معلومات عن المستشعر: مستشعر درجة الحرارة المقاوم الحراري

معلومات عن المستشعر: مستشعر درجة الحرارة المقاوم الحراري

تُعدّ درجة الحرارة كمية فيزيائية وثيقة الصلة بحياة الإنسان وعمله. ولتحسين جودة الحياة والعمل، نحتاج إلى مراقبتها باستخدام أجهزة متخصصة. ومن هنا جاء اختراع مستشعر درجة الحرارة. يعمل مستشعر درجة الحرارة على تحويل درجة الحرارة غير الكهربائية إلى إشارة كهربائية. وهناك أنواع عديدة منه، من أكثرها شيوعًا مستشعر المقاومة الحرارية، ومزدوجة الحرارة، ومستشعر درجة الحرارة المتكامل، وغيرها. سنتناول اليوم في هذا المقال شرحًا لمستشعر المقاومة الحرارية.

المقاومة الحرارية

مستشعر درجة الحرارة المقاوم هو نوع من أجهزة قياس الحرارة التي تعتمد على مبدأ تغير قيمة مقاومة الموصل أو شبه الموصل بتغير درجة الحرارة. ويمكن توصيل هذا المستشعر بجهاز إرسال درجة الحرارة، حيث تُحوّل درجة الحرارة إلى إشارة تيار قياسية لتحقيق مراقبة فورية لدرجة الحرارة المحيطة. وتنقسم مستشعرات درجة الحرارة المقاومة إلى فئتين: المقاومة الحرارية المعدنية والمقاومة الحرارية شبه الموصلة.

1. المقاومة الحرارية للمعادن

يستخدم مستشعر المقاومة الحرارية المعدنية مبدأ تغير قيمة مقاومة الموصل المعدني بتغير درجة الحرارة لقياسها. تُصنع المقاومات الحرارية المعدنية في الغالب من معادن نقية، وأهمها حاليًا البلاتين والنحاس. كما يمكن تصنيعها من مواد أخرى مثل المنغنيز والروديوم والكربون.

(1) المقاومة الحرارية للبلاتين

تتميز المقاومة الحرارية البلاتينية بدقة عالية في قياس درجات الحرارة واستقرار ممتاز، مما يجعلها مادة مثالية لتصنيع المقاومات الحرارية. يعتمد مبدأ عمل عنصر المقاومة البلاتينية على تغير قيمة مقاومة سلك المقاومة البلاتينية تبعًا لتغير درجة الحرارة. يمكن استخدامها لقياس درجات الحرارة في نطاق يتراوح بين -200 و800 درجة مئوية. من مزاياها: أداء كهربائي مستقر، وعلاقة خطية تقريبًا بين درجة الحرارة والمقاومة، ودقة عالية.

(2) المقاومة الحرارية للنحاس

نظرًا لارتفاع تكلفة البلاتين، يُستخدم النحاس غالبًا كمادة مقاومة حرارية في المسوحات الهندسية العامة. وتتمثل الميزة الأبرز للنحاس في سعره المنخفض، وسهولة تنقيته، واستجابة خصائصه الحرارية الخطية الجيدة في نطاق -50 إلى 150 درجة مئوية. أما عيبه، فهو أن مقاومته الكهربائية لا تُقارن بمقاومة البلاتين. لذا، غالبًا ما تكون المادة المستخدمة في المقاومة الحرارية النحاسية رقيقة وطويلة، ذات قوة ميكانيكية ضعيفة وقصور حراري كبير. ويمكن استخدامها في درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية أو في بيئات عدائية. وعند استخدامها، تتأكسد بسهولة وتفتقر إلى الاستقرار. لذلك، لا يُمكن استخدام المقاومة الحرارية النحاسية إلا في بيئات ذات دقة قياس منخفضة ودرجات حرارة منخفضة (أقل من 100 درجة مئوية) وغير قابلة للتآكل.

2. الثرمستور شبه الموصل

الثرمستور شبه الموصل، ويُختصر اسمه إلى الثرمستور، هو نوع جديد من عناصر قياس درجة الحرارة شبه الموصلة. يُصنع الثرمستور من أكسيد معدني أو بلورة أحادية من الجرمانيوم أو السيليكون، وغيرها من المواد، ويتم تصنيعه وفقًا لعملية محددة. تُقسم الثرمستورات إلى ثلاثة أنواع: الثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة الموجب (PTC)، والثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة السالب (NTC)، ومقاومات درجة الحرارة الحرجة (CTR) التي تتغير قيمة مقاومتها عند درجة حرارة معينة. يُعد الثرمستور من نوع NTC الأكثر شيوعًا في الاستخدام حاليًا. ويختلف الثرمستور عن الثرمستورات المعدنية في النقاط التالية.

① معامل درجة حرارة الثرمستور أكبر بكثير من معامل درجة حرارة المقاومة الحرارية المعدنية، لذا فإن حساسية مقياس الحرارة شبه الموصل عالية جدًا.

٢- عند نفس درجة الحرارة، تكون مقاومة الثرمستور أكبر بكثير من مقاومة المعدن الحرارية. لذلك، فإن مقاومة سلك التوصيل لا تؤثر إلا قليلاً على خطأ القياس، مما يجعله مناسبًا للقياس عن بُعد.

③ إن عدم الخطية في منحنى درجة حرارة الثرمستور خطيرة للغاية، لذا فإن نطاق درجة حرارة القياس الخاص به أصغر بكثير من نطاق المقاومة الحرارية المعدنية، وعادة ما يكون 50-300 درجة مئوية.

④ إن أداء الثرمستور شبه الموصل غير مستقر بما فيه الكفاية، وقابلية التبادل ضعيفة، والدقة منخفضة، وهي عيوبه الرئيسية.

يُستخدم مستشعر درجة الحرارة المقاوم للحرارة على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي لقياس درجات الحرارة في نطاق يتراوح بين -200 درجة مئوية و+500 درجة مئوية، وذلك بفضل أدائه المستقر، وسهولة استخدامه، وموثوقيته العالية. في هذه الحالة، يمكن قياس درجات الحرارة المنخفضة حتى 1 كلفن (-272 درجة مئوية) ودرجات الحرارة المرتفعة حتى 1000 درجة مئوية، مما يلبي احتياجات الإنتاج الصناعي بشكل أساسي.

تلتزم شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة بتلبية متطلبات عملائنا باستخدام حلول الاستشعار.

من الواضح أن هذه إحدى أفضل الطرق التي يمكن استخدامها لأغراض تصنيع أجهزة الاستشعار الأصلية. إذا كنت ترغب في الحصول على أجهزة استشعار وأنظمة مراقبة بيئية أخرى، فعليك البحث عن المورّد المناسب الذي سيرشدك ويقدم لك ما يُفيد عملك. وللحصول على منتجات عالية الجودة، تفضل بزيارة شركة ريكا سينسورز.

تنشأ الروابط الفريدة بين تصنيع حلول أجهزة الاستشعار والعملاء عندما تجد طرقًا للتواصل على مستوى شخصي وتفاعلي يتجاوز مجرد المنتج.

أدركت شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة أنه إذا نجح هذا الأمر معنا، فسينجح مع الآخرين، لذلك أخذنا المنتج والبرنامج الحصريين وأعدنا تطويرهما ليكون في متناول العملاء بشكل أكبر.