad būtų sudaryta bimetalinė juostelė. Pagrindinis termostato veikimo principas priklauso nuo metalų linijinio plėtimosi koeficiento skirtumo, kas sukelia mechaninį judėjimą dėl padidėjusios šilumos. Bimetalinė juostelė naudojama kaip elektros jungiklis termostatiniuose valdikliuose, plačiai pritaikoma karšto vandens šildymo elementų valdymui katiluose, karšto vandens rezervuaruose, krosnyse, radiatorių aušinimo sistemose transporto priemonėse ir kt.
RTD (Varžos Temperatūros Detektorius)
Varžinis temperatūros detektorius (RTD) gali būti suprojektuotas iš tiksliai laidžių metalų, tokių kaip platina, uždaryta į ritę. RTD elektrinė varža pasikeičia, kai keičiasi temperatūra. RTD taip pat vadinamas atsparumo termometru ir apskaičiuoja temperatūrą per RTD elemento varžą, naudodamas temperatūrą. RTD yra metalinė termistorių folija ir tai yra tiksliausias bei brangiausias temperatūros jutiklių tipas. RTD turi PTC (teigiamus temperatūros koeficientus), tačiau skiriasi nuo termistoriaus. Šio prietaiso išvestis yra labai linijinė, sukurianti labai tikslius temperatūros matavimus. Įprasti varžinių temperatūros detektorių tipai yra sukurti iš platinos, žinomos kaip PRT arba platinos varžos termometras. Dažniausiai prieinamas jutiklio tipas yra Pt100, kuris apima tipinę varžos vertę, pvz., 100Ω esant 0°C.
Puslaidininkiniai IC
Tokio tipo temperatūros jutikliais pagrįstos integrinės grandinės (IC) yra dviejų skirtingų tipų: vietinės temperatūros ir nuotolinio skaitmeninio tipo. Vietinės temperatūros IC tipas naudojamas jų temperatūrai apskaičiuoti pagal tranzistoriaus fizines savybes. Nuotolinis skaitmeninis tipas yra naudojamas išorinio tranzistoriaus temperatūrai apskaičiuoti. Vietiniai temperatūros jutikliai naudoja analoginius arba skaitmeninius išėjimus. Analoginiai išėjimai yra srovė arba įtampa, o skaitmeniniai išėjimai gali būti stebimi įvairiais formatais, tokiais kaip SMBus, I²C, SPI ir 1-Wire. Šie jutikliai nustato temperatūrą ant PCB. Mažas temperatūros jutiklis, pvz., MAX31875, gali būti naudojamas įvairiose baterijomis maitinamose programose. Kai kuriuose FPGS ir mikroprocesoriuose yra bipolinis jutimo tranzistorius, skirtas IC štampavimo temperatūrai apskaičiuoti.
Termometrai
Įrenginys, pavyzdžiui, termometras, naudojamas skysčių, kietųjų medžiagų arba dujų temperatūrai apskaičiuoti. Termometras yra dviejų terminų, tokių kaip "termosas" (šiluma) ir "metras" (matuoklis), derinys. Termometre stikliniame cilindre yra skystis, pvz., gyvsidabris arba alkoholis. Termometro dydis yra tiesiškai proporcingas temperatūrai: kai pakyla temperatūra, didėja ir termometro skysčio tūris. Šiame termometre yra kalibruota skalė, kuri nurodo temperatūrą. Šią temperatūrą galima išsaugoti tokiose skalėse kaip Kelvinas, Celsijaus ar Farenheito skalė, todėl visada protinga pasižymėti, kokiai skalei matuoklis yra pritaikytas.
Bekontakčiai Temperatūros Jutikliai
Bekontakčiai temperatūros jutikliai nesiliečia su objektu. Jie apskaičiuoja temperatūrą naudodami šilumos šaltinio spinduliuotę. Įprastas bekontakčių jutiklių tipas yra IR (infraraudonųjų spindulių) jutiklis, kurio pagrindinė funkcija yra nuotoliniu būdu aptikti objekto energiją ir generuoti signalą grandinei, kuri aptinka objekto temperatūrą pagal tikslų kalibravimo planą. Tokie skaitikliai tiesiogiai nesiliečia su objektu ir apskaičiuoja vėsumo ar karščio kiekį per šilumos šaltinio skleidžiamos spinduliuotės metu. Bekontakčiai temperatūros jutikliai naudojami plačiame diapazone, pavyzdžiui, COVID-19 pandemijos metu jie buvo naudojami žmonių temperatūrai tikrinti.
