دیجیتال ترموتر چیست؟

دماسنج دیجیتال یک دستگاه اندازه‌گیری دما است. دماسنج‌های دیجیتال در صنعت و خانه، در کاربردهایی ازجمله تهیه غذا، ساخت، آزمایش‌ها و روش‌های پزشکی و علمی استفاده می‌شود. دماسنج‌های دیجیتال با باتری تغذیه می‌شوند و نیازی به شارژ برق ندارند.

بااین‌حال همه باتری‌ها را نمی‌توان تغییر داد، برخی از دماسنج‌های دیجیتال این قابلیت را ندارند. قرائت عددی بر روی یک دماسنج دیجیتال، معمولاً تا یک رقم اعشار داده می‌شود، که آنها را دقیق‌تر از دماسنج‌های مایع می‌کند. در ادامه این مقاله از سایت بابا ادیسون به معرفی نحوه کار دیجیتال ترمومترها می‌پردازیم.

دماسنج‌های دیجیتال چگونه کار می‌کنند؟

ابتدا در دماسنج‌های قبلی یک لوله شیشه‌ای پر از مایعی وجود داشت که با افزایش دما، لوله را منبسط می‌کرد. همه ما فهمیدیم که چگونه کار می‌کند. سپس دماسنج‌های دو فلزی آمدند. آنها از یک نوار لایه‌ای از ۲ فلز با ضرایب انبساط مختلف ساخته‌شده‌اند که به‌صورت یک سیم‌پیچ شکل‌گرفته است.

هنگامی‌که سیم‌پیچ گرم شد، فلز منبسط شد و سیم‌پیچ مقدار کمی باز شد. این حرکت برای حرکت سوزنی که به دما اشاره دارد استفاده می‌شود. این یک مفهوم ساده است که اکثر مردم نیز آن را درک می‌کنند.

سنسورها و انواع دیجیتال ترمومترها

همه‌چیز از سنسورها شروع‌شده است. برخلاف دماسنج پر از مایع و دماسنج دو فلزی، یک دماسنج دیجیتالی به سنسور نیاز دارد. امروزه از ۴ سنسور حسگر محبوب استفاده می‌شود که شامل ترموکوپل، آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD یا PT100)، ترمیستورها و حسگرهای حالت‌جامد می‌باشند. همه این سنسورها در صورت تغییر دما، تغییر ولتاژ یا جریان و یا مقاومت ایجاد می‌کنند.

این سیگنال‌ها برخلاف سیگنال‌های دیجیتال، سیگنال‌های آنالوگ هستند. یک ترموکوپل دارای یک سیگنال mV خود تولیدشده است که متناسب با اختلاف دما بین دو انتهای آن است.RTD مقاومتی است که مقاومت خود را تقریباً خطی با دما تغییر می‌دهد. ترمیستور مقاومتی است که مقاومت خود را به‌صورت غیرخطی با دما تغییر می‌دهد. یک سنسور حالت‌جامد به نیروی خارجی نیاز دارد و ولتاژ خطی کوچکی متناسب با دما منتشر می‌کند.

به‌طورکلی دماسنج باید سیگنال سنسور را تحریک کرده و اندازه‌گیری کند. هر روش متفاوت است، اما نتیجه هرکدام از روش‌ها یک سیگنال الکتریکی است که متناسب با دما است. در ادامه این مقاله در سایت بابا ادیسون به توضیح مختصری در رابطه با هر یک از این دیجیتال ترمومترها می‌پردازیم.

دماسنج دیجیتال ترموکوپل و RTD

یک دماسنج ترموکوپل دیجیتال برای تعیین دما دو اندازه‌گیری را انجام می‌دهد. در مرحله اول دارای یک سنسور برای اندازه‌گیری دمای محل اتصال ترموکوپل به آن است که این به‌عنوان جبران اتصال سرد (CJC) شناخته می‌شود. در مرحله دوم، سیگنال mV از ترموکوپل را اندازه‌گیری می‌کند.

برای تعیین دمای انتهایی دور از دماسنج، دمای CJC را از سیگنال انتهای داغ کم می‌کند و سپس آن ولتاژ را به دما تبدیل می‌کند. دماسنج دیجیتال RTD نیز در اصل یک اهم‌متر است که مقاومت سنسور را اندازه می‌گیرد. برای انجام این کار، ولتاژ یا جریان تحریک بسیارکمی را به سنسور اعمال می‌کند و ولتاژ را در سراسر سنسور اندازه‌گیری می‌کند.

