84

‫و ترانزیستورهاي حرارتي‬ ‫سنسورهاي دما‬





‫4-1 گرما ودما‬

‫كم يت فيزي كي كه ما آن را گر ما مي ناميم ي كي‬

‫از ا شكال خمت لف ا نرژي ا ست و م قدار گر ما مع موال‬

‫برحسب واحد ژول سنجيده ميشود.مقدار گرمايي كه‬

‫در يك شي موجودا ست قا بل ا ندازه گريي مني با شد‬

‫اما مي توان تغيريات گرماي مو جود در يك شي كه‬

‫بر ا ثر ت غيري د ما و يا ت غيري در حا لت فيزي كي‬

‫( جامد به مايع، مايع به گازف يك شكل كريستايل‬

‫به شكل كريستايل دي گر) اجياد ميشود ا ندازه گريي‬

‫كرد.‬

‫ب نابراين از ا ين جن به د ما م يزان گر ما براي‬

‫ماده است تاوقيت كه حالت فيزيكي آن بدون تغيري‬

‫باقي مباند.‬

‫ارتب اط بني دما و انرژي گرمايي بسيار شبيه به‬

‫ارتباط بني سطح ولتاژ وانرژي الكرتيكي است.‬

‫سن سورهاي د ماي را يج متا ما واب سته به تغيريا تي‬

‫ه ستند كه مهراه با ت غيريات د ماي ماده به و جود‬

‫به‬ ‫مي آ يد. ترانسيديو سرهاي ا نرژي الكرتي كي‬

‫ا نرژي گر ماي جر يان ع بوري از يك هادي ا ستفاده‬

‫مي كن ند ا ما ترانسديو سرهاي گر مايي به ا نرژي‬

‫الكرتيكي به طور مستقيم اين تبديل را اجنام مني‬

‫ده ند وم طابق با قوانني ترمودينام يك نيازم ند‬

‫تغيريات دمايي براي عمل كردن هستند بدين گونه‬

‫كه در دماي باالتر گرما مي گريد و در دماي پايني‬

‫تر اين مقدار گرما را ختليه مي كند.‬





‫4-2 نوار بي متال‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫آشكارس اازي حرارت اي در م اوارد متن اوعي مانن اد‬

‫آ شكار كردن آ تش سوزي، گر مايش تا يك حد م عني‬

‫و يا ت شخيص ع يب در يك سردكننده مورد ا ستفاده‬

‫قرار مي گريد . ساده ترين نوع سن سور حرار تي از‬

‫نوع بي م تال ا ستكه ا صول كار آن در شكل به‬

‫تصوير كشيده شده است. تركيب فوق شامل دو نوار‬

‫فلزي از دو جنس خمتلف است كه با نقطه جوش و يا‬

‫پرچ كردن در دو نقطه به يكديگر متصل شده اند.‬

‫جنس فلز دو نوار به گونه اي انتخاب مي شود كه‬

‫ضرايب انبساطي خطي آهنا با يكديگر تفاوت زيادي‬

‫دا شته با شند. م قدار انب ساط يا ضريب انب ساط‬

‫خ طي ع بارت ا ست از خارج ق سمت ت غيري م قدار طول‬

‫مهه ف لزات‬ ‫براي‬ ‫به ت غيري د ما و ا ين م قدار‬

‫م قداري ا ست مث بت بدين م عين كه با ا فزايش د ما‬

‫طول نوار افزايش مي يابد. مقادير ضريب انبساط‬

‫را براي چند نوع فلز بر حسب واحاد 01*‪ k‬بياان‬

‫كرده است.‬

‫مخيدگي پديده آمده در نوار بي متال را مي توان‬

‫و سط هر يك از ا نواع ترانسديو سرهاي جا به جايي‬

‫كه در ف صل مورد برر سي قرار گر فت ت شخيص داد‬

‫اما اغلب اوقات از خود نوار بي متال براي راه‬

‫ا ندازي كنتاك تهاي يك كل يد ا ستفاده مي شود‬

‫ومع موال خود بي م تال يك از كنتاك تهاي كل يد‬

‫هم در‬ ‫بي م تال ه نوز‬ ‫نوار‬ ‫نوع را يج‬ ‫ا ست.‬

‫ا نواعي از متو ستاهتا مورد ا ستفاده قرار مي گريد‬

‫اگر چه بي متال در آهنا به صورت حلزوني پيچيده‬

‫شده است. اين شكل بي متال باعث افزايش حساسيت‬

‫بي م تال مي شود چون حسا سيت بي م تال با طور‬

‫نوار ب ستگي م ستقيم دارد. در صورتي كه حمدوده‬

‫مي با شد م قدار ا حنراف‬ ‫كم‬ ‫د ما وت غيريات آن‬

‫دقيقتا متناسب با تغيري دما خواهد بود.‬

‫اتاهتا داراي مشخصا نا‬

‫اه اامطلوب‬ ‫ايا نا‬

‫ان اوع ترموسا‬

‫هي سرتزيس ه ستند به طوري كه به ع نوان م ثال‬

‫‪ 20c‬ساخته شاده‬ ‫ترموستاتي كه براي مقدار دماي‬

‫ممكن است در ‪ 22c‬باز شود.‬









‫نوار بي م تال كه ت شكيل شده از دو نوار‬ ‫شكل‬

‫كه با نقطه جوش و يا ميخ پرچ به يكديگر‬ ‫فلزي‬

‫متصل شده اند. مع موال براي اينكه حساسيت نوار‬

‫بي م تال ن سبت به ت غيريات د ما بي شرت شود آن را‬

‫با طول بيشرت ساخته وسپس به صورت حلقه اي فنري‬

‫در مي آور ند و يا آن را به صورت قر صهاي ف لزي‬

‫روي يكديگر جوش مي دهند.‬

‫م قادير انب ساط خ طي براي چ ند نوع ف لز-م قدار‬

‫انبساط بايسيت در عدد10 ضارب شاوند. باه دليال‬

‫بي م تال داراي‬ ‫اين كه دو ف لز ت شكيل ده نده‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫مقاادير انبسااط مسااوي نيساتند باا تغيريدماا‬

