- Αισθητήρες θερμοκρασίας ανά τομέα εφαρμογής
- Τεχνολογία μέτρησης
Τεχνολογία μέτρησης
Σχεδιασμός ακίδας λεπτού φιλμ
Η ifm χρησιμοποιεί μία κατασκευαστική μέθοδο υψηλής σχεδίασης. Το στοιχείο RTD συνδέεται πρώτα με έναν φορέα λεπτού φιλμ. Αυτό μειώνει τη θερμική μάζα των ηλεκτρικών αγωγών. Στη συνέχεια, ο φορέας φιλμ και το στοιχείο RTD συνδέονται σε έναν ειδικό φορέα συναρμολόγησης. Ο φορέας τοποθετεί με ακρίβεια το στοιχείο RTD στη σωστή θέση και παρέχει σταθερή δύναμη στο RTD στο εσωτερικό τοίχωμα της θήκης της ειδικής ράβδου. Αυτό επιτρέπει την άμεση και συνεχώς ελεγχόμενη επαφή του στοιχείου RTD με τη θήκη, ελαχιστοποιώντας την ποσότητα της θερμικής μάζας που διαχωρίζει το στοιχείο RTD από τα μέσα διεργασίας. Το αποτέλεσμα – γρήγορη και επαναλαμβανόμενη απόκριση!
Στα τυπικά RTD και όργανα θερμοκρασίας, το στοιχείο ανίχνευσης είναι τοποθετημένο μέσα στην ακίδα της σωληνωτής θήκης. Η σύνθετη εσωτερική επένδυση δρα σαν μονωτής, επιβραδύνοντας τη μεταφορά θερμότητας στο στοιχείο RTD. Τυπικά, η θέση του στοιχείου RTD δεν είναι ελεγχόμενη, το RTD απλά χαμηλώνει μέσα στη θήκη από τον αγωγό του και κολλιέται στη θέση του. Αυτοί οι δύο παράγοντες οδηγούν σε μικρού βαθμού ομοιογένεια, επαναληψιμότητα και χρόνο απόκρισης.
Ο σχεδιασμός ακίδας λεπτού φιλμ χρησιμοποιείται στις σειρές οργάνων TN, TR, TA, TK, TV, TT και TM.
Μεταλλικά συνδεδεμένη ακίδα
Στον σχεδιασμό της ifm εφαρμόζεται μία επαναστατική διαδικασία, κατά την οποία το στοιχείο RTD συνδέεται μεταλλικά και απευθείας στο επιχαλκωμένο εσωτερικό τοίχωμα της ακίδας της ειδικής ράβδου. Αυτό συνεπάγεται μία πολύ χαμηλή θερμική μάζα με απευθείας μεταλλική σύνδεση για βέλτιστη μεταφορά της θερμότητας. Η τεχνολογία μεταλλικής σύνδεσης εξαλείφει όλα τα πολυμερή τμήματα, επιτρέποντας τη χρήση του αισθητήρα σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, η κατασκευή της ακίδας προσφέρει χρόνους απόκρισης που είναι δύο φορές πιο γρήγοροι από τον ήδη γρήγορο σχεδιασμό λεπτού φιλμ.
Η παρακάτω εικόνα παρουσιάζει τη διαφορά των χρόνων απόκρισης μεταξύ της κατασκευής λεπτού φιλμ και της κατασκευής μεταλλικής σύνδεσης.
Η κατασκευή μεταλλικής σύνδεσης είναι ιδανική για τα εξής:
- Διεργασίες παστερίωσης UHT (Ultra High Temperature, άκρως υψηλή θερμοκρασία)
- Διεργασίες παστερίωσης HTST (High Temperature Short Time, βραχύχρονα υψηλή θερμοκρασία)
- Μέτρηση SIP (Steam-in-Place, επιτόπια αποστείρωση με ατμό)
- Συνεχείς διεργασίες, στις οποίες απαιτείται γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και μέτρηση σημαντικής θερμοκρασίας
Στη σειρά οργάνων TA2 της ifm για τη βιομηχανία τροφίμων και ποτών / υγειονομικές εφαρμογές χρησιμοποιείται η κατασκευή μεταλλικά συνδεδεμένης ακίδας.
Ακίδα διπλού στοιχείου με αυτόματη επαλήθευση
Ο σχεδιασμός της σειράς οργάνων TCC περιλαμβάνει δύο στοιχεία ανίχνευσης που εκτελούν αυτόματο εντοπισμό και στέλνουν μία προειδοποίηση σε περίπτωση μετατόπισης σήματος. Το στοιχείο PTC(Positive Temperature Coefficient, θετικός συντελεστής θερμοκρασίας)αυξάνει την αντίστασή του όταν η θερμοκρασία αυξάνεται. Το στοιχείο NTC (Negative Temperature Coefficient, αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας) μειώνει την αντίστασή του όταν η θερμοκρασία αυξάνεται.