دماسنج دیجیتال ترمیستور و دیجیتال حالت‌جامد

یک دماسنج ترمیستور دیجیتال، ولتاژ یا جریان تحریک را به ترمیستور می‌دهد. ازآنجایی‌که تغییر مقاومت ترمیستور در مقایسه با مقاومت لیدها زیاد است، ترمیستور معمولاً یک اتصال ۲ سیم دارد. تحریک توسط ترمیستور به سیگنال ولتاژ تبدیل می‌شود و دماسنج سپس ولتاژ اندازه‌گیری شده را به دما تبدیل می‌کند.

یک دماسنج دیجیتالی حالت‌جامد نیز جریان تحریک را به سنسور می‌دهد و سیگنال خطی سنسور را اندازه‌گیری می‌کند. این دماسنج امروزه سنسور را تهویه می‌کند و خروجی آن را اندازه‌گیری الکتریکی می‌کند. این سیگنال، ولتاژ یا مقاومت، سیگنال آنالوگ است. در دماسنج این سیگنال به مبدل A به D (آنالوگ به دیجیتال) می‌رود. A به D سیگنال آنالوگ را به یک سری پالس (سیگنال دیجیتال) تبدیل می‌کند.

هنگامی‌که در دنیای دیجیتال، سیگنال با منحنی‌های مقاومت سنسور مطابقت داده می‌شود، CJC برای یک ترموکوپل اضافه می‌شود و سیگنال دیجیتال به درایو نمایشگر ارسال می‌شود که سیگنال دما را به سیگنال تبدیل می‌کند تا بخش‌های خاصی از نمایشگر را روشن کند. به این صورت است که شما می‌توانید دمای واقعی را قرائت کنید و بخوانید.

باتری و ساختار دیجیتال ترمومترها

باتری‌های دیجیتال ترمومترها از فلز ساخته‌شده و رنگ آن‌ها نقره‌ای و کوچک است. نوع باتری مورداستفاده برای تغذیه دماسنج سلول دکمه‌ای نامیده می‌شود. در زبان فنی به باتری LR41 معروف است. ولتاژ ۱.۵ ولت را در شرایط کاری عادی تأمین می‌کند. مقاومت بسیار خوبی در برابر نشتی دارند و می‌توان آن‌ها را برای مدت طولانی نگهداری کرد.

در محفظه پشت بدنه زیر کلاه قرار می‌گیرد. ازنظر ساختاری بدنه دماسنج در مقایسه با درپوش از پلاستیک کمی سخت تشکیل‌شده است. طول آن ۱۰۰ میلی‌متر است و عرض آن از پایین به بالا افزایش می‌یابد. پهن‌ترین قسمت نزدیک کلاهک و نازک‌ترین قسمت نزدیک نوک است. صفحه‌نمایش، مدارهای الکترونیکی، دکمه پاور و سایر قطعات را در خود جای‌داده است. مشخصات طراحی از شرکت سازنده‌ای به شرکت دیگر متفاوت است.

نتیجه‌گیری

دماسنج‌های دیجیتال بر این اصل تکیه می‌کنند که مقاومت الکتریکی فلز با دما تغییر می‌کند. دماسنج‌های دیجیتال با دماسنج‌های سنتی مانند دماسنج‌های مایع و دو فلزی متفاوت هستند زیرابه سنسور نیاز دارند. دماسنج‌های دیجیتال به دلیل سهولت در خواندن به‌تدریج جایگزین دماسنج جیوه‌ای معمولی می‌شوند. نکته دیگر آنکه این دماسنج‌های دیجیتال فاقد جیوه هستند.

این دماسنج‌ها دارای ترمیستور درون نوک آن هستند که برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شود. آنها نتایج سریع و بسیار دقیقی (دقیق‌تر از دماسنج‌های جیوه‌ای) را در محدوده دمای بدن ارائه می‌دهند. امیدواریم در این مقاله از سایت بابا ادیسون با انواع و نحوه عملکرد این دماسنج‌ها بیشتر آشنا شده باشید.