‫مهانگو نه كه در شكل م شخص شده ا ست. نوار بي‬

‫متال دچارمخيدگي مي شود.‬

‫ضااااااريب‬ ‫ضااااااريب فلز/آلياژ‬ ‫فلز/آلياژ‬

‫انبساط‬ ‫انبساط‬

‫7.2‬ ‫برنج‬ ‫4.2‬ ‫آلومينيم‬

‫58.0‬ ‫كرم‬ ‫9.1‬ ‫برنز‬

‫6.1‬ ‫مس‬ ‫2.05.1‬ ‫كنستانتني‬

‫201‬ ‫آهن‬ ‫6.2‬ ‫‪Invar‬‬

‫6.1‬ ‫منگنز‬ ‫3.1‬ ‫منيزمي‬

‫09.0‬ ‫پالتني‬ ‫4.1‬ ‫نيكل‬

‫0.1‬ ‫فوالد زنگ‬ ‫56.0‬ ‫نقره‬

‫7.2‬ ‫نزن‬ ‫34.0‬ ‫تانتاليم‬

‫6.2‬ ‫قلع‬ ‫تنگسنت‬

‫روي‬

‫وجمددا در ‪ 18c‬بسته شود ايان خاصايت ممكان اسات‬

‫با عث نو سان مشخ صات ق طع وو صل ترمو ستات و كاهش‬

‫كارآيي توموستات شود. به عنوان مثال اگر براي‬

‫كنرتل د ماي ا تاقي از چنني ترمو ستاتي ا ستفاده‬

‫واها شا‬

‫اد اد و‬ ‫كا‬ ‫اا در اد مطلا‬

‫اوب انرتل‬ ‫حا‬ ‫شا‬

‫اود دما‬

‫ترموستات فقط در حد كليد قطع ووصل عمل خواهد‬

‫كرد. با ا ستفاده از يك امل نت ت سريع كن نده مي‬

‫توان تاحدودي اثر هيسرتزيس را كاهش داد. تسريع‬

‫كننده در واقع شامل يك مقاومت با م قدار ز ياد‬

‫است كه نزديك بي متال نصب مي شود.اصول كار به‬

‫اين ترتيب است كه وقيت كنتاكتهاي ترموستات گرم‬

‫كن نده ا تاق و صل مي شوند جر ياني از مقاو مت‬

‫ت سريع كن نده ع بور مي كن ند به طوري كه سرعت‬

‫گرم شدن ترمو ستات ترمو ستات بي شرت از سرعت گرم‬

‫شدن حميط خوا هد بود. براي ا طال بي شرت از مشخ صات‬

‫كنتاكتهاي سويچ مطالعه مناييد.‬

‫ساختار فوق با عث مي شود ق بل از آن كه ا تاق به‬

‫د ماي مورد ن ظر بر سد ترمو ستات ق طع ك ند. سپس‬

‫جريان در مقاومت تسريع كننده قطع مي شود وبعد‬

‫شود‬ ‫مي‬ ‫سريعرت از ا تاق خ نك‬ ‫از آن ترمو ستات‬

‫بگو نه اي كه ع مل و صل شدن ترمو ستات سريعرت از‬

‫آن چه با يد ات فاق مي اف تد به هر ج هت ا ستفاده‬

‫از ت سريع كن نده مي توا ند من جر به ر سيدن به‬

‫درجه حرارت مورد نظر به گونه اي يكنواخت شود.‬

‫هم اك نون ترمو ستاهتاي ح ساس تري ساخته شده كه‬

‫به وسيله ترميستور عمل مي كند.‬

‫بي م تال در ا شكال فيزي كي مت نوعي‬ ‫نوار هاي‬

‫ساخته مي شوند و خب صوص نوع دي سكي آن كاربرد‬

‫زياد دارد زماني كه تغيري دمايي رخ مي دهد يك‬

‫ديسك ا زنوع بي متال به طور ناگهاني قوس دار‬

‫مي شود كه باعث مي شود بدون هيچ واسطه اي يك‬

‫ت غيري شكل ف نري براي صفحه ات فاق بيف تد. ا ين‬

‫اساس كار سويچهاي حرارتي است كه براي جلوگريي‬

‫ازات الكرتونيكا ما‬

‫اي اورد‬ ‫ازايش گرما‬

‫ااي اهيا‬ ‫از افا‬

‫ا ستفاده قرار ميگريد.ا ين سويچهاي حرار تي را‬

‫هاي آ لومينيمي (ه يت‬ ‫به خ نك كن نده‬ ‫مي توان‬

‫سينك) موتورهاي كوچك،ترانسفورمرها، كرتي وبرقي‬

‫و ساير وسايلي كه به نوعي در آهنا احتمال گرم‬

‫شدن بيش از حد و جود دارد و داراي سطحي ف لزي‬

‫هستند چسبانيد.‬

‫سويچهاي حرار تي به دو شكل در حا لت عادي از‬

‫‪(N.C‬‬ ‫)‪ (N.O Normally Open‬و در حالات عاادي بساته‬

‫)‪ Normally closed‬قابل هتيه مي ب اشند وانتخاب يكي‬

‫از اين دو نوع بستگي به اين دارد كه آيا سويچ‬

‫حرارتي بايسيت باال رفنت دما و يا پايني آمدن دما‬

‫را آ شكار ك ند. سويچهاي حرار تي از پيش تن ظيم‬

‫هيسرتزيسي در حدود ‪ 3-5c‬از دو‬ ‫شده داراي نوسان‬

‫طرف نقطه دماي مورد نظر هستند چون در آهنا از‬

‫ت سريع كن نده ا ستفاده ن شده ا ست. براي كنرتل‬

‫دق يق بي شرت مي توان از ترمو ستاهتايي ا ستفاده‬

‫كرد كه داراي طول بي متال بيشرتي هستند وطبعا‬

‫هيسرتزيس ونوسان از تنظيم در آهنا كمرت است.‬

‫مهه انواع نوارهاي بي مت ال با عنصر حساس طويل‬

‫كه در ترمو ستاهتا مورد ا ستفاده قرار مي گريد‬

‫باي سيت در فوا صل ز ماني م عيين تن ظيم جمدد شوند‬

‫مهواره د رم عرض ت غيريات‬ ‫بي م تال‬ ‫نوار‬ ‫ز يرا‬

‫تدرجيي خزش قرار ميگريد و این تغيريات روي تنظيم‬

‫ترموستات تاثري مي گذارند.‬





‫4-3 انبساط مایع وگاز‬

‫اصول قدميي تر سنجش بر اساس دما انبساط مايعات‬

‫ا ستوار ا ست ودر كل يدهاي ف شار از ا صول كاري‬

‫دما سنج جيوه اي معمويل استفاده شده است. ساده‬

‫نوع برگرف ته از دما سنج‬ ‫ترين سن سور از ا ين‬

‫جيوه اي است كه در ون لوله موبني آن دو الكرتود‬

‫سيمي جاسازي شده است به دليل اينكه جيوه فلزي‬

‫هادي و در دماي معمويل مايع است. زماني كه سطح‬

‫ج يوه به الكرتود هايي كه م كان آ هنا ب ستگي به‬

‫مي ر سد از طر يق الكرتود ها‬ ‫باالتر دارد‬ ‫د ماي‬

‫مداري الكرتيكي اجياد مي شود.‬









‫بدين وسيله ميتوان رسيدن به دماي از پيش تعيني‬

‫شده اي را ت شخيص داد ا ما ت نها براي يك ع مل‬

‫سويچ از آن ا ستفاده مي شود و را هي براي ت غيري‬

‫د ماي سويچ در آ هنا و جود ندارد. اگر چه ميتوان‬

‫از سطح جيوه براي تغيري فركانس يك مدار نوساني‬

‫ا ستفاده كرد و بر پا يه آن يك سي ستم ت شخيص‬

‫د ماي تنا سيب ا جياد كرد ويل ا ين روش ب ندرت مورد‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫اساتفاده قرارماي گاريد. سنساورهايي ك اه باراي‬

