Lämpötila-anturit

Lämpötila-anturit ovat elektronisia komponentteja, jotka mittaavat lämpötilaa muuttamalla lämpötilan vaikutuksesta tapahtuvan fysikaalisen tai kemiallisen muutoksen sähköiseksi signaaliksi. Lämpötila-antureita on useita erilaisia, ja niiden toiminta perustuu erilaisiin fysikaalisiin periaatteisiin. Tässä selitetään kolme yleisintä lämpötila-anturityyppiä: termoelementit, RTD:t (Resistance Temperature Detectors) ja NTC-anturit (Negative Temperature Coefficient).

Termoelementit

Termoelementit perustuvat Seebeckin ilmiöön, joka tarkoittaa, että kun kaksi eri metallia liitetään yhteen ja niiden liitoskohta kuumennetaan, liitoskohdasta syntyy jännite, joka on suhteessa lämpötilaeroon metallien välillä. Termoelementti muodostuu kahdesta eri metallilangasta, jotka on liitetty yhteen päästään. Kun liitoskohta kuumenee, metallien välille syntyy jännite, joka voidaan mitata ja muuntaa lämpötilaksi.

Termoelementit ovat yleisiä lämpötila-antureita, koska ne ovat edullisia, kestäviä ja toimivat laajalla lämpötila-alueella. Niiden tarkkuus ei kuitenkaan ole yhtä hyvä kuin joillakin muilla lämpötila-anturityypeillä.

RTD-anturit (Resistance Temperature Detectors)

RTD-anturit perustuvat siihen, että metallin resistanssi muuttuu lämpötilan mukaan. Yleensä RTD-antureissa käytetään platinaa, koska sillä on hyvä resistanssin ja lämpötilan suhde sekä kemiallinen stabiilisuus. RTD-anturissa on ohut metallilanka tai kalvo, joka on kiinnitetty keraamiseen tai lasiseen substraattiin. Kun lämpötila muuttuu, metallilangan resistanssi muuttuu, ja tämä muutos voidaan mitata ja muuntaa lämpötilaksi.

RTD-anturit ovat tarkkoja ja toistettavia, mutta niiden toiminta-alue ei ole yhtä laaja kuin termoelementtien. Lisäksi ne ovat yleensä kalliimpia ja herkempiä mekaaniselle rasitukselle.

NTC-anturit (Negative Temperature Coefficient)

NTC-anturit ovat puolijohdeantureita, joiden resistanssi muuttuu lämpötilan mukaan. NTC-antureissa resistanssi vähenee, kun lämpötila nousee, mikä on päinvastainen käyttäytyminen kuin metallisilla RTD-antureilla. Yleisimmin käytetty materiaali NTC-antureissa on metallioksidikeramiikka, kuten titaanidioksidi. NTC-anturi voi olla esimerkiksi ohut keramiikkapala tai pieneen lasikapseliin suljettu materiaali.

Kun lämpötila muuttuu, NTC-anturin resistanssi muuttuu eksponentiaalisesti. Tämä resistanssin muutos voidaan mitata ja muuntaa lämpötilaksi. NTC-antureita käytetään laajalti, koska ne ovat edullisia, kompakteja ja tarjoavat hyvän tarkkuuden ja herkkyyden matalissa ja keskisuurissa lämpötiloissa.

Kuitenkin NTC-antureiden toiminta-alue ei ole yhtä laaja kuin termoelementtien, ja niiden lämpötila-resistanssi-käyrä ei ole lineaarinen, mikä voi vaikeuttaa tarkkojen mittausten tekemistä koko toiminta-alueella.

Yhteenveto:

Lämpötila-anturit mittaavat lämpötilaa muuttamalla lämpötilan aiheuttamaa fysikaalista tai kemiallista muutosta sähköiseksi signaaliksi. Yleisimmät lämpötila-anturityypit ovat termoelementit, RTD-anturit ja NTC-anturit. Näiden antureiden toiminta perustuu erilaisiin fysikaalisiin periaatteisiin, ja niillä on erilaisia etuja ja haittoja eri sovelluksissa. Valittaessa lämpötila-anturia on tärkeää ottaa huomioon sovelluksen vaatimukset, kuten lämpötila-alue, tarkkuus, herkkyys, kustannukset ja mekaanisen rasituksen kestävyys.