Επειδή το PTC και το NTC αντιδρούν στις αντίθετες κατευθύνσεις σε μια αλλαγή της θερμοκρασίας, ο μικροεπεξεργαστής μπορεί να μετρά τη διαφορά μεταξύ των δύο στοιχείων και να ειδοποιεί τον χρήστη για μία πιθανή μείωση της ακρίβειας.
Τεχνολογία υπερύθρων χωρίς επαφή
Τα υπέρυθρα όργανα θερμοκρασίας, μερικές φορές λέγονται πυρόμετρα, ανιχνεύουν την ποσότητα της υπέρυθρης (IR) ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το αντικείμενο. Ένας φακός επικεντρώνει την υπέρυθρη ακτινοβολία σε έναν ανιχνευτή, ο οποίος μετατρέπει την ενέργεια σε ηλεκτρονικό σήμα. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει τη μέτρηση της θερμοκρασίας από απόσταση χωρίς να απαιτείται επαφή με το αντικείμενο.
Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία άνω από -273°C(0 K) εκπέμπουν κάποιον βαθμό υπέρυθρης ενέργειας. Η ικανότητα ενός αντικειμένου να εκπέμπει αυτήν την ενέργεια ονομάζεται εκπεμψιμότητα (ε). Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την εκπεμψιμότητα ενός αντικειμένου, στους οποίους συμπεριλαμβάνεται το υλικό και το φινίρισμα της επιφάνειας.Για παράδειγμα, ένα στιλβωμένο μέταλλο έχει πολύ πιο μικρή εκπεμψιμότητα από το ίδιο μέταλλο με τραχιά επιφάνεια. Οι πληροφορίες για την εκπεμψιμότητα είναι διαθέσιμες από αναζητήσεις στο διαδίκτυο, εγχειρίδια, κτλ., οι τιμές ωστόσο μπορεί να διαφέρουν στην πράξη λόγω του περιβάλλοντος του στόχου, του σχήματος και άλλων παραγόντων. Σε αυτόν τον πίνακα παρουσιάζονται μερικά παραδείγματα:
Εκπεμψιμότηταε
| Υλικό | [%] | Υλικό | [%] |
|---|---|---|---|
| Μέλαν σώμα | 100 | Γυαλί | 85...95 |
| Γραφίτης | 98 | Οξείδιο του σιδήρου | 85...89 |
| Δέρμα, ανθρώπινο | 98 | Σμάλτο | 84...88 |
| Κλίβανος | 96 | Γύψος | 80...90 |
| Βιτουμένιο (χαρτόνι επένδυσης στεγών) | 96 | Ξύλο | 80...90 |
| Νερό | 92...98 | Υφάσματα | 75...88 |
| Άσφαλτος | 90...98 | Καλοριφέρ | 80...85 |
| Επιτραπέζια εστία | 95 | Χαλκός, οξειδωμένος | 78 |
| Μάρμαρο | 94 | Πυρόχωμα | 75 |
| Λάστιχο, μαύρο | 94 | Αλουμίνα | 76 |
| Τούβλο | 93...96 | Δέρμα | 75...80 |
| Χώμα | 92...96 | Οπτόπλινθος από κλίνκερ, σμαλτωμένος | 75 |
| Βαφές και λάκες, ματ | 96 | Χαρτί | 70...94 |
| Βαφές και λάκες, γυαλιστερές | 92 | Χάλυβας, με ερυθρή οξείδωση | 69 |
| Ασβεστοκονίαμα | 91 | Πλαστικά, αδιαφανή | 65...95 |
| Άμμος | 90 | Σκυρόδεμα | 55...65 |
| Τσιμέντο | 90 | Ορείχαλκος, οξειδωμένος | 56...64 |
| Ψωμί στον φούρνο | 88 | Χάλυβας, αντισκωριακός | 45 |
Τα πυρόμετρα IR είναι ιδανικά για τα εξής:
- Ανίχνευση παρουσίας υπέρθερμων αντικειμένων (έως 4500 °F)
- Μέτρηση θερμοκρασίας παρόμοιων αντικειμένων (για μέτρηση ακριβείας απαιτείται ο συντελεστής εκπεμψιμότητας)
- Βιομηχανίες όπως κατασκευή ασφάλτου, χαλυβουργεία, εργοστάσια υαλοπινάκων, κτλ.
Οι υπέρυθροι αισθητήρες θερμοκρασίας της ifm περιλαμβάνονται στη σειρά TW.