‫ا ندازه گريي د ما و براي غري از ع مل سويچ مورد‬

‫ا ستفاده قرار مي گريد ع مدتا از نوع الكرتوني كي‬

‫ه ستند واز قط عاتي مان ند ترموكو پل وترمي ستور‬

‫در آ هنا ا ستفاده مي شود واز قط عاتي كه برا ساس‬

‫انبساط مكانيكي كار مي كنند و تنها در كارهاي‬

‫قطع ووصل استفاده ميشود.‬

‫معمويل ترين آهنا نوع پيشرفتهاي از دماسنج خمزني‬

‫است كه بسيار هم رايج است و داراي قسمت حساسي‬

‫ا ست كه شامل خمز ني پر از مايع ا ست وتو سط يك‬

‫لو له مويني به كل يد ف شاري و صل ا ست.الزم ني ست‬

‫خمزن حت ما ج يوه با شد وا مروزه در‬ ‫مايع درون‬

‫مواردي ا ز نوعي تركييب به ع نوان مايع منب سط‬

‫شونده استفاده مي شود.‬

‫به دل يل اين كه در مواردي باي سيت خمزن مايع در‬

‫فاصله دورتري قرار گريد واتصال الكرتيكي هم الزم‬

‫ندارد مي توان از ا ين و سيله براي كاربرد در‬

‫حميطهاي خطرناك استفاده كرد ومتناسب با آن نوع‬

‫مايع را هم انت خاب كرد. طول لو له مت صل كن نده‬

‫خمزن به سوئيچ فشاري بايسيت تاحدي باشد كه حجم‬

‫مايع ا شغال كن نده آن ت نها خبش كوچكي از ح جم‬

‫ك لي مايع با شد. ز يرا د ماي مايع دا خل لو له‬

‫مويني هم روي فشار تاثري خواهد داشت.‬

‫ا ستفاده از هوا و يا هر گاز بي ا ثر بي جاي‬

‫مايع باعث افزايش حساسيت و دقت دماسنج مي شود‬

‫ويل سويچ ف شاري باي سيت بتوا ند به ف شارهاي خي لي‬

‫ك مرت از آن چه تو سط مايع منب سط شده اع مال مي‬

‫شود پاسخ دهد.‬

‫ي كي از ضعفهاي سي ستم فوق به طور ك لي بر ا ين‬

‫ا ست كه خمزن ح ساس باي سيت داراي ح جم منا سيب از‬

‫اك‬‫ايت كوچا‬‫اي بايسا‬‫اابراين منا‬‫اد و بنا‬‫اايع باشا‬‫ما‬

‫با شد. عالوه برآن به دل يل اين كه ا ين ح جم ماده‬

‫منبسط شونده بايسيت مهراه با نوسانات دماي حميط‬

‫گرم وسرد شود براي عمل شدن اين تغيريات زماني‬

‫توان ند‬ ‫مني‬ ‫منا سيب الزم ا ست و خمازن دما سنجها‬

‫سريعا از ت غيريات د ما پريوي ك ند. ضروري ني ست‬

‫سنسور فشار يك قطعه قطع و وصل كننده باشد وبا‬

‫ا ستفاده از يك د يافراگم كه به يك پتان سيومرت‬

‫مت صل ا ست و يا ترانسديو سر پيزوالكرت يك و يا‬

‫‪ LVDT‬مي توان سنسور دماي مايع خمزني را به يك‬

‫ا بزار دق يق ا ندازه گريي د ما ت بديل كرد ويل در‬

‫چنني ا بزاري كاربرد هاي ز يادي‬ ‫صورت ا ين‬ ‫هر‬

‫ندارد.‬

‫4-4 ترموكوپلها‬

‫تئوري‬

‫از ترموكوپل مهواره به عنوان عنصر حس كننده در‬

‫سن سور حرار تي و يا سويئچ حرار تي ا ستفاده مي‬

‫كاري ترموكوپ لذ برا ساس دو ف لز‬ ‫شود. ا صول‬

‫غريمشابه است كه بني آهنا نقطه اتصال كوچكي اجياد‬

‫شده و با ت غيري د ماي حميط پتان سيل نق طه ات صال‬

‫ت غيري مي ك ند. پتان سيل نق طه ات صال براي يك‬

‫نق طه ات صال قا بل ا ندازه گريي ني ست ا ما ز ماني‬

‫كه دو نق طه ات صال در يك مدار قرار گري ند به‬

‫يك از دو نق طه ات صال در د ماي‬ ‫هر‬ ‫كه‬ ‫طوري‬

‫قرار دا شته با شد آن گاه‬ ‫با دي گري‬ ‫مت فاوت‬

‫ول تاژي در حد چ ند مي لي و لت بني آن دو نق طه‬

‫اجياد مي شود.‬

‫در صورتي كه دو نق طه ات صال در حمي طي با د ماي‬

‫يك سان قرار دا شته با شد ول تاژ مز بور ا فزايش‬

‫خوا هد يا فت تا اين كه به م قدار هنايي ول تاژ‬

‫بر سد. منحين مشخ صه منو نه ن شاندهنده ا ين ا ست كه‬

‫ترموكو پل به دل يل رف تار غريخ طي مشخ صه وحا لت‬

‫باالتر از د ماي نق طه‬ ‫كه در دما هاي‬ ‫معكو سي‬

‫بازگشت براي مشخصه پيش مي آيد تنها در فاصله‬

‫دمايي حمدودي داراي كاربرد مفيد است.‬

‫ترموكوپل از اثر سي يك استفاده مي كنند كه از‬

‫نظر تئوري بيانگر معادله ‪ EMF‬زير است:‬

‫‪E  a  b  c‬‬

‫فلز/آلياژ ضااااااريب فلز/آلياژ ضااااااريب‬

‫انبساط‬ ‫انبساط‬

‫3.3-‬ ‫كنستانتني‬ ‫0.1‬ ‫آلومينيم‬

‫88.1‬ ‫آهن‬ ‫0..1‬ ‫مس‬

‫2.1‬ ‫موليبدن‬ ‫0..1‬ ‫منگنز‬

‫0.54‬ ‫سيليكن‬ ‫0.0‬ ‫نيكل‬

‫8.0‬ ‫تنگسنت‬ ‫..1‬ ‫نقره‬

‫در اين معادله ‪ c,b,a‬ثابتهايي هستند كه به نوع‬

‫فلزات به كار رفته در ترموكوپل بستگي دارند و‬

‫اختالف دماي بني آهناست. اگر اتصال نقطه سرد‬

‫در ‪ 0C‬نگهداشته شود آنگاه معادلاه ‪EMF‬خواهاد‬

‫شد.‬

‫‪E  aT 2  T‬‬



‫كه در آ»ن ثاب تهاي ا ندازه گريي شده براي زوج‬

‫فلزها هستند و ‪ T‬اختالف دما مي باشد. در دمااي‬

‫پايني تر ازدماي نقطه انتقاايل مقادار ‪ a‬معماوال‬

‫كوچك است به طاوري كاه ‪ EME‬تقريباا باه طاور‬

‫مستقيم متناسب با اختالف دماست.‬

‫‪ ‬اثر پلي تي ير كه بعدا تعريف خواهد شد بر‬

‫عكس اثر سي بك است و‬

‫‪ ‬ا ثر ك لوين خي لي ك مرت شناخته شده ا ست و‬

‫مربوط به ‪ EMF‬توليد شده در يك هادي بادون‬

‫هادي‬ ‫چنني‬ ‫نق طه ات صال دو ف لزي ا ست. در‬

‫ا ختالف د ما بني دوق سمت خمت لف يك هادي با عث‬

‫اجياد ‪ EMF‬در آن مي گردد/‬

‫و قيت جر يان الكرتي كي در يك هادي كه دو ان تهاي‬

‫ما شا‬ ‫ااوت نگهداشا‬

‫اته اي اوند‬ ‫آن د ردو دما‬

‫ااي متفا‬

‫برقرار مي شود مقدار گرما از هادي متصاعد مي‬

‫شود كه م قدار آن متنا سب با حاصل ضرب جر يان و‬

‫گراديان حرارتي است.‬

‫‪ ‬هر مدار عملي شامل يك ترموكوپل داراي بيش‬

‫از دو نق طه ات صال از ف لزات مت فاوت خوا هد‬

‫بود و مدارات باي سيت بگو نه اي طرا حي شوند‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫ك اه تن اها اتص ااالت م اورد نظ ار در دماه ااي‬

‫متفاوت قرار گريند.‬

‫خرو جي يك ترموكو پل داراي دام نه كوچكي ا ست به‬

‫طوري كه براي اختالف دماي ‪ 10C‬مقدار خروجاي در‬

‫حمدوده چ ند مي لي و لت مي با شد و م قادير منو نه‬

‫نريوي حمركه الكرتوموتوري )‪ (EMF‬براي چناد منوناه‬

‫ف لز و آل ياژ در حالتي كه ف لز دوم ج فت ف لز‬

‫ترموكو پل پال تني با شد آورده شده ا ست. م قادير‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫‪ EMF‬اخ اتالف دم اا ب اراي س اه ن اوع م ااده راي اج‬

‫ات. از اناا‬

‫اواع‬ ‫ات شاا‬

‫اده اساا‬ ‫ترموكوپاا‬

‫ال فهرساا‬

‫ترموكوپلهاي فوق نوع مس كنستانتان عمدتا براي‬

‫حمدوده دما هاي پايني تر و نوع پال تني/ رادمي براي‬

‫دما هاي باالتر مورد ا ستفاده قرار مي گريد. به‬

‫دل يل اين كه ول تاژ خرو جي ترموكو پل پايني ا ست‬

‫سيگنال خرو جي ترموكو پل تقو يت دام نه‬ ‫باي سيت‬

‫شود‬

‫م گر در مواردي كه از ترموكو پل به مهراه يك‬

‫د ما‬ ‫گريي‬ ‫براي ا ندازه‬ ‫مرت ح ساس‬ ‫مي لي و لت‬

‫ا ستفاده مي شود.ا گر ن ياز به ا ين با شد كه از‬

‫خرو جي ترموكو پل براي راه ا ندازي چ يزي بي شرت‬

‫تراز حر كت عقر به ا ستفاده شود در ان صورت الزم‬

‫ا ست با ا ستفاده از يك تقو يت كن نده عمل ياتي‬

‫ات ‪DC‬‬‫ااپر آن را تقويا‬‫اده چا‬‫ات كننا‬‫اا تقويا‬‫ويا‬

‫ك نيم. نوع تقو يت كن نده اي كه الزم ا ست باي سيت‬

‫بدقت انت خاب شود ز يرا باي سيت داراي پا يداري‬

‫جريان شتيت مطلوبي باشد مگر اينكه امكان تنظيم‬

‫جمدد تقويت كننده به طور مكرر فراهم باشد. در‬

‫چنني شرايطي تقو يت كننده چاپر براي اغلب موارد‬

‫ترجيح داده مي شود.‬

‫در صااورتي كااه الزم باشااد يااك عماال كلياادي‬

‫رو شن/ خاموش اجنام شود ترموكوپل بايسيت به مهراه‬

‫يك كنرتل كننده كه از مدار امشيت تريگر استفاده‬

‫مي كند به كار برده شود زيرا بايسيت توسط امشيت‬

‫تري گر با ياس نق طه كار به گو نه اي م يزان شود‬

‫كه بتوان دماي سويچ را از پيش تنظيم كرد.‬

‫مدار مع مويل داراي خا صيت تقو يت كن ندگي ا ست.‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫زيارا حمادوده هياا خروجيهااي ترموكوپال قابال‬

‫مقايسه با پتانسيل هاي اتصال در مدارات تقويت‬

‫كن نده ا ست. سعي در ا ستفاده ازورودي هاي خي لي‬

‫كوچك براي عمل سويچ مهواره به مشكالتي در مورد‬

‫هيسرتزيس و حساسيت منجر مي شود.‬

‫امت ياز خاص ترموكوپ لها ا ين ا ست كه ق سمت حس‬

‫كن نده آن خود شان خي لي كو چك ا ست وام كان ا ين‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫هسات كاه ترموكوپلاها در فضااهاي خيل اي كوچاك‬

‫جا سازي شوند و ب توان پا سخ منا سيب را ن سبت به‬

‫ت غريات سريع د ما دريا فت كرد. طبي عت الكرتوي كي‬

‫وروش كار به صورتي ا ست كه مدارات الزم براي‬

‫خوا ندن خرو جي ترموكو پل را مي توان در فا صله‬

‫دورا ز خود سن سور ن صب كرد. باي سيت تو جه دا شتكه‬

‫در هر جا كه يك هادي ف لز با يك هادي ف لزي‬

‫ديگر متاس داشته باشد اثرات ترموكوپل ظاهر مي‬

‫شود به گو نه اي كه ا ختالف دما هاي مو جود در‬

‫مدار چاپي ن يز ميتوان ند با عث ت غيري در م قدار‬

‫ولتاژ خروجي ترموكوپل هايي بشوند كه ولتاژشان‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫باا آهناا قابال مقايساه اسات. بناابراين شالك‬

‫ساختمان تقويت كننده هايي كه براي ترموكوپلها‬

‫ا ستفاده مي شوند ب سيار م هم ا ست و به نوعي‬

‫تنظيم صفر نياز دارند.‬





‫كاربرد عملي‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫ترموكوپل اها در ص انعت م اوارد اس اتفاده زي اادي‬

‫دار ند به طوري كه به ع نوان ي كي از مهمرت ين‬

‫ق سمتهاي سن سور هاي د ما به كار مي رو ند. از‬

‫ميان بسياري از تركيبات ممكن فلزات براي تشكيل‬

‫ترموكو پل ت نها ت عداد ك مي از آ هنا داراي رف تار‬

‫خ طي منا سب ومقاو مت قا بل تو جه در مقا بل د ماي‬

‫زياد هستند.‬





‫یادداشتها‬

‫نوع ‪ S‬با استفاده از %10 پالتني %10 آلياژ رادمي‬

‫و پال تني خالص به ع نوان ف لز دوم ساخته مي شود.‬

‫نوع ‪ R‬با استفاده زا %.7 پالتني،%10 آلياژ رادمي‬

‫و پال تني خالص به ع نوان ف لز دوم ساخته مي شود.‬

‫نوع ‪ j‬يا كوپل –كرمل-آلومال) باا اساتفاده از‬

‫آلياژ هاي ني كل- كرم وني كل- الومين يوم ساخته‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫ميشاود. ناوع ‪ T‬ياا كوپال ماس كنساتانتان باا‬

‫ا ستفاده از آلياژ هاي مس و مس- ني كل ساخته مي‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫شاود.ناوع ‪ E‬و ياا كوپال كارم-كنساتانتان باا‬

