Qu'est-ce qu'un capteur de température : types et ses applications

Dans notre vie de tous les jours, nous utilisons tous différents types de capteurs. À partir de là, le capteur de température est un type de capteur qui est le plus souvent utilisé sous différentes formes comme les micro-ondes, les chauffe-eau, les réfrigérateurs, les thermomètres, etc. Généralement, ces types de capteurs sont utilisés dans une large gamme d'applications pour mesurer la quantité de froid ou chaud de l'appareil et le transformer en une unité lisible. Savez-vous comment la température des bâtiments, barrages, forages, sol sont mesurées :? Eh bien, cela peut être fait grâce à un type spécial de capteur de température pour calculer les lectures de température à travers des signaux électriques. Cet article présente une vue d'ensemble des capteurs de température et de leur fonctionnement avec les types et les applications. Qu'est-ce qu'un capteur de température ? Un capteur utilisé pour mesurer ou maintenir une température fixe dans n'importe quel appareil est appelé capteur de température. Ce type de capteur joue un rôle clé dans différentes applications. La mesure physique comme la température est la plus courante dans les applications industrielles. Un capteur de température fournit une mesure de la température sous une forme claire à l'aide d'un signal électrique.Capteur de températureCes types de capteurs sont disponibles sous diverses formes, qui sont utilisées pour diverses techniques de gestion de la température. Le fonctionnement du capteur de température dépend principalement de la tension aux bornes de la diode. Ainsi, le changement de température est directement proportionnel à la résistance de la diode. La mesure de la résistance aux bornes de la diode peut être effectuée et modifier les unités de température lisibles telles que Celsius, Fahrenheit, Centigrade et présentées sous la forme d'unités de lecture numériques. Dans le domaine de la surveillance géotechnique, des capteurs de température sont utilisés pour calculer la température interne de différentes structures telles que des bâtiments, des barrages, des ponts, des centrales électriques, etc. Circuit du capteur de températureLe schéma de circuit du commutateur de relais utilisant le capteur de température est illustré ci-dessous. Une fois que le circuit est chauffé, le relais déclenchera la charge. N'importe quelle tension peut être appliquée à ce relais comme un appareil 110V AC ou 220V AC ou DC afin que nous puissions le contrôler régulièrement sur la température préférée. Ce circuit est simple et peu coûteux à construire. Pour les débutants en électronique, c'est un circuit parfait.Circuit de capteur de température avec commutateur de relais Le fonctionnement de ce circuit peut se faire avec une pile 9V, un adaptateur, ou un transformateur. Ce circuit comprend 10 transistors BC547B comme une paire Darlington. Ainsi, la sensibilité du circuit, ainsi que le gain, peuvent être augmentés grâce à ces transistors. La plage de chaleur requise peut être ajustée à l'aide d'une résistance variable à laquelle vous souhaitez activer votre relais. Dans ce circuit, une thermistance joue un rôle clé car elle détecte la chaleur. Le fonctionnement de ce circuit est assez simple. Une fois que la thermistance chauffe, sa résistance sera réduite et elle permettra au flux de courant d'activer les transistors. Une fois que les deux transistors sont déclenchés, ils permettent à la tension vers le relais de s'activer. Alors maintenant, la charge qui est connectée à ce relais sera activée. Ce circuit est très utile comme faire fonctionner le ventilateur à la température préférée. Il active une alarme en cas d'urgence où vous ne voulez pas surchauffer. Types de capteur de température Le capteur de température est classé en deux types comme contact et sans contact où les capteurs de type contact sont principalement utilisés dans les zones dangereuses. En outre, ces types de capteurs sont classés en différents types qui sont discutés ci-dessous. Capteur de température de type contactLe capteur de température de type contact est utilisé pour remarquer la quantité de température dans une cible par contact physique direct avec elle. Ces capteurs peuvent être utilisés pour détecter des solides, des liquides ou des gaz dans de larges plages de température. Les capteurs de température à contact sont disponibles dans différents types tels que RTD, thermocouple, thermomètre, thermistance, etc. Parmi eux, les thermocouples sont généralement moins coûteux en raison du matériau et du modèle simples utilisés. L'autre type de capteur est une thermistance où la résistance sera réduite lorsque la température augmente. ThermocoupleLe capteur de température le plus populaire et le plus fréquemment utilisé est le thermocouple en raison de sa sensibilité, de sa précision, de sa large plage de températures, de sa simplicité et de sa fiabilité. Généralement, ce type