Ventajas y desventajas de los diferentes sensores de temperatura.

En muchos procesos tecnológicos, una de las magnitudes físicas más importantes es la temperatura. En la industria, los sensores de temperatura se utilizan para la medición. Estos sensores convierten la información de temperatura en una señal eléctrica, que luego es procesada e interpretada por la electrónica y la automatización. Como resultado, el valor de la temperatura simplemente se muestra en la pantalla o sirve como base para cambiar automáticamente el modo de funcionamiento de uno u otro equipo.

De una forma u otra, los sensores de temperatura son indispensables hoy en día, especialmente en la industria. Y es importante elegir el sensor adecuado para su propósito, comprendiendo claramente las características distintivas de los diferentes tipos de sensores de temperatura. Hablaremos de eso más tarde.

Diferentes sensores para diferentes propósitos.

Tecnológicamente, los sensores de temperatura se dividen en dos grandes grupos: de contacto y sin contacto. Los sensores sin contacto utilizan el principio de medición en su trabajo. parámetros infrarrojosprocedente de una superficie lejana.

Los sensores de contacto, por otro lado, en el mercado más ampliamente, se diferencian en que su elemento sensor en el proceso de medición de temperatura está en contacto directo con la superficie o medio cuya temperatura se desea medir. Por lo tanto, será más conveniente examinar los sensores de contacto en detalle, para comparar sus tipos, características, para evaluar las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de sensores de temperatura.

Al elegir un sensor de temperatura, lo primero que debe hacer es determinar cómo será necesario medir la temperatura. El sensor de infrarrojos podrá medir la temperatura a distancia de la superficie, por lo que es de fundamental importancia que entre el sensor y la superficie a la que se irá dirigido, el ambiente sea lo más transparente y limpio posible, de lo contrario la temperatura los datos se distorsionarán ( mira - Medición de temperatura sin contacto durante el funcionamiento del equipo).

El sensor de contacto te permitirá medir la temperatura de la superficie directamente o del ambiente con el que está en contacto, por lo que la limpieza del ambiente circundante generalmente no es importante. Aquí, el contacto directo y de alta calidad entre el sensor y el material de prueba es crucial.

Una sonda de contacto se puede fabricar utilizando una de varias tecnologías: termistor, termómetro de resistencia o termopar. Cada tecnología tiene sus ventajas y desventajas.

El termistor es muy sensible, su precio está en el medio entre los termopares y los termómetros de resistencia, pero no difiere en precisión y linealidad.

El termopar es más caro, reacciona más rápido a los cambios de temperatura, las mediciones serán más lineales que el termistor, pero la precisión y la sensibilidad no son altas.

La termorresistencia es la más precisa de las tres, es lineal pero menos sensible, aunque es más económica que la termopar en precio.

Además, al elegir un sensor, debe prestar atención al rango de temperaturas medidas, para termopares y termómetros de resistencia depende del material del elemento sensible utilizado. Así que tienes que encontrar algún compromiso.

Par termoeléctrico

Sensores de temperatura par termoeléctrico trabajo gracias a Efecto Seebekov… Dos cables de diferentes metales están soldados en un extremo: esta es la llamada unión caliente de un termopar, que está expuesta a la temperatura medida. En el lado opuesto de los cables, la temperatura de sus extremos no cambia, en este lugar se conecta un voltímetro sensible.

El voltaje medido por un voltímetro depende de la diferencia de temperatura entre la unión caliente y los cables conectados al voltímetro. Los termopares difieren en los metales que forman sus uniones calientes, lo que determina el rango de temperaturas medidas para un sensor de termopar en particular.

A continuación se muestra una tabla de los diferentes tipos de sensores de esta variedad. El tipo de sensor se selecciona según el rango de temperatura requerido y la naturaleza del entorno.

Los sensores tipo E son adecuados para su uso en entornos oxidantes o inertes. Tipo J — para operación en ambientes de vacío, inertes o reductores. Tipo K: adecuado para ambientes oxidantes o neutros. Tipo N: tiene una vida útil más larga en comparación con el tipo K.

Los sensores tipo T son resistentes a la corrosión, por lo que se pueden utilizar en entornos húmedos, oxidantes, reductores e inertes, así como en vacío. Los tipos R (industrial) y S (laboratorio) son sensores de alta temperatura que deben protegerse con aisladores cerámicos especiales o tuberías no metálicas. El tipo B tiene una temperatura aún más alta que los tipos R y S.

Las ventajas de los sensores de termopar son la estabilidad de sus parámetros operativos a altas temperaturas y la velocidad relativa de respuesta a los cambios en la temperatura de la unión caliente. Los sensores de este tipo se presentan en una amplia gama de diámetros disponibles. Tienen un precio bajo.

En cuanto a las desventajas, los termopares se caracterizan por su baja precisión, tienen un voltaje medido extremadamente bajo y, además, estos sensores siempre requieren circuitos de compensación.

Termómetros de resistencia

Termómetro de resistencia o el sensor de temperatura del reóstato se abrevia como RTD. Funciona según el principio de cambiar la resistencia del metal dependiendo del cambio en su temperatura. Metales utilizados: platino (de -200 °C a +600 °C), níquel (de -60 °C a +180 °C), cobre (de -190 °C a +150 °C), tungsteno (de -100 ° C a +1400 ° C) — dependiendo del rango de temperatura medido requerido.

Con más frecuencia que otros metales, el platino se usa en termómetros de resistencia, lo que brinda un rango de temperatura bastante amplio y le permite elegir sensores con diferentes sensibilidades. Entonces, el sensor Pt100 tiene una resistencia de 100 Ohm a 0 °C, y el sensor Pt1000 tiene 1kOhm a la misma temperatura, es decir, es más sensible y te permite medir la temperatura con mayor precisión.

Comparado con el termopar, el termómetro de resistencia tiene mayor precisión, sus parámetros son más estables y el rango de temperaturas medidas es más amplio. Sin embargo, la sensibilidad es menor y el tiempo de respuesta es más largo que el de los termopares.

Termistores

Otro tipo de sensores de temperatura de contacto: termistores… Utilizan óxidos metálicos que pueden cambiar significativamente su resistencia dependiendo de la temperatura. Los termistores son de dos tipos: PTC — PTC y NTC — NTC.

En el primero, la resistencia aumenta al aumentar la temperatura en un determinado rango de funcionamiento, en el segundo, al aumentar la temperatura, la resistencia disminuye. Los termistores se caracterizan por una respuesta más rápida a los cambios de temperatura y un bajo costo, pero son bastante frágiles y tienen un rango de temperatura de operación más estrecho que los mismos termómetros de resistencia y termopares.

sensores infrarrojos

Como se mencionó al principio del artículo, los sensores infrarrojos interpretan la radiación infrarroja emitida por una superficie distante: un objetivo. Su ventaja es que la medición de la temperatura se realiza sin contacto, es decir, no es necesario presionar el sensor con fuerza contra el objeto o sumergirlo en el ambiente.

Reaccionan muy rápidamente a los cambios de temperatura, por lo que son aplicables para examinar las superficies de incluso objetos en movimiento, por ejemplo, en un transportador Solo con la ayuda de sensores infrarrojos es posible medir la temperatura de muestras ubicadas, por ejemplo, directamente en un horno o en cualquier zona agresiva.

Las desventajas de los sensores infrarrojos incluyen su sensibilidad a la condición de la superficie emisora ​​de calor, así como a la limpieza de su propia óptica y la atmósfera en el camino entre el sensor y el objetivo. El polvo y el humo interfieren en gran medida con las mediciones precisas.