‫استفاده از آلياژهاي نيكل-كرم ومس-نيكل ساخته‬

‫مي شود.‬

‫راجرت ين ا نواع ترموكوپ لها به مهراه حروف كد‬

‫مربوط به آهنا‬

‫توضيحات‬ ‫‪Mv‬‬ ‫حمدوده‬ ‫فلزات به كار‬ ‫كد‬

‫بازاي هر‬ ‫دما‬ ‫رفته‬

‫‪100c‬‬

‫اش‬‫اه پوشا‬ ‫ااج با‬‫احتيا‬ ‫‪0.645 0-1400c‬‬ ‫‪ptRh/pt‬‬ ‫‪s‬‬

‫سراميكي دارد‬

‫اش‬‫اه پوشا‬ ‫ااج با‬‫احتيا‬ ‫‪0.647 0-1400c‬‬

‫سراميكي دارد‬ ‫‪PtRh/Pt‬‬

‫ايژن‬‫ايله اكسا‬‫اه وسا‬ ‫با‬

‫862.5‬ ‫‪0-800c‬‬

‫ايب اي‬

‫ما‬ ‫ايدها آسا‬‫واسا‬ ‫‪4.095 0-1100c‬‬ ‫‪Fe/CuNi‬‬

‫بيند‬ ‫772.4‬ ‫‪+400c‬‬

‫بااا عواماال ازيااه‬ ‫‪NiCr/NiAl‬‬

‫كن نده وخور نده متاس‬ ‫تا 002- 731.6‬

‫نداشته باشد‬ ‫‪Cu/CuNi‬‬

‫مااورد اسااتفاده در‬

‫حمدوده دماي كم‬

‫داراي ول تاژ خرو جي‬

‫‪NiCr/CuNi‬‬

‫بيشرت‬

‫اين موارد شامل دو گروه هستند انواع فلز پايه‬

‫مان ند آ هن-كن ستانتان وا نواع ف لزات مر غوب‬

‫مانند پالتني رادمي-پالتني. ترموكوپلهاي ازجنس فلز‬

‫مر غوب ا ين نام گذاري به دل يل مقاو مت آ هنا در‬

‫مقا بل مهه ا سيدها شناخته شده ا ست در دما هاي‬

‫بالرت كاربرد دار ند ا ما ول تاژ خرو جي آ هنا كم‬

‫اوگريي از خرابيناشا‬

‫اي از‬ ‫اه منظا‬

‫اور جلا‬ ‫اسا‬

‫ات وبا‬

‫اش كاا‬

‫ارد.‬ ‫ايت آهناا‬

‫اا را روكاا‬ ‫اكسيدشاا‬

‫ادني بايساا‬

‫ترموكوپ لهايي كه از ف لز آ هن به ع نوان ي كي از‬

‫دو جنس سيم ا ستفاده مي كن ند باي سيت در مقا بل‬

‫زنگ زدن وبه طور كلي هر نوع اكسيداسيون حمافظت‬

‫شوند. تفاوهتاي بني اندازه گريي دما با ترموكوپل‬

‫مورد‬ ‫مهواره‬ ‫گريي د ما‬ ‫و دي گر و سايل ا ندازه‬

‫تاييد قرار مني گريد. اندازه گريي توسط ترموكوپل‬

‫مهواره به صورت يك اندازه گريي تفاضلي است بدين‬

‫صورت كه ا ختالف د ماي بني ات صال سرد با مهان‬

‫يا ات صال‬ ‫گرم و‬ ‫ات صال مر جع ياد ماي ات صال‬

‫اندازه گريي را حماسبه مي كند. اگر هيچ كدام از‬

‫ف لزات مورد ا ستفاده در ترموكو پل از مهان جنس‬

‫رابط نباشند دوجمموعه اتصال جديد‬ ‫فلز كابلهاي‬

‫به وجود خواهد آمد.‬

‫جداول مورد استفاده براي ترموكوپل از مهان جنس‬

‫فلز كابلهاي رابط نباشند دو جمموعه اتصال جديد‬

‫به وجود خواهد آمد.‬

‫جداول مورد استفاده براي ترموكوپل با اين فرض‬

‫هتيه شده اند كه اتصال مرجع مهواره د ردمااي ‪0C‬‬

‫قرار دارد.‬

‫در عر صه صنعت ا ين فرض ب ندرت واقع يت پ يدا مي‬

‫فوق‬ ‫هاي‬ ‫براي اين كه داده‬ ‫ك ند و ب نابراين‬

‫كارايي داشته ب اشد بايسيت جربان سازيهايي اجنام‬

‫شود به طوري كه قرائت خروجي ترموكوپل براساس‬

‫د ماي حقي قي نق طه مر جع ات صال ترموكو پل صورت‬

‫بگريد.‬

‫روش مع مول جربان سازي ات صال سرد را مي توان در‬

‫ق سمت تقو يت كن نده/ خرو جي ا بزار به كاربرد‬

‫براي ت شخيص د ما در ات صال و يا ات صاالت مر جع از‬

‫يك سي م پيچ فلزي و يا يك ترميستور استفاده مي‬

‫شود وخروجي حاصل از اين سنسور به منظور تصحيح‬

‫ا ثر به يك طب قه مجع كن نده دا خل ا بزار اع مال‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫ميشاود. ايان روش باراحيت در اهيازات جمهاز باه‬

‫ميكروكنرت لر تو سط يك جدول ت صحيح م قادير كه در‬

‫يك حافظه ‪ ROM‬نگهداري مي شود قابل اجنام ساات‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫اماا در روشاهاي قادميي آناالوف عمال فاوق باا‬

‫استفاده از يك طبقه مجع كننده اجنام مي شد.‬

‫بايسيت توجه دشت كه تصحيح فوق كه بايسيت اعمال‬

‫شود با تو جه به مشخ صات كابلي ا ست كه جزو‬

‫متعل قات ترموكو پل ا ست. ت عويض كا بل فوق با‬

‫كابلي از جنس ديگر به عنوان مثال اضافه كردن‬

‫طول كابل ترم وكوپل به وسيله يك كابل مسي باعث‬

‫مي شود عوا مل ت صحيح در ن ظر گرف ته شده در دا خل‬

‫ا بزار ا ندازه گريي صحت واعت بار خود را از د ست‬

‫بده ند ز يرا اك نون دو ات صال جد يد به ات صاالت‬

‫ترموكوپلي اوليه اضافه شده اند.‬

‫اگر چه ترموكوپلها براي اندازه گريي دقيق ايده‬

‫كه ات صال و يا‬ ‫آل ني ستند مع مولرت ا ين ا ست‬

‫ات صاالت مر جع در د ماي وا حدهاي مر جع قرار داده‬

‫شوند. حالت نقطه ذوب يخ واحد مرجع با استفاده‬

‫از اتصاالت سرد پله تي تر در ‪ 0C‬نگهداشاته ماي‬

‫شود برعكس ا ثر ترموك پل وسن سورهاي دق يق براي‬

‫د ماي مر جع مان ند نوعي فانو سي با ا ستفاده از‬

‫انب ساط حا صل از ت غيريات حا لت آب به يخ كار مي‬

‫كنند.‬

‫روش ااري تثبيت نقطه مرجع صفر بدين صورت بود‬

‫كه از يك فال سك خال كه از خم لوط آب و يخ پر شده‬

‫بود ا ستفاده مي شد مت نها در ا ندازه گريي با‬

‫ا ين روش اختالف هاي ز يادي پيش مي آ مد و احت ياج‬

‫به دقت اندازه گريي زيادي داشت.‬

‫ايراد عمده اي كه اين روش در بر دارد اين است‬

‫كه از درون خي چال خارج مي شود غال با در د ماي‬

‫‪ 15 C‬و يا كمرت است وآب اطراف آن د رحدود دمااي‬

‫‪ 5C‬است بنابراين نقطه اتصال مرجاع مطمئناا در‬

‫د ماي ا شتباه قرار دارد و ضمنا مهني د ما هم به‬

‫مقدار قابل توجهي تغيري خواهد كرد.‬

‫خم لوط آب و يخ در صورتي منا سب ا ست كه آب عاري‬

‫اد ويا‬

‫اخ از آب‬ ‫ادني ناخالصا‬

‫اي باشا‬ ‫ما‬

‫از اواد معا‬

‫يكنواخيت تشكيل شده باشد يخ به صورت پودر باشد‬

‫وحا لت ت كه ت كه ندا شته با شد يخ به مدت ز مان‬

‫شكل‬ ‫به‬ ‫بوده و‬ ‫با آب‬ ‫متاس‬ ‫توجهي در‬ ‫قا بل‬

‫يك نواخيت هبم زده شود ونق طه ات صال مر جع يا يخ‬

‫متاس نداشته باشد.‬

‫سي ستم مر جع جع به داغ از يك ب لوك آلومين يومي‬

‫حم كم ت شكيل شده كه ح فره اي در آن در يل كاري‬

‫شده و ات صال مر جع در ان ح فره قرار داده مي‬

‫شود. د ماي ب لوك ثا بت باقي مي ما ند ومع موال در‬

‫دمايي است كه به مقدار كايف از دماي حميط باالتر‬

‫و در ناحيه دماي ‪ 55-65 C‬قرار دارد. توساط ياك‬

‫گرم كن نده د ماي ب لوك سريعا تا سطح پا يدارش‬

‫باال برد مي شود وز ماني كه د ما به سطح كنرتل‬

‫شده ر سيد گرم كن نده خاموش مي شود. از ا ين‬

‫زمان به بعد دما تسوط يك ترميستور و يك عنصر‬

‫گرم كن نده كه در يك حل قه با يك تقو يت كن نده‬

‫قرا ردارد كنرتل مي شود. اه يزات ج نب ترموكو پل‬

‫باي سيت داراي مداراتي با شد كه با ا ضافه كردن‬

‫ول تاژ كوچكي به خرو جي ترموكو پل قرا ئت ول تاژ‬

‫حاصل از افزايش دماي نقطه مرجع را تصحيح كند.‬

‫روش دي گر كه به صورت غريف عال ا ست. ع بارت ا ست‬

‫كه از جا سازي نق طه مر جع در يك ب لوك ف لزي به‬

‫صورتي كه بلوك فلزي كامال عايق كاري شده باشد.‬

‫در شرايط فوق ت غيريات د ما ف قط با ك ندي ز ياد‬

‫اجام مي شود.سنسور ديگر داخل بلوك به اهيزات‬

‫وصل است وسيگنال تصحيح براي دماي اتصال مرجع‬

‫را توليد مي كند.‬

‫ات صاالت بني ترموكو پل وسي ستم قرا ئت ا ندازه گريي‬

‫داراي امه يت ا ست. ز ماني كه فا صله بني ترموكو پل‬

‫وا بزار ا ندازه گريي قا بل تو جه با شد باي سيت از‬

‫كاب لهاي را بط يا جربان سازي براي ات صال ا ين‬

‫دوا ستفاده كرد. ا ختالف بني ا ين دو در ا ين ا ست‬

‫كه سيمهايي كه براي طوالني كردن ا ستفاده مي‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫شاود از امهاان جانس مااده اي هساتندك ه باراي‬

