سنسورها، برای اندازه‌گیری کمیت خاصی به کار می‌روند و بر همین اساس هم به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند. انواع سنسور دما، برای اندازه‌گیری دما، گرما و تغییرات آن مورد استفاده هستند. علاوه بر اندازه‌گیری، سنسورها، وظیفه‌ی نمایش کمیت اندازه‌گیری‌شده را نیز به عهده دارند. اندازه‌گیری دما، در کاربردهای مختلفی مورد نیاز است. برای همین سنسورهای دما نیز در انواع مختلفی تولید و به بازار عرضه می‌شوند. این سنسورها از قطعات ترموستاتیک ساده که فقط یک وسیله را خاموش و روشن می‌کند، تا سنسورهای حساس مورد استفاده در خطوط تولید صنعتی را شامل می‌شود. در ادامه، با انواع این سنسورها و نحوه‌ی کارکرد هر یک، بیشتر آشنا خواهیم شد.
نحوه کارکرد سنسورهای دما
اجسام از مولکول و مولکولها از اتم تشکیل شده‌اند. حرکت مولکولها و اتم‌ها، سبب ایجاد حرارت می‌شود. سنسورهای دما، قابلیت تشخیص این حرارت را دارند و می‌توانند این دما را، با استفاده از ابزار دیجیتال یا آنالوگ، نمایش دهند. سنسورها، قابلیت این را دارند تا با افزایش دما از میزان تعیین‌شده یا کاهش حرارت، دستور خاصی مانند خاموش کردن سیستم را اجرا کنند. استفاده از سنسورهای دما، در تابلو برق هم دیده می‌شود.
البته نحوه‌ی تشخیص تغییرات دمایی و نمایش آن به کاربرد، در انواع مختلف سنسور دما، با یکدیگر تفاوت دارد.
انواع سنسور دما
با توجه به شرایط موجود در کاربردها صنعتی، نوع استفاده از سنسورهای دما نیز با یکدیگر متفاوت خواهد بود. برای همین، انواع مختلفی از این محصولات در بازار وجود دارد. اما به طور کلی، می‌توان تمام سنسورهای دمایی که کارکرد صنعتی دارند، در دو دسته، طبقه‌بندی کرد:
- سنسورهای دما تماسی
- سنسور دما غیر تماسی
سنسورهای تماسی، برای این که بتوانند کار اندازه‌گیری دما را به طور دقیق انجام دهند، باید با جسم مورد نظر، مانند جعبه تقسیم ، تماس مستقیم داشته باشند. اما سنسورهای غیر تماسی، از همرفت و پایش برای این کار استفاده می‌کنند.
البته در یک دسته‌بندی دیگر، می‌توان انواع سنسورهای دما را به سه دسته‌ی زیر نیز تقسیم کرد:
- سنسورهای الکترومکانیکی
- سنسورهای مقاومتی
- سنسورهای الکترونیکی
در ادامه، انواع سنسورها را بر اساس دسته‌بندی اول، به طور دقیق‌تر بررسی می‌کنیم.
سنسورهای تماسی
این دسته از سنسورهای دما، بیشتر استفاده را در این زمینه دارند و در بسیاری از کاربردهای صنعتی، می‌توان آن‌ها را دید. در ساختمان سنسورهای دمای تماسی، می‌توان اجزای زیر را مشاهده کرد:
- قطعه‌ی حسگر
- بدنه سنسور
- کابل رابط
- آداپتور پیچی
با توجه به فرآیند دقیق اندازه‌گیری دما، می‌توان سنسورهای تماسی را به سه دسته‌ی کلی تقسیم کرد:
- ترموکوپل
- سنسور مقاومتی دما
- ترمیستور
در ادامه، هر یک را به طور مختصر بررسی می‌کنیم.
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل، رایج‌ترین سنسور دمایی است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل این کار هم، سادگی کار با این محصولات و سرعت پاسخگویی زیادشان است (به علت اندازه‌ی کوچکتر نسبت به سایر انواع سنسور). همچنین محدوده‌ی کارکرد این سنسورها نیز طیف وسیعی را شامل می‌شود (از منفی ۲۰۰ درجه تا ۲۰۰۰ درجه‌ی سانتیگراد). بهتر است برای دقت بیشتر استفاده از سنسورهای دمایی کابل برق تجهیزات توسط لوازمی چون گلند فلکسیبل ، لوله خرطومی و … مراقبت شوند.