de capteur comprend deux sections métalliques différentes comme le cuivre et le constantan qui sont jointes par le processus de soudage.ThermocoupleLa conception de ce capteur peut être réalisée avec deux métaux différents qui sont reliés par deux fils en deux points. La tension entre ces fils reproduit le changement de température. Même si, par rapport à RTD, la précision sera moins légèrement. La plage de température de ce capteur s'étend de -200 °C à -1750 °C, mais celles-ci sont chères. Une fois que les deux jonctions métalliques sont refroidies ou chauffées, une tension peut être formée qui peut être reconnectée vers la température. C'est donc ce qu'on appelle l'effet thermoélectrique. Généralement, ceux-ci ne sont pas chers lorsque leurs matériaux et leur conception sont simples. La sortie du thermocouple dépend principalement de son type, le thermocouple normal étant classé en différents types tels que K, J, T, N et E, appelés thermocouples en métal de base. Les thermocouples de type S, B et R sont appelés thermocouples en métal noble et les types C et D sont appelés thermocouples de type métal réfractaire. La plage de température des thermocouples varie en fonction de ses types, comme suit. de 0° à 750°CLa plage de température du thermocouple de type "K" va de -200° à 1250°CLa plage de température du thermocouple de type "E" va de -200° à 900°CLa plage de température des thermocouples de type "T" de -250° à 350°CLa plage de température du thermocouple de type 'N' s'étend de 0° à 1250°CThermistances Les thermistances sont également appelées résistances thermosensibles et sont fabriquées avec des matériaux céramiques tels que des oxydes métalliques particuliers recouverts de verre. Le principe de fonctionnement de la thermistance est qu'une fois que la température augmente, sa résistance augmente.Capteur de thermistance Selon le principe, il est classé en deux types comme le coefficient de température positif (PTC) et le coefficient de température négatif (NTC). Dans un coefficient de température positif, lorsque la température du matériau augmente, alors la résistance sera augmentée alors qu'en NTC, la température diminue puis la résistance sera diminuée. La résistance de la thermistance augmentera lorsque la température augmente. Ce type de capteur de température présente un changement prévisible, précis et énorme dans le changement d'une variété de températures. L'énorme changement n'est rien mais la température sera reflétée rapidement avec précision. Les thermistances sont plus précises que les thermocouples. Ces capteurs sont fabriqués avec des polymères ou des céramiques. Thermostats Ce type de capteur comprend un segment bimétallique conçu en utilisant deux métaux différents comme le nickel, l'aluminium, le cuivre ou le tungstène. Ces métaux peuvent être liés entre eux pour former un bilame. Le principe de fonctionnement principal du thermostat dépend de la dissemblance au sein du coefficient de dilatation linéaire des métaux. Ainsi, cela les pousse à produire un mouvement mécanique à cause de l'augmentation de la chaleur.ThermostatLe bilame est utilisé comme interrupteur électrique dans les commandes thermostatiques. La large utilisation de ceci est de contrôler les éléments chauffants de l'eau chaude dans les chaudières, les réservoirs de stockage d'eau chaude, les fours ; systèmes de refroidissement par radiateur dans les véhicules, etc. RTD ou détecteur de température résistive La conception d'un détecteur de température résistive peut être réalisée à partir de métaux conducteurs précis comme le platine enfermé dans une bobine. La résistance électrique d'un RTD change lorsque la température change. Le RTD est également appelé thermomètre à résistance et calcule la température à travers la résistance de l'élément du RTD en utilisant la température.Les détecteurs de température RTDRTD ou à résistance sont la feuille métallique des thermistances et ce sont le type de capteurs de température le plus exact et le plus cher. Les RTD ont des PTC (coefficients de température positifs) cependant différents de la thermistance. La sortie de ceci est très linéaire, générant des mesures de température très précises. Les types courants de détecteurs de température résistifs sont conçus à partir de platine connu sous le nom de PRT ou Platinum Resistance Thermometer. Le type de capteur le plus fréquemment disponible est le Pt100, qui comprend une valeur de résistance typique telle que 100 à 0 °C. ICS à base de semi-conducteur Ces types de circuits intégrés à base de capteur de température sont disponibles en deux types différents, comme la température locale et le type numérique à distance. Le type IC de température locale est utilisé pour calculer leur température à travers les propriétés physiques du transistor. Le type numérique à distance est utilisé pour calculer la température extérieure du transistor. Les capteurs de température locaux utilisent les sorties