‫ترموكو پل ا ستفاده شده ا ست و مي توا ند در مهان‬

‫دما هاي مورد ا ستفاده قرار گريد. كاب لهاي جربان‬

‫سازي از مواد ارزان قي مت ا ستفاده مي ك ند و‬

‫فقط تاا دمااي حمايط ‪ 80C‬قابال اساتفاده اناد.‬

‫كاب لهاي جربان سازي باي سيت با نوع ترموكو پل‬

‫مورد ا ستفاده تطب يق شده با شد و هر دو ا ين‬

‫كاب لهاي طوالني كردن و جربان سازي باي سيت تا‬

‫پالريته مناسب متصل شوند.‬

‫كابلهايي كه با استاندارد انگليسي )2591.3481‪(BS‬‬

‫تول يد مي شوند متام از رمز گذاريهايي ا ستفاده‬

‫مي كن ند كه در آن سيم من في به ر نگ آ بي ا ست.‬

‫اما د ركابلهاي ‪ US ANSI‬سيم قرمز باراي منفاي‬

‫اتانداردهاي آملا‬

‫ااني‬ ‫اتفاده اي كننا‬

‫اد در اسا‬ ‫ما‬ ‫اسا‬

‫مشخصات ‪ DIN‬سيم قرمز براي قطب مثبات اسات. در‬

‫هر حال از رنگ ديگر براي پالريته خمالف استفاده‬

‫مي شود به دل يل اين كه رنگ هاي سيمها به صورت‬

‫بني املللي استاندارد نشده اند حتما بايسيت نام‬

‫كشور مبدا سازنده كابل طوالني كردن وكابل جربان‬

‫سازي وسفارش دهنده كابلهاي مبدا آملان ممكن است‬

‫اا ااخته اده باشا‬

‫اند‬ ‫شا‬ ‫فا‬ ‫با‬

‫اراي اروش در آمريكا سا‬

‫وازكدهاي ‪ ANSI‬در آهنا استفاده باشد.‬

‫هر نوع ترموكوپلي كه مورد استفاده قرار گرفته‬

‫با شد باي سيت براي ج لوگريي از متاس م ستقيم مواد‬

‫ترمو كوپلي با ف لزات ذوب شده گاز هاي داغ و يا‬

‫گاز ها وماي عات ا جياد كن نده خوردگي م طابق با‬

‫كاربرد اتصال اندازه گريي به وسيله غالف و روكش‬

‫مناسب پوشيده شوند. در بعضي كاربردها خبصوص در‬

‫مواردي كه الزم است پاسخ سريعي دريافت شود مثال‬

‫در مورد ا ندازه گريي د ماي گاز مي توان ات صال‬

‫اندازه گريي را بدون روكش نصب كرد‬

‫ا گر چه د ر صورتی که گاز با عث اي جاد خوردگی‬

‫شود منی توان اتصال را خارج از روکش نصب کرد و‬

‫عايق‬ ‫نوع رو کش‬ ‫فوق باي ستی از‬ ‫جای ر وش‬ ‫به‬

‫به طوری که يا کامال ا زن ظر‬ ‫کرد.‬ ‫ا ستفاده‬

‫الکرتيکی عايق باشد و يا از نوع زمين بوده به‬

‫طوری که ات صال با رو کش ات صال کا مل دا شته‬

‫با شد. نوع اخ ير در مقا بل مواد خور نده دارای‬

‫حفاظت خوبی است و به طور قابل مالحظه ای دارای‬

‫پاسخ سريعی است.‬

‫شده باي ستی در‬ ‫کامال رو کش‬ ‫نوع کا بل‬ ‫هر دو‬

‫قرار‬ ‫مورد ا ستفاده‬ ‫باال‬ ‫حميط های دارای ف شار‬

‫مواد ت شکيل ده نده را يج د‬ ‫جدول‬ ‫گير ند. در‬

‫ر ساخت رو کش ترموکو پل برای م صارف صنعتی لي ست‬

‫شده ا ست. رايجرت ين نوع رو کش برای ا ندازه گ يری‬

‫ترموکوپ لهای خم صوص حوض ف لز مذاب ع لی اخل صوص‬

‫برای آلياژهای روی سرب از جنس آليااژ باا %.7‬

‫کرم می باشند. در حميطهايی که با اکسيد سولفور‬

‫سروکار دار ند به ع نوان م ثال گاز های حا صل از‬

‫هبرت از‬ ‫نزن‬ ‫فوالد ز نگ‬ ‫يا ن فت‬ ‫سوخت ذ غال و‬

‫برای رو کش‬ ‫می ده ند و‬ ‫جواب‬ ‫آلياژ های ني کل‬

‫ترموکو هپای از جنس ف لزات جن يب باي ستی از مواد‬

‫سراميکی استفاده کرد.‬

‫مورد ا ستفاده درکاب لهای را بط‬ ‫کدهای رن گی‬

‫طوالنی کردن وکاب لهای جربان سازی در انگ ليس و‬

‫امريکا وآملان‬

‫آملان‬ ‫امريکا‬ ‫انگليس‬ ‫کد‬

‫الف:کابلهای طوالنی کردن‬

‫-‬ ‫ارغوانی‬ ‫قهوه ای‬ ‫‪E‬‬

‫-‬ ‫ارغوانی‬ ‫قهوه ای‬ ‫بيرونی‬

‫-‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬

‫آبی‬ ‫سياه‬ ‫سياه‬ ‫مثبت‬





‫منفی‬

‫بيرونی‬

‫سبز‬ ‫سفيد‬ ‫زرد‬ ‫‪J‬‬

‫قرمز‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬ ‫مثبت‬

‫سبز‬ ‫زرد‬ ‫قرمز‬

‫منفی‬





‫بيرونی‬

‫قرمز‬ ‫زرد‬ ‫قهوه ای‬ ‫‪K‬‬

‫سبز‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬ ‫مثبت‬

‫قهوه ای‬ ‫آبی‬ ‫آبی‬

‫منفی‬





‫بيرونی‬

‫قرمز‬ ‫آبی‬ ‫سفيد‬ ‫‪T‬‬

‫قهوه ای‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬ ‫مثبت‬





‫منفی‬

‫اهای اربان اازی- اوع ‪ U‬ارای فلا‬

‫ازات‬ ‫با‬ ‫نا‬ ‫سا‬ ‫جا‬ ‫ب:کابلا‬

‫جنيب،نوع ‪ vx‬جهت فلزات پايه‬

‫سفيد‬ ‫سبز‬ ‫سبز‬ ‫‪U‬‬

‫قرمز‬ ‫سياه‬ ‫سفيد‬ ‫بيرونی‬

‫سفيد‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬

‫مثبت‬





‫منفی‬

‫قرمز‬ ‫قهوه ای‬ ‫سفيد‬ ‫‪VX‬‬

‫سبز‬ ‫قرمز‬ ‫آبی‬ ‫مثبت‬





‫منفی‬

‫4-5 سنسورهای مقاومت فلزی )‪(metal-resistance sensors‬‬

‫متام هادي های ف لزی دارای ا ين خا صيت ه ستند که‬

‫مهگام با تغيير دما مقاومت ويژه آهنا نيز تغيير‬

‫می کند.‬

‫توضيحات‬ ‫ماکزيمم ‪c‬‬ ‫مواد‬

‫ب ستگی به ا ين دارد که‬ ‫008-005‬ ‫فوالد نرم‬

‫ا يا حتت نورد سرود يا‬

‫ارار‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫ناا اورد گاا ارم قااا‬ ‫0001‬ ‫کرم آهن %.7‬