LM35 Temperatūros Jutiklis
LM35 IC yra vienos rūšies temperatūros jutiklis, generuojantis analoginį išvesties signalą. Šio IC išvestis keičiasi priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Tokio tipo IC yra labai mažo dydžio ir pigus. Pagrindinė šio IC funkcija yra apskaičiuoti temperatūrą bet kur tarp -55°C ir 150°C. Šio IC sąsaja gali būti atliekama naudojant bet kurį mikrovaldiklį, kuriame yra ADC funkcija. Šis IC gali būti maitinamas tiekiant +5 V reguliuojamą įtampą į įvesties kištuką, o GND kaištį galima prijungti prie grandinės GND.
Infraraudonųjų spindulių temperatūros jutiklis
IR temperatūros jutiklis aptinka elektromagnetinius signalus, kurių diapazonas yra nuo 700 nm iki 14 000 nm. IR jutikliai gali būti naudojami fokusuojant objekto generuojamą IR energiją į fotodetektorius. Šie fotojutikliai pakeičia energiją į elektrinį signalą, kuris yra panašus į infraraudonųjų spindulių energiją, generuojamą per objektą. Kadangi iš bet kurio objekto generuojama IR energija gali būti proporcinga jo temperatūrai, elektrinis signalas užtikrina tikslų objekto temperatūros rodmenį. IR signalai į IR jutiklį tiekiami per plastikinį langą, kuris filtruoja nereikalingus dažnius ir apsaugo infraraudonųjų spindulių jutiklio elektroniką nuo nešvarumų, dulkių ir kt.
Specifiniai Temperatūros Jutiklių Pritaikymai
Vandens Temperatūros Jutiklis
Šio tipo jutiklis leidžia valdymo blokui atpažinti variklį nuo perkaitimo arba nenormalaus temperatūros padidėjimo. Šio jutiklio prijungimas gali būti atliekamas automobiliuose šalia termostato, atsižvelgiant į gamintoją. Kai kuriose transporto priemonėse yra dviejų tipų temperatūros jutikliai: vienas jutiklis naudojamas duomenims iš automobilio variklio sistemos perduoti į valdymo bloką, o kitas - iš valdymo bloko į valdymo pultą. Pasikeitus automobilio variklio temperatūrai, prietaiso galimo skirtumo galia taip pat gali būti pakeista ir tai gali būti apskaičiuojama per variklio valdymo bloką.
Aušinimo Skysčio Temperatūros Jutiklis (ECTS/ECT)
Aušinimo skysčio temperatūros jutiklis (arba ECTS / ECT jutiklis) dažniausiai naudojamas aušinimo skysčio temperatūrai aušinimo sistemoje matuoti, o tai rodo, kokią temperatūrą išskiria automobilio variklis. Aušinimo skysčio temperatūros jutiklis veikia per transporto priemonės ECU, nuolat stebint, ar automobilio variklis veikia optimalioje temperatūroje, ar ne. Kad būtų galima tiksliai nustatyti automobilio temperatūrą, ECU perduoda reguliuojamą įtampą į CTS. Aušinimo skysčio temperatūros jutiklio varža keičiasi per visą temperatūrą; taip ECU stebi temperatūros pokytį. ECU naudoja šį rodmenį aušinimo skysčio temperatūrai apskaičiuoti ir iš ten reguliuoja degalų mišinį, degalų įpurškimą, uždegimo laiką ir valdiklius, kai įjungiamas/išjungiamas elektrinis aušinimo ventiliatorius. Šiuos duomenis taip pat galima naudoti norint perduoti tikslius variklio temperatūros rodmenis valdymo skydelyje.
Žmogaus Kūno Temperatūros Jutiklis
Žmogaus kūno temperatūrai apskaičiuoti naudojami specialūs jutikliai, pavyzdžiui, MAX30205. Šio jutiklio tikslumas yra iki 0.1 °C matavimo diapazone nuo 37 °C iki 39 °C ir 16 bitų skiriamoji geba. Šis žmogaus kūno temperatūros jutiklis turi per didelės temperatūros aliarmą, leidžiantį įjungti ventiliatorių per OS išvesties histerezę. Šis jutiklis pakeičia temperatūros matavimus į skaitmeninę formą per ADC ir sigma-delta. MAX30205 temperatūros jutiklis turi tris adreso pasirinkimo eilutes, naudojančias 32 gaunamus adresus. Šio jutiklio maitinimo įtampa svyruoja nuo 2.7 V iki 3.3 V, o maitinimo srovė yra 600 µA ir su I²C suderinama nuo blokavimo apsaugota sąsaja.
tags: #ismetimo #sistemos #temperaturos #jutiklis #kas #tai