analogiques ou numériques. Les sorties analogiques sont soit en courant, soit en tension, tandis que les sorties numériques peuvent être observées dans différents formats tels que SMBus, I²C, SPI et 1-Wire. Ces capteurs détectent la température sur les PCB. Un petit capteur de température comme le MAX31875 peut être utilisé dans différentes applications alimentées par batterie. Le fonctionnement des capteurs de température numériques à distance est similaire aux capteurs de température locaux qui utilisent les propriétés physiques du transistor. La principale différence est que le transistor est éloigné du circuit intégré du capteur. Certains FPGS et microprocesseurs comprennent un transistor de détection bipolaire pour calculer la température de la puce du circuit intégré. Thermomètres Un dispositif tel qu'un thermomètre est utilisé pour calculer la température des liquides, des solides ou des gaz. Comme son nom l'indique, il s'agit de la combinaison de deux termes tels que thermos et mètre où le thermo n'est rien d'autre que de la chaleur. Le thermomètre comprend un fluide tel que le mercure ou l'alcool dans le cylindre de verre. La quantité du thermomètre est proportionnellement linéaire à la température. Une fois que la température augmente, la quantité du thermomètre augmente également.Thermomètre Lorsque le fluide du thermomètre est chauffé, il augmente dans le tube mince. Ce thermomètre comprend une échelle calibrée qui spécifie la température. Le thermomètre comprend des numéros marqués à côté du tube de verre qui spécifie la température une fois que la ligne du mercure atteint ce point. Cette température peut être enregistrée dans ces échelles telles que Kelvin, Celsius ou Fahrenheit. Ainsi, il est toujours judicieux de noter pour quelle échelle le compteur est ajusté. Capteur de température sans contact Les capteurs de température de type sans contact ou sans contact n'entrent pas en contact avec la cible. Ainsi, ils calculent la température en utilisant le rayonnement de la source de chaleur. Le type courant de capteur sans contact est le capteur IR (infrarouge) et sa fonction principale est de détecter l'énergie de l'objet à distance et de générer un signe vers un circuit qui détecte la température d'un objet grâce à un plan d'étalonnage exact.Ces types de compteurs ne sont pas en contact direct avec la cible, et ils calculent la quantité de fraîcheur ou de chaleur tout au long du rayonnement émis à travers la source de chaleur. Les capteurs de température de type sans contact sont utilisés dans une large gamme. Dans la pandémie de Co-vid 19, il est utilisé pour tester la température des personnes. D'autres capteurs de température sont discutés ci-dessous. Capteur de température LM35 LM35 IC est un type de capteur de température qui génère un signal analogique comme un signal de sortie. La sortie de ce circuit intégré change en fonction de la température qui l'entoure. Ce type de circuit intégré est de très petite taille et bon marché également. La fonction principale de ce CI est de calculer la température n'importe où entre -55°C -150°C. L'interfaçage de ce CI peut être fait en utilisant n'importe quel microcontrôleur qui contient la fonction ADC. Ce circuit intégré peut être alimenté en fournissant une tension régulée de +5 V à la broche i/p et la broche GND peut être connectée au GND du circuit. Capteur de température infrarougeLe capteur de température IR détecte les signaux électromagnétiques allant de 700 nm à 14,000 XNUMX nm. Une fois que le spectre IR s'étend jusqu'à 1,000,000 14,000 XNUMX nm, ces capteurs ne calculent pas plus de XNUMX XNUMX nm. Le fonctionnement des capteurs infrarouges peut être effectué en concentrant l'énergie infrarouge générée par un objet sur des photodétecteurs. Ces photocapteurs transforment l'énergie en un signal électrique comparable à l'énergie infrarouge générée à travers l'objet. Parce que l'énergie infrarouge générée par n'importe quel objet peut être proportionnelle à sa température. Le signal électrique fournit une lecture précise de la température de l'objet. Les signaux IR sont fournis au capteur IR à travers une fenêtre en plastique. En général, le plastique ne permet pas aux fréquences IR de circuler à travers celui-ci ; les capteurs utilisent une forme transparente à des fréquences spécifiques. Ce matériau plastique filtre les fréquences inutiles pour protéger l'électronique du capteur IR de la saleté, de la poussière, etc. La connexion de ce capteur peut être effectuée dans les voitures à côté du thermostat en fonction des fabricants. Dans certains véhicules, il existe deux types de capteurs de température ; un capteur est utilisé pour transmettre les données du système moteur de la voiture vers l'unité de commande et un autre est utilisé de l'unité de commande au panneau de commande. Lorsque la température du moteur de la voiture change, la sortie de dissemblance potentielle de l'appareil peut également être