‫گ يرد.قابل يت اکسيد شدن‬

‫دارد.‬ ‫اوالد زنا نا‬

‫اگ ازن‬ ‫فا‬

‫م اورد اس اتفاده در قلا‬

‫اع‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫و يا سرب مذاب قابل يت‬

‫اکسيدشدن دارد.‬

‫008‬ ‫استيل7/70‬

‫مقاوم ات زي ااد درمقابا‬

‫ال‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫اکسيداسيون وخوردگی‬

‫0011‬ ‫اينکو ئل (آل ياژ‬

‫از اين ماده نبايستی در‬

‫حماايط حاوياکسيدسااولفور‬

‫نيکل)‬

‫استفاده کرد.‬

‫مورد ا ستفاده در رو کش‬

‫0051‬ ‫سيليکون کابايد‬

‫بيرونی، مقاوم در مقابل‬

‫شوک حرار تی. می توا ند‬

‫0091-0061‬ ‫سراميک آلومينا‬

‫اکسيده شود.‬

‫مورد ا ستفاده درف لزات‬

‫جن يب،دارای مقاو مت ز ياد‬

‫در مقا بل مواد شيميايی‬

‫است‬

‫واين تغيير در مقاومت ويژه به نوبه خود باعث‬

‫تغيير در مقاومت هادی ميشود. جدول اين مطلب را‬

‫يک‬ ‫هادی در‬ ‫تو ضيح داده ا ست.تغي ير مقاو مت‬

‫حمدوده وسيع دمايی نسبت به خروجی ترموکوپل خطی‬

‫تر است.‬

‫ا گر چه در دما های باالتر مشخ صه ن سبت به خط‬

‫مستقيم دارای احنراف است.‬

‫جدول مقاومت ويژه وتغيير مقاومت با دما‬

‫يک سيم با سطح مقطع يکنواخت به مساحت ‪،A‬طول ‪s‬‬

‫و مقاومت ويژه ‪ p‬دارای مقاومت ‪ R‬اسات کاه باا‬

‫رابط زير بيان می شود:‬

‫‪R=pS/A‬‬

‫تغي ير ذ يل روی‬ ‫‪ oC‬‬ ‫با ا فزايش د ما به م قدار‬

‫ميدهد:‬

‫ا فزايش می يا بد که در‬ ‫‪S‬‬ ‫طول سيم به م قدار‬

‫ان م قدار انب ساط طولی سيم ا ست. سطح مقطع سيم‬

‫به مقدار 07 افزايش می يابد کاه در آن ‪ A‬ساطح‬

‫مقطع سيم در ‪ 0C‬است مقاومت ويژه باه مقادار ‪p‬‬

‫افزايش می يابد کاه در آن ‪ p‬مقااوت وياژه و ‪a‬‬

‫ضريب دمای مقاومت ويژه می باشد.‬

‫در مورد اغ لب ف لزات م قدار انب ساط از مرت به‬

‫و ضريب د مای مقاو مت و يژه از مرت به‬ ‫1‪2 ‬‬

‫0‬ ‫5‬

‫1‪ K ‬‬



‫می باشد کاه در حادود 117 باار بازرگرت‬ ‫1‪4 103  k ‬‬



‫ا ست. به طوری که تغي يرات در اب عاد به م قدار‬

‫خي لی کمی روی مقاومت تاثير می گذارد. لذا می‬

‫توان از ضريب د مای مقاو مت و يژه مهان ند ضريب‬

‫کرد. ب نابراين راب طه‬ ‫د مای مقاو مت ا ستفاده‬

‫تغيير مقاومت به صورت زير خواهد بود:‬

‫) ‪R0  R0 (1  ‬‬



‫ن شانگر مقاو مت در د مای‬ ‫‪R‬‬ ‫که در راب طه فوق‬

‫ضريب د مای مقاو مت‬ ‫‪ a,0 0 C‬‬ ‫ن شانگر مقاو مت در‬ ‫‪R0 ,‬‬



‫ويژه ‪  ‬اختالف دما می باشد.‬

‫جدول ضرايب دمايی مقاومتی برای چند نوع فلز‬

‫3‪10 ‬‬ ‫ضريب‬ ‫فلز‬ ‫) 3‪(10 ‬‬ ‫ضريب‬ ‫فلز‬

‫3.4‬ ‫مس‬ ‫2.4‬ ‫آلومينيم‬

‫5.6‬ ‫نيکل‬ ‫5.6‬ ‫آهن‬

‫9.3‬ ‫نقره‬ ‫4.3‬ ‫پالتين‬

‫و لی د ست کم اين که مانندمشخ صه ترموک پل دارای‬

‫به‬ ‫پذيری ني ست. م قدار ا حنراف‬ ‫خا صيت برگ شت‬

‫قانون مک عب‬ ‫های‬ ‫و سيله ا ثر مر بع و مول فه‬

‫معاد له حادث شده ا ست و ا ين ا ثرات ت نها در‬

‫دما های باال م هم ه ستند د ر مورد اغ لب ف لزات‬

‫اولين ضريب تغيير مقاومت (آلفا) از نظر مقدار‬

‫به عدد372/1)66300.0( عدد انبساط ويژه طور عماده‬

‫کنس اانتان دارای مق اداری در ح ادود %10 مق ادار‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫تو سط برای ف لزات خالص بوده وم قدار فوق برای‬

‫مان گانين ح تی از ا ين هم پايين تر ا ست. هر دو‬

‫ماده فوق از آلياژهای مس نيکل ومنگنز هستند.‬

‫مانگانين حتی از اين هم پايين تر است. هر دو‬

‫ماده فوق آلياژهای مس ،نيکل ومنگنز هستند.‬

‫برای حمدوده های دماای نسابتا کوچاک و تاا ‪400c‬‬

‫تغي يرات مقاو مت ني کل و آلياژ های ني کل مورد‬

‫ا ستفاده قرار می گ يرد. برای حمدوده های د مای‬

‫باالتر به دل يل مقاو مت ب سيار باالتر آ هنا در‬

‫مقا بل اکسيدا سيون پال تين وآلياژ های آن منا سب‬

‫تر ه ستند. برای ا هداف ا ندازه گ يری سن سور‬

‫مقاومت را ميتوان به مهراه يک جمموعه سيمها که‬

‫د مای آن هم تغي ير می ک ند به يک پل ا ندازه‬

‫گيری وصل کرد.‬

‫يک مقاو مت پال تين به ا ين شکل را مي توان به‬

‫ع نوان يک ا ندازه گ ير د ما به کاربرد. دما سنج‬

‫استاندارد آزمايشگاه فيزيک ملی از نوع انبساط‬

‫گازی ا ست ا ما ا ين و سيله دما سنجی احت ياج به‬

‫که‬ ‫طوری‬ ‫به‬ ‫بردارد.‬ ‫تن ظيم ماهرا نه وز مان‬

‫ترموموتر های مقاو مت پالتي نی که با ا ستاندارد‬

‫اوان‬‫اه عنا‬‫اد با‬‫اده انا‬‫االيربه شا‬‫اازی کا‬‫ترمومرتگا‬

‫ا ستاندارد ثانو يه در سطح و سيعی ا ستفاده می‬

‫شود که اغلب به اشتباه نيمه استاندارد خوانده‬

‫می شود اندازه عنصر حسگر و ظرفيت‬

‫گرمايی آن باعث می شود پاسخ ترمومرت در مقايسه‬

‫با د ستگاه های از نوع کامال الکرتون يک مان ند‬

‫ترموکوپلها کندتر باشد.‬

‫اگرنياز به عمل سويچ کردن باشد ميتوان از يک‬

‫مدار پل که به يک تر مومرت مقاو مت پال تين و صل‬

‫شده ا ستفاه کرد و خرو جی ا ين م قدار را به يک‬

‫مدار از نوع حتريک متصل کرد. از اين روش بندرت‬

‫ا ستفاده می شود ز يرا تر مومرت از نوع م قاومتی‬

‫دارای اين مزيت است که پاسخ آن نسبت به انواع‬

‫دي گر تر مومرت ها خ طی تر ا ست و ضمنا ع مل سويچ‬

‫را ميتوان با اهيزات ارزانرتی اجنام داد.‬





‫دماسنج مقاومتی )‪(Resistance thermometer‬‬

‫دما سنج مقاو مت پال تين در گذ شته ت نها به ع نوان‬

‫يک ا ستاندارد آزماي شگاهی ا ستفاده می شد و لی‬

‫پي شرفتهايی که در ساختمان ا ين نوع دما سنجها‬

‫وبه طور کلی دماسنج های مقاومتی حاصل شده است‬

‫نوع دما سنجها در‬ ‫به ا ستفاده از ا ين‬ ‫من جر‬

‫زمي نه هايی شده ا ست که قبال ت نها ترموکوپ لها‬

‫در آن زمي نه کاربرد دا شتند خب صوص ب سياری از‬

‫فراي ندهای صنعتی که ز مانی الزم بود کامال کنرتل‬

‫شوند تا تغييرات دما در حدود ‪ 10c‬باشد اکناون‬

‫بايستی در حمدوده تغييرات بسيار کمرتی کار کند.‬

‫ا مروزه تاک يد بر کنرتل کيف يت ويکنوا خت بودن‬

‫حم صول نيازم ند ا ين ا ست کنرتل د ما در فرآي ند‬

‫تول يد خي لی بي شرت از گذ شته مورد تو جه قرار‬

‫گيرد.‬

‫ا گر چه ت عدادی از مواد صنعتی موجود ند که د‬

‫می‬ ‫قرار‬ ‫ستفاده‬ ‫موردا‬ ‫ردما سنجهای م قاومتی‬

‫گير ند و لی ف لز پال تين دارای ا ين امت ياز قا بل‬

‫توجه است که می توان از آن به عنوان ماده ای‬

‫برای استاندارد بين املللی دماا در حمادوده ‪270c‬‬

‫اتفاده ارد. از اوع ازمايشا‬

‫اگاهی‬ ‫نا‬ ‫کا‬ ‫تا‬

‫اا 066 اسا‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫دماسانج مقاومات پالتينای بارای کااليربه کاردن‬