ترموکوپل‌ها، از دو فلز غیر مشابه تشکیل شده‌اند که در نقطه‌ی اتصال به یکدیگر جوش خورده‌اند. وقتی دو اتصال، دماهای مختلفی داشته باشند، یک اختلاف ولتاژ به وجود می‌آید. از این اختلاف ولتاژ، برای اندازه‌گیری تغییرات دمایی استفاده می‌شود.
سنسور مقاومتی دما چیست؟
یکی دیگر از انواع سنسورهای دمای تماسی، سنسور مقاومتی دما (Resistance Temperature Detector) یا همان RTD است. این سنسورهای از مواد هادی خالصی مانند پلاتینیوم یا مس درست شده‌اند. این دسته از سنسورهای دمایی، با عبور جریان و پایش ولتاژ جریان عبوری، دما را تشخیص و نمایش می‌دهند. هر تغییری در مقاومت، به دلیل گرمای کابل‌ها، می‌تواند منجر به خطای اندازه‌گیری در این سنسورها شود. برای همین معمولا RTD را به یک شبکه پل وتستون متصل می‌کنند.
برای داشتن اطلاعات کافی در زمینه کار با برق بهتر است تا مقاله مربوط به بهداشت و ایمنی در کار را مطالعه نمایید.
سنسور ترمیستور چیست؟
ترمیستورها، انواع خاصی از مقاومت هستند که وقتی در معرض تغییرات دمایی قرار می‌گیرند، مقدار مقاومت فیزیکی آن‌ها، دستخوش تغییر می‌شود.
جنس قطعات ترمیستورها، از سرامیک است که توسط شیشه پوشانده شده‌اند. برای همین ممکن است در معرض فشارها و آسیب‌های بیرونی، مقاومت نداشته باشد. به همین دلیل، استفاده از آن‌ها در محیط‌های صنعتی که در معرض خطرهای بالقوه‌ی زیادی هستند، توصیه نمی‌شود.
مزیت این دسته از سنسورها، نسبت به سایر انواع، دقت بالا و سرعت پاسخگویی زیادی است که نسبت به تغییرات دمایی دارند.
سنسورهای غیر تماسی
سنسورهای غیر تماسی، معمولا از تکنولوژی‌های پیچیده‌تری برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند. تکونولوژی‌های اصلی مورد استفاده در این کار عبارتند از:
- مادون قرمز
- استفاده از صوت
سنسورهایی که بر اساس مادون قرمز دما را اندازه‌گیری می‌کنند، سنسورهای تابشی نام دارند. هر جسمی روی کره‌ی زمین، میزان مشخصی انرژی تابشی از خود ساطع می‌کند. سنسورهای تابشی، این انرژی را اندازه‌گیری می‌کنند و بر اساس آن، دمای شیء مورد نظر را اندازه می‌گیرند. برای همین، برای کارکرد، نیازی به تماس با جسم مورد نظر ندارند.
سنسورهای صوتی نیز بیشتر برای اندازه‌گیری دمای گازها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سنسورها، با توجه به این قاعده که سرعت پخش صوت در یک گاز، با دمای آن متناسب است کار می‌کنند. البته استفاده از این سنسورها، برای مواد جامد و مایع هم کاربرد دارد.
نکات مهم در انتخاب سنسور دما
در هنگام خرید و انتخاب سنسور دما از هر فروشگاه الکتروکارن و یا هر فروشگاه دیگر باید به یکسری موارد که در ادامه توضیح خواهیم داد توجه و دقت فرمایید:
- در نظر گرفتن محدوده و میزان دمای کاری سنسور
- کاربرد و استفاده مناسب از آن‌ها در آتش و محیط‌های صنعتی
- توجه به پایداری سنسور در هدف‌های بلند مدت
- میزان دقت سنسورها بسته به مواردی که استفاده می‌شوند.