LOS SIETE TIPOS BÁSICOS DE SENSORES DE TEMPERATURA
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Ya sea un termómetro o un termopar, diferentes tipos de sensores miden la temperatura. Aprende cómo funcionan varios tipos.
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La temperatura se define como el nivel de energía de la materia que puede evidenciarse por algún cambio en esa materia. Los sensores de temperatura vienen en una amplia variedad y tienen una cosa en común: todos miden la temperatura al detectar algún cambio en una característica física.
Los siete tipos básicos de sensores de temperatura discutidos aquí son termopares, dispositivos de temperatura resistivos (RTD, termistores), radiadores infrarrojos, dispositivos bimetálicos, dispositivos de expansión de líquidos, cambio de estado molecular y diodos de silicio.
1. termopares
Los termopares son dispositivos de voltaje que indican la temperatura al medir un cambio en el voltaje. A medida que aumenta la temperatura, el voltaje de salida del termopar aumenta, no necesariamente de forma lineal.
A menudo, el termopar está ubicado dentro de un escudo de metal o cerámica que lo protege de la exposición a una variedad de entornos. Los termopares revestidos de metal también están disponibles con muchos tipos de recubrimientos exteriores, como el teflón, para un uso sin problemas en ácidos y soluciones cáusticas fuertes.
Los termopares miden el cambio de voltaje y significan la temperatura.
2. Dispositivos de temperatura resistiva
Los dispositivos de temperatura resistiva también son eléctricos. En lugar de usar un voltaje como lo hace el termopar, aprovechan otra característica de la materia que cambia con la temperatura: su resistencia. Los dos tipos de dispositivos resistivos con los que tratamos en OMEGA Engineering, Inc., en Stamford, Connecticut, son dispositivos metálicos de temperatura resistiva (RTD) y termistores.
En general, los RTD son más lineales que los termopares. Aumentan en una dirección positiva, y la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Por otro lado, el termistor tiene un tipo de construcción completamente diferente. Es un dispositivo semiconductor extremadamente no lineal que disminuirá su resistencia a medida que aumente la temperatura.
Los dispositivos resistivos cambian de resistencia a medida que cambia la temperatura.
3. Sensores infrarrojos
Los sensores infrarrojos son sensores sin contacto. Como ejemplo, si sostiene un sensor infrarrojo típico en el frente de su escritorio sin contacto, el sensor le indicará la temperatura del escritorio en virtud de su radiación, probablemente 68 ° F a temperatura ambiente normal.
En una medición sin contacto de agua helada, medirá ligeramente por debajo de 0 ° C debido a la evaporación, lo que reduce ligeramente la lectura de temperatura esperada.
Los sensores infrarrojos son sensores sin contacto.
4. Dispositivos bimetálicos
Los dispositivos bimetálicos aprovechan la expansión de los metales cuando se calientan. En estos dispositivos, dos metales están unidos entre sí y unidos mecánicamente a un puntero. Cuando se calienta, un lado de la tira bimetálica se expandirá más que el otro. Y cuando se orienta correctamente a un puntero, se indica la temperatura.
Las ventajas de los dispositivos bimetálicos son la portabilidad y la independencia de una fuente de alimentación. Sin embargo, generalmente no son tan precisos como los dispositivos eléctricos, y no puede registrar fácilmente el valor de la temperatura como con dispositivos eléctricos como termopares o RTD; pero la portabilidad es una ventaja definitiva para la aplicación correcta.
Los dispositivos bimetálicos son portátiles, pero generalmente menos precisos que los dispositivos eléctricos.
5. Termómetros
Los termómetros son dispositivos de expansión de líquidos bien conocidos. En términos generales, vienen en dos clasificaciones principales: el tipo de mercurio y el tipo orgánico, generalmente rojo, líquido. La distinción entre los dos es notable, porque los dispositivos de mercurio tienen ciertas limitaciones cuando se trata de cómo pueden transportarse o enviarse de manera segura.
Por ejemplo, el mercurio se considera un contaminante ambiental, por lo que la rotura puede ser peligrosa. Asegúrese de verificar las restricciones actuales para el transporte aéreo de productos de mercurio antes del envío.
El termómetro comúnmente conocido es otro sensor de temperatura.
6. Sensores de cambio de estado
Los sensores de temperatura de cambio de estado miden exactamente eso: un cambio en el estado de un material provocado por un cambio de temperatura, como en un cambio de hielo a agua y luego a vapor. Los dispositivos de este tipo disponibles comercialmente están en forma de etiquetas, gránulos, crayones o lacas.
Por ejemplo, se pueden usar etiquetas en trampas de vapor. Cuando la trampa necesita ajuste, se calienta; luego, el punto blanco en la etiqueta indicará el aumento de temperatura al volverse negro. El punto permanece negro, incluso si la temperatura vuelve a la normalidad.
Las etiquetas de cambio de estado indican la temperatura en ° F y ° C. Con este tipo de dispositivos, el punto blanco se vuelve negro cuando excede la temperatura mostrada; y es un sensor no reversible que permanece negro una vez que cambia de color. Las etiquetas de temperatura son útiles cuando necesita confirmación de que la temperatura no excedió un cierto nivel, quizás por razones de ingeniería o legales durante el envío. Debido a que los dispositivos de cambio de estado no son eléctricos como la tira bimetálica, tienen una ventaja en ciertas aplicaciones. Algunas formas de esta familia de sensores (laca, crayones) no cambian de color; las marcas hechas por ellos simplemente desaparecen. La versión de pellet se deforma visualmente o se derrite por completo.
Las limitaciones incluyen un tiempo de respuesta relativamente lento. Por lo tanto, si tiene un pico de temperatura que sube y baja muy rápidamente, es posible que no haya una respuesta visible. La precisión tampoco es tan alta como con la mayoría de los otros dispositivos más utilizados en la industria. Sin embargo, dentro de su ámbito de aplicación donde necesita una indicación no inversora que no requiere energía eléctrica, son muy prácticos.
Otras etiquetas que son reversibles funcionan con un principio bastante diferente utilizando una pantalla de cristal líquido. La pantalla cambia de color negro a un tono marrón o azul o verde, dependiendo de la temperatura alcanzada.
Por ejemplo, una etiqueta típica es toda negra cuando está por debajo de las temperaturas detectadas. A medida que aumenta la temperatura, aparecerá un color en, por ejemplo, el punto de 33 ° F, primero como azul, luego verde y finalmente marrón a medida que pasa a través de la temperatura designada. En cualquier dispositivo de cristal líquido en particular, generalmente verá dos puntos de color adyacentes: el azul ligeramente debajo del indicador de temperatura y el marrón ligeramente arriba. Esto le permite estimar la temperatura como, digamos, entre 85 ° y 90 ° F.
Aunque no es perfectamente preciso, tiene las ventajas de ser un indicador pequeño, resistente y no eléctrico que actualiza continuamente la temperatura.
Los sensores de temperatura de cambio de estado miden un cambio en el estado de un material provocado por un cambio de temperatura.
7. diodo de silicio
El sensor de diodo de silicio es un dispositivo que se ha desarrollado específicamente para el rango de temperatura criogénica. Esencialmente, son dispositivos lineales donde la conductividad del diodo aumenta linealmente en las regiones criogénicas bajas.
La conductividad de un diodo de silicio aumenta linealmente en las regiones criogénicas bajas.
Independientemente del sensor que seleccione, es probable que no funcione por sí solo. Dado que la mayoría de las opciones de sensores se superponen en el rango de temperatura y precisión, la selección del sensor dependerá de cómo se integrará en un sistema.