‫دماسنجهای ديگر استفاده می شود اما حجم زيادی‬

‫از د ستگاه ا ندازه گ يری را به خود اخت صاص می‬

‫د هد. نوع مين ياتوری ا ين دما سنجها ن يز قا بل‬

‫هت يه ا ست که در آ هنا د قت مقاو مت پال تين مورد‬

‫توجه قرار گرفته و در ضمن جنس پالتين در مقابل‬

‫خوردگی حميط کار م قاوم ا ست. ا گر چه ني کل و مس‬

‫هم برای موارد خاصی در حمدوده های دمای پايين‬

‫تر ورد استفاده قرار می گيرد ولی پالتين دارای‬

‫ا ين امت ياز ا ست که به صورت کامال خالص قا بل‬

‫هت يه ا ست و در مقا بل خوردگی ن يز مقاو مت ز ياد‬

‫دارد مان ند ف لزات جن يب و ن سبت د ما/ مقاو مت د‬

‫ر مورد ا ين ف لز در حمدوده و سيعی از دما ها کامال‬

‫خ طی ا ست. در ضمن ا ين ف لز از ن ظر الکرتي کی و‬

‫م کانيکی ب سيار پا يدار ا ست به طوری که ا حنراف‬

‫م قدار مقاو مت ف لز با گذ شت ز مان دارای م قدار‬

‫بسيار جزئی است.‬

‫شده ا ند ا ستفاده از‬ ‫که با عث‬ ‫عوا مل دي گری‬

‫شا‬ ‫اين روز افا‬

‫ازون اود‬ ‫انجهای مقاوما‬

‫ات پالتا‬ ‫دماسا‬

‫پي شرفتهای سي ستمهای ا ندازه گ يری ا ست که در‬

‫آهنا استانداردهای باالی مبتنی بر سيستم مقاومت‬

‫پال تين و کاربری آ سانرت مرا عات شده ا ست.کاب لهای‬

‫را بط دما سنج مقاو مت پال تين را مي توان از جنس‬

‫کا بل م سی مع مولی در ن ظر گر فت واحت ياجی به‬

‫کابلهايی رابط جربان سازی منی باشد.‬

‫يک‬ ‫کاليربا سيون دما سنج مقاو مت پال تين ت نها‬

‫مرت به ا جنام می شود واحت ياجی به جربان سازی‬

‫ات صال سرد و يا ا ستفاده از روک شهای ترمو ستاتی‬

‫برای اي جاد يک ات صال مر جع منی با شد. ق سمت‬

‫ا ندازه گ يری دما سنج را مي توان ساده تر ساخت‬

‫ودر ضمن اي جاد طب قاتی ا ضافی به من ظور جربان‬

‫سازی ضرورتی ندارد.‬









‫مدار ساده پل وستون كه د ردماسنج مقاوميت مورد‬

‫ا ستفاده قرار مي گريد. م قادير مقاو مت كاب لهاي‬

‫‪ Rb,Ra‬نيز عاالوه بار مقاومات سنساور بايسايت در‬

‫اندازه گريي منظور شود.‬

‫ساختمان يک دماسنج صنعتی از نوع مقاومت پالتين‬

‫به طو ر ک لی م قاومرت و خ شن تر از نوع دما سنج‬

‫ات اه در اک آزمايشا‬

‫اگاه‬ ‫يا‬ ‫با‬ ‫پا‬ ‫سا‬

‫ايم ايچ ااز اسا کا‬

‫ا ستاندارد مورد ا ستفاده قرار می گ يرد. سيم‬

‫پيچ داخل يک حلزونی ويا حتت شعاع کوچکی پيچيده‬

‫شده ا ست و در هنا يت مهه حلزو نی دا خل يک مي له‬

‫توخالی از جنس آلومينا آب بندی شده است.‬

‫ا ندازه اب عاد چ نين و سيله ای را مي توان تا حد‬

‫قطر‪ 0.8mm‬وطول ‪ 5mm‬کوچاک در نظار گرفات و باا‬

‫داشنت ابعاد فوق و مشاهده دقيق مقاومت سيم پيچ‬

‫می توان دقتی تا حدود%10.0 را باه دسات آورد.‬

‫نوع دي گری از دما سنج صنعتی و جود دارد که در‬

‫ساختمان آن از فيلم های ال يه نازک پال تين روی‬

‫مواد سراميکی استفاده شده است که بر خالف نوع‬

‫سيم پيچی شده به صورت توليد انبوه قابل توليد‬

‫بوده وقيمت آن هم خيلی کمرت متام ميشود.‬

‫اين نوع دماسنجها برای بسياری از مصارف صنعتی‬

‫منا سب تر ند ا گر چه باي ستی در ا ستفاده از ا هنا‬

‫د قت کافی م بذول دا شت تا ال يه نازک پال تين در‬

‫مقا بل گاز ها و ماي عای که در جماورت ا هنا قرار‬

‫گيرد به صورت کاتاليستهای شيميايی عمل نکند.‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫مادار الکرتيکای ماورد اساتفاده بارای دماسانج‬

