Czujniki temperatury

Czujniki temperatury - budowa

Termoelementy, potocznie zwane termoparami, to czujniki temperatury o bardzo prostej konstrukcji - złożone są z dwóch drutów zbudowanych z różnych metali, połączonych razem z jednego końca. Czujniki temperatury oparte na termoelementach wykorzystują zjawisko Seebecka mówiące o tym, że styk pomiędzy dwoma metalami generuje napięcie będące funkcją temperatury. Do budowy czujników temperatury opartych o termoelement wykorzystuje się kilka rodzajów stopów metali, co decyduje o właściwościach i zastosowaniu czujnika.

Czujniki temperatury - rodzaje

Czujniki temperatury-termopary typu J, K, N, E i T są ekonomiczne, niezawodne i stosunkowo dokładne. Ponad 90% wszystkich termopar należy do tej właśnie grupy. Zakres ich zastosowań rozciąga się od –200°C do 1250°C.

Czujniki temperatury typu E – stopy odpowiednie dla temperatur od –200°C do 900°C. Dają się stosować w atmosferze od próżni do łagodnie utleniającej, a także w bardzo niskich temperaturach.
Czujniki temperatury typu J – stopy odpowiednie dla niższych temperatur (-40°C do 750°C). Nie powinny być używane powyżej 760°C. Ekonomiczne i niezawodne. Popularne w przemyśle chemicznym (produkcja plastiku), ale używane również jako termopary ogólnego zastosowania w określonym zakresie temperatur.
Czujniki temperatury typu K – standard przemysłowy dla temperatur od -200°C do 1200°C. Termopary typu K mogą korodować w środowiskach odtłuszczanych chemicznie.
Czujniki temperatury typu N – podobne do termopar typu K, ale bardziej odporne na utlenianie i bardziej stabilne w górnym zakresie pomiarowym.
Czujniki temperatury typu T – stopy odpowiednie dla temperatur od –200°C do 350°C.

Termopary typu R, S i B są zbudowane z platyny i rodu. Czujniki temperatury typu R, S i B stosowane są dla wysokich temperatur (do 1700°C). Temperaturę powyżej 1700°C można mierzyć czujnikami temperatury zbudowanymi z wolframu i renu - typ C W5Re-W26Re, typ G W-W26Re, typ D W3Re-W25Re. Są to jednak czujniki temperatury o bardzo małej wytrzymałości i szybko utleniające.

Rezystory pomiarowe RTD najbardziej spotykane w czujnikach temperatury to typ Pt100, Pt1000, Pt500 oraz rezystory Ni100, Ni1000 czy Ni500. Oznaczenie literowe oznacza użyty do budowy czujnika materiał - "Pt” oznacza rezystory z wykorzystaniem platyny, natomiast oznaczenie „Ni” oznacza wykorzystanie niklu. Liczbowe oznaczenie czujnika np. 100 oznacza iż, rezystor w 0°C generuje rezystancje na poziomie 100 Ω i analogicznie oznaczenie 1000 to 1000 Ω itd.

Rezystory pomiarowe stosuję sie raczej do niższych temperatur niż termoelementy. Czujniki temperatury RTD wykorzystywane są także tam, gdzie wymagana jest maksymalna dokładność. Wadą czujników RTD jest niestety niski górny próg temperaturowy wynoszący ok. +850°C (z praktyki raczej stosuje się w granicach 550-600°C). Zaletą rezystorów jest natomiast dolna granica, która zaczyna się na poziomie -200°C, co nie wymaga żadnego specjalnego wykonania.