modifiée et cela peut être calculé via l'unité de commande du moteur.Capteur de température du liquide de refroidissementUn capteur de température du liquide de refroidissement ou un ECTS (capteur de température du liquide de refroidissement du moteur) ou un capteur ECT est principalement utilisé pour mesurer la température du liquide de refroidissement dans le système de refroidissement qui donne un signe de la température émise par le moteur de la voiture. Le capteur de température du liquide de refroidissement fonctionne via l'ECU du véhicule en surveillant en permanence pour confirmer que le moteur de la voiture fonctionne à la température optimale ou non. Pour obtenir une lecture précise de la température de la voiture, l'ECU transmet une tension régulée vers le CTS. La résistance du capteur de température du liquide de refroidissement change tout au long de la température ; c'est ainsi que l'ECU surveille le changement de température. L'ECU utilise cette lecture pour calculer la température du liquide de refroidissement et à partir de là régule le mélange de carburant, l'injection de carburant, le moment de l'allumage et les commandes une fois que le ventilateur de refroidissement électrique est allumé/éteint. Ces données peuvent également être utilisées pour transmettre une lecture précise de la température du moteur sur le panneau de commande.Capteur de température du corps humainLa température du corps humain comme le MAX30205 est utilisée pour calculer la température du corps humain. Ce capteur est précis à 0.1°C sur une plage de mesure de 37°C à 39°C et une résolution de 16 bits. Ce capteur de température du corps humain dispose d'une alarme de surchauffe pour allumer le ventilateur via l'hystérésis de sortie du système d'exploitation. Ce capteur modifie les mesures de température sous forme numérique via un CAN et un sigma-delta. Le capteur de température MAX30205 dispose de trois lignes de sélection d'adresse utilisant 32 adresses pouvant être obtenues. La tension d'alimentation de ce capteur varie de 2.7 V à 3.3 V et le courant d'alimentation est de 600 µA et une interface protégée par verrouillage compatible I2C à utiliser dans diverses applications. Ce circuit intégré peut être utilisé dans un boîtier TDFN à 8 broches et fonctionne sur la plage de températures de 0 NC à + 50 NC.Avantages circuit en pont n'est pas requisLe temps de réponse est très rapideIl répond rapidement une fois que la température change plage de -200oC à +2500oCLes capteurs IC mesurent la température dans la plage de -200oC - 2500oC Le thermocouple n'utilise aucune puissance supplémentaire et ils sont très simples à concevoir et solides, moins coûteux, etc. Les RTD ont une grande précision, plus stable, plus linéaire par rapport au thermocoupleLe fonctionnement de la thermistance est très rapide et fournit une sortie plus élevée. Les capteurs IC ne sont pas chers, une sortie maximale et plus linéaire par rapport aux autres t ypes.InconvénientsLes inconvénients du capteur de température sont les suivants.Les inconvénients des thermocouples sont ; moindre stabilité, non-linéarité, basse tension, référence requise, sensibilité, etc. Les inconvénients de RTD sont ; cher, la résistance absolue est loess, la source de courant requise n'est pas forte par rapport au thermocouple. Les inconvénients de la thermistance sont ; source de courant requise, auto-échauffement, fragile, non-linéarité, support limité, etc. Les inconvénients du capteur IC sont ; le fonctionnement est lent, l'alimentation électrique requise, l'auto-échauffement, les configurations sont limitées, la température est jusqu'à 200oC, etc. , chauffage de radiateurs électriques, production d'aliments, éthylotest, etc. Certaines autres applications des capteurs de température incluent le transport, l'électricité et les services publics, le CVC, les échangeurs de chaleur, l'étalonnage et l'instrumentation, les processus industriels, le forage, les systèmes de chauffage, l'énergie, le laboratoire, etc. des capteurs sont utilisés pour contrôler la température d'un moteur et contrôler le fonctionnement du moteur. La température de forage peut être contrôlée par l'opérateur de forage dans les applications de la géothermie. Ces capteurs sont utilisés pour protéger les câbles électriques des brûlures causées par la surchauffe. La température de l'eau peut être vérifié par l'utilisateur afin que le chauffe-eau puisse être contrôlé pour économiser l'énergie. L'opérateur peut cont rol la température du roulement et de l'huile moteur La température ambiante peut être contrôlée par ce capteur en actionnant le système de refroidissement. Ainsi, il s'agit d'un aperçu du capteur de température et de son fonctionnement. Les capteurs de température sont principalement utilisés dans les appareils médicaux, les appareils de cuisson, les automobiles, les ordinateurs et autres types de machines.

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