‫مقاو مت پال تين به صورت يک مدار پل ا ست و در‬

‫ب سياری از موارد کاربرد يک مداپل و ستون کافی‬

‫مر بوط به‬ ‫‪Ra  Rb‬‬ ‫ا ست. در ا ين نوع مدار مقاو مت‬

‫دو سيم ات صال ده نده ن يز ا ندازه گ يری می و شد‬

‫ا ما ا گر ا ين مقاو مت در مقاي سه با سيم پيچ‬

‫پالتين قابل چشم پوشی باشد %0 و يا کمرت آنگااه‬

‫م قدارخطا ن يز قا بل اغ ماض خوا هد بود در بع ضی‬

‫موارد به هر صورت سيمها دارای طول ذاتی قابل‬

‫توجهی ه ستند و منی توان از مقاو مت آ هنا صرفنظر‬

‫ادارات ديگا‬

‫اری‬ ‫اابراين باسا‬

‫اتی ا زما‬ ‫کا‬

‫ارد و بنا‬

‫استفاده کرد.اگر چه روش جربان سازی کامل که در‬

‫شکل تصوير شده است که در آن سيم مورد استفاده‬

‫قرار می گ يرد به ا ين صورت که دو سيم برای‬

‫انت قال جر يان مورد ا ستفاده قرار گرف ته و يک‬

‫سيم ت نها به ع نوان سن سور ول تاژ ع مل می ک ند.‬

‫در اي ن مدار مقاومت اضافه شده معادل با تفاضل‬

‫بين کاب لهای ا صلی را بط ا ست و ا ين م قدار‬

‫مقاو مت برای مهه سي ستمهای ا ندازه گ يری صنعتی‬

‫عمل قابل چشم پوشی است. اساس سيستم فوق را می‬

‫توان به يک سيستم چهار سيمه نيز تعميم داد به‬

‫طوری که دو رشته کابل جريان مدار پل را تامين‬

‫کنند ودورشته ديگر به عنوان اتصاالت ولتاژ عمل‬

‫می کند.‬

‫در متام کاربردهای دماسنج مقاومتی مقدار جريان‬

‫مورد ا ستفاده در مدار پل باي ستی آن قدر ناچيز‬

‫پايين‬ ‫که ب توان از خودگر مايی سن سور‬ ‫با شد‬

‫صرفنظر کرد. ا ين ا مر با عث ت ضاد بين حسا سيت‬

‫ودقت می شود زيرا هر چه جريان‬

‫يك مدار جربان سازي سه سيم كه در ان مقاو مت‬

‫كا بل تقري با مت عادل شده ا ست:ت نها ا ختالف در‬

‫مقاومت كابل به مقاومت سنسور افزوده شده است.‬

‫ع بوری از مقاو مت کم پال تين بي شرت با شد ول تاژ‬

‫ا ندازه گ يری شده بي شرت خوا هد بود و ب نابراين‬

‫با‬ ‫بود.‬ ‫پل آ سانرت خوا هد‬ ‫مدار‬ ‫ا ستفاده از‬

‫که‬ ‫های الکرتوني کی‬ ‫ا ستفاده ا ز تقو يت کن نده‬

‫دارای آم پدانس ورودی ب سيار ز يادی ه ستند می‬

‫توان مدارات پل ا ندازه گ يری را به گو نه ای‬

‫طرا حی کرد که نه ت نها جر يان ب سيار ک می الزم‬

‫داشته باشد بلکه حساسيت دستگاه پل نيز در حد‬

‫مط لوب ثا بت باقی مبا ند. ا ما ا گر ب نا شد هد‬

‫دما سنج مقاو مت پال تين که به پل ا ندازه گ يری‬

‫وصل شده تعويض شود بايستی نکاتی را مورد توجه‬

‫قرار داد تا اطمينان حاصل شود که جريان پل به‬

‫ا ندازه کافی پايين بوده وبا عث خودگر مايی منی‬

‫شود. مقاومت سنسورهای از نوع اليه فيلم از نوع‬

‫قديمی سيمی بي شرت ا ست و نوع ال يه ای احت ياج به‬

‫جرياهنای کمرتی دارد.‬

‫مقاي سه ای بين ترموکو پل و ترموتر های م قاومتی‬

‫اجنام داده و با داشنت اطالعات اين جدول می توان‬

‫سي ستم ا ندازه گ يری د مای منا سب را برای م صارف‬

‫صنعتی انتخاب کرد.‬





‫4-6 ترميستورها‬

‫ترمي ستورها نوعی از مقاو مت های ح ساس به د ما‬

‫ه ستند که با ا ستفاده از ترکي بات ف لزات مسی‬

‫ساخته می شوند. روش توليد اين مقاومت ها شبيه‬

‫به رو شی ا ست که د ر مورد مقاوم تهای ترکي بی‬

‫کرب نی به کار می رود.بع ضی از ا ين ترکي بها‬

‫دارای ضريب حرار تی مث بت ه ستند ا ما در اغ لب‬

‫موارد منی توان م قدار مث بت و يا من فی ضريب‬

‫حرار تی را تع يين کرد ز يرا دارای م قدار ثابتی‬

‫نيست. ترميستورهای با ضريب حرارتی مثبت بسيار‬

‫غيرخطی عمل می کنند اما اغلب ترميستورهای با‬

‫نا‬ ‫ای از اک رفتا‬

‫اار اامهوار‬ ‫يا‬ ‫اريب حرارتا‬

‫ای منفا‬ ‫ضا‬

‫ارات آرام در مقا‬

‫ادار‬ ‫ااريتمی اما با‬

‫اا اا تغييا‬ ‫لگا‬

‫مقاومت پيروی می کنند.‬

‫2‪‬‬ ‫ا گر م قدار مقاو مت يک ترمي ستور در يک د مای‬

‫داده شده با شد. با ا ستفاده از فر مولی که در‬

‫جدول داده شده ا ست می توان م قدار مقاو مت آن‬

‫تعيين کرد.‬ ‫1‪‬‬ ‫را در دمای ديگر‬

‫استفاده از ‪ ‬جبای ‪ T‬می تواند يادآور اين نکتاه‬

‫باشد که در رابطه فوق بايستی واحد مقدار دما‬

‫برحسب کلوين باشد با اضافه کردن عدد 372+ باه‬

‫د مای برح سب وا حد سل سيوس می توان د ما را به‬

‫وا حد ک لوين و يا د مای مط لق ت بديل کرد. ا گر‬

‫حما سبه د ما تا دور قم اع شار مورد ن ظر با شد‬

‫آنگاه بايستی از عدد61.372 استفاده کرد.‬

‫ابی ترموکپلا‬

‫اها و‬ ‫اه مزيتا‬

‫اهای نسا‬ ‫جا‬

‫ادول مقايسا‬

‫دماسنجهای مقاومت پالتين‬

‫مقاومت پالتين‬ ‫ترموکوپل‬

‫دقت 1.0 تا ‪1C‬‬ ‫دقت 5.0 تا ‪5C‬‬

‫حمدوده کار 002- تا ‪+650 C‬‬ ‫حمدوده کار 002- ‪+1750 C‬‬

‫ضريب ارزش 5.2‬ ‫ضريب ارزش0‬

‫حساسيت در متام طول ساقه‬ ‫حساسيت در نوک‬

‫پاسخ 0 تا ‪50j‬‬ ‫پاسخ ‪ 50ms‬تا ‪5s‬‬

‫دارای اندازه بزرف است‬ ‫می تواند خيلی کوچک باشد‬

‫-‬ ‫نياز به نقطه صفر مرجع دارد‬

‫-‬ ‫می توان برای اندازه گيری‬

‫حتت تاثير ارتعاش قرار می‬ ‫دمای سطح استفاده کرد‬

‫گيرد‬ ‫در مقابل ارتعاش مقاوم است‬

‫نياز به منبع تغذيه دارد‬ ‫نياز به منبع تغذيه ندارد‬

‫جريان بايستی در آن حمدود‬ ‫دارای اثر خودگرمايی نيست‬

‫شود‬ ‫در دراز مدت دارای احنراف از‬

‫دارای پايداری عالی است‬ ‫مقدار است‬

‫می تواند شکستنی هم باشد‬ ‫بسيار حمکم و خشن است‬

‫می توان از کابل مسی در‬ ‫سيمهای خمصوص الزم دارد‬

‫آن استفاده کرد‬ ‫خروجی 01تا ‪40 C‬‬

‫خروجی دارای تغييرات‪0.4V‬‬ ‫بايستی داخل غالف نصب شود‬

‫بر ‪ C‬است‬

‫می توان آن را بدون غالف‬

‫نصب کرد‬



‫جدول فرمول ترميستور که مقاومت را به دما‬

‫ارتباط می دهد‬

‫ضريب د مايی يک ترمي ستور، م قدار ثابتی ني ست‬

‫ا ما با تغي يرات د ما م قدار آن تغيير می ک ند.‬

‫کميت مفيدتری که تعريف شده است ثابت ترميستور‬

‫است که با ‪ B‬معرفی ميشود ودر صاورتی کاه دماا‬

‫ومقاو مت مر بوط به آن د ما را دا شته با شيم می‬

‫هر د مای دي گری را‬ ‫توانيم م قدار مقاو مت در‬

‫تع يين ک نيم. راب طه مورد ا ستفاده به شکل ز ير‬

‫است:‬

‫‪B B‬‬

‫(‪R2  R1.e‬‬ ‫) ‪‬‬

‫2 ‪01 ‬‬



‫مقادير ,‪ B‬برحسب واحد دمايی ‪ K‬کلوين بيان مای‬

‫شوند.‬

‫به عنوان مثاال اگار مقادار ثابات ترميساتور‪B‬‬

‫معلوم و برابر با ‪ 3200K‬باشد و مقدار مقاومات‬

‫باشد آنگاه مقدار مقاومت‬ ‫‪2K‬‬ ‫در ‪ 30C‬برابر با‬

‫در ‪ 45C‬را ميتوان به صورت زير حماسبه کرد:‬

‫اا عبارتناا‬

‫اد از ‪ 318K , 293K‬و‬ ‫دو مقاا‬

‫ادار دماا‬

‫ب نابراين م قدار ع بارت دا خل پران تز برا بر ا ست‬

‫با 6858.0 باا اساتفاده از تاابع ‪ exp‬موجاود در‬

‫7.4 ‪R2  2  2.358  4.719 ‬‬ ‫ماشين حساب خواهيم داشت‬

‫ترمي ستورها درا شکال فيزي کی خمتل فی مان ند تک مه‬

‫ای،تک مه ای ر يز، صفحه ای، مي له ای و مهين طور‬

‫حمصااور در حمافظااه فلاازی ساااخته ماای شااود.‬

‫ترميستورهای با ضاريب دماايی منفای )‪ (NTC‬باه‬

‫من ظور کنرتل د ما به ع نوان م ثال در کنرتل کردن‬

‫د مای پايين کوره در ترمو ستاهتای يخ چال سن سور‬

‫د مای ا تاق و کنرتل کن نده های فرآي ندها به کار‬

‫می روند. حمدوده دمايی کار آهنا از ‪ 150C‬تا ‪200C‬‬

‫بوده و بعضی از انواع آهنا تاا دماای ‪ 600C‬را‬

‫يک‬ ‫که‬ ‫حمدوده د مايی‬ ‫می توا ند حت مل کن ند.‬

‫ترميستور می تواند فعال باشد بستگی به مدارات‬

‫مربو طه دارد ز يرا حمدوده مقاو مت در مقاي سه با‬

‫اه منونا‬

‫اه‬ ‫ای ازرگرت اسا‬

‫ات مشخصا‬ ‫ادوده دما‬

‫اا خيلا با‬ ‫حما‬

‫ترميستور می تواند فعال باشد بستگی به مدارات‬

‫مر بوط دارد ز يرا حمدوده مقاو مت در مقاي سه با‬

‫اه منونا‬

‫اه‬ ‫ای ازرگرت اسا‬

‫ات. مشخصا‬ ‫ادود دما‬

‫اا خيلا با‬ ‫حما‬

‫ترميستور ‪ NTC‬در شاکل نشاانداده شاده اسات و‬

‫مه گام با ا فزايش د ما تغي ير مقاو مت آن دارای‬

‫رشد منفی است.شکل مشخصه ‪ NTC‬بيشرت به يک تابع‬

‫منايی شبيه ا ست تا يک تابع خ طی و حمدوده مف يد‬

‫دمايی نسبتا کوچک است.‬

‫در هر يک از کاربردها ترميستورهای ‪ NTC‬نسابت‬

‫به ترموستاهتای بی متال قديمی دارای امتيازاتی‬

‫و يژه ا ست که ع مده ترين آن دا شنت ا ثرات پس‬

‫ما ندی ا ست (ع مل و صل تو سط ترمي ستور در د مايی‬

‫متفاوت بادمای قطع اجنام می شود)‬

‫مهچنين ترميستورهای ‪ NTC‬را می تاوان د رحمفظاه‬

‫های خال قرا رداده و از ان برای حمدودکننده های‬

‫اسيالتورها برای تقويت کننده های کنرتل شوند با‬

‫ولتاژ استفاده کرد.‬

‫به طور ک لی باي ستی در مدارات ترمي ستور برای‬

‫کرد‬ ‫کار از پتان سيومرت ا ستفاده‬ ‫تن ظيم نق طه‬

‫که منح نی آ هنا‬ ‫کاربردن ترمي ستورهايی‬ ‫اما به‬

‫نشاندهنده مقاومتهايی در حمدوده دمای مورد نظر‬

‫ا ست می توان از هزي نه مدار کا ست. مهه ا نواع‬

‫ترمي ستورها دارای م قادير ثا بت تل فات حرار تی‬

‫وثا بت ز مانی خم صوص به خود ه ستند. ثا بت تل فات‬

‫م قدار توانی بر ح سب م يل وات ا ست که الزم ا ست‬

‫تا دمای تراميستور را به اندازه ‪ 1C‬نسابت باه‬

‫دمای حميط افزايش دهد.در ترميستور از نوع حمفظه‬

‫خال ثابت تلفات خيلی کوچک است و در حدود ‪12W/C‬‬

‫ا ست به طوری که مقاو مت ا ين نوع ترمي ستور‬

‫اسا سا ت نها تو سط م قادير خي لی کو چک جر يان‬

‫برای‬ ‫طور منو نه‬ ‫می يا بد. به‬ ‫سيگنال تغي ير‬

‫ت رمي ستور ح ساس به د ما م قادير ثا بت تل فات در‬

‫حمدوده ‪ 70-500Mw/c‬است.‬

‫ثا بت ز مانی برای يک ترمي ستور ع بارت ا ست از‬

‫به‬ ‫برای اين که مقاو مت ترمي ستور‬ ‫ز مان الزم‬

‫مقدار اوليه ومقدار هنايی ايجاد شده به وسيله‬

‫برای‬ ‫تغي ير د ما تغي ير يا بد. ثا بت ز مانی‬

‫شرايطی تعريف می شود که جر يان قابل چشم پوشی‬

‫با شد ز يرا در غ ير اين صورت عدد تغي ير می کرد‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫چاون قسامتی از گرماا منشاا داخلای داشات ناه‬

‫خارجی.ممکن است عدد %1. عجيب به نظر بيايد ولی‬

‫ا ين عدد نا شی از مهان تعر يف ک لی ثا بت ز مانی‬

‫با چ نين‬ ‫مورد مقاو مت و خازن ا ست.‬ ‫مثال در‬

‫طور ذا تی در‬ ‫به‬ ‫تعري فی م قدار ثا بت ز مانی‬

‫حمدوده گ سرتده ای از تغي يرات د ما ثا بت خوا هد‬

‫بود. برای ترميستورهای با ابعاد کوچک به طور‬

‫منونه ثابتهای زمانی بين 0تا00 ثانيه است ناوع‬

‫تک مه ای مين ياتوری و نوع حمف ظه خال وا ين م قدار‬

‫برای انواع ديگر خيلی بزرگرت است برای نع تکمه‬

‫اورد‬ ‫اين 70 اا 07 ثانياا‬

‫اه ودرماا‬ ‫تاا‬ ‫ای باا‬

‫ازرف باا‬

‫ترميستورهايی که داخل پراب حسگر دما نصب شده‬

‫اند اين مقدار بيش از 170 ثانيه است.‬

‫ترميستورهای ‪ NTC‬با ماواد نيماه هاادی قابال‬

‫ساخت ه ستند به طوری که م قادير ضرايب حرار تی‬

‫ضرايب حرار تی‬ ‫تر از‬ ‫ا هنا خي لی بي شرت مث بت‬

‫برای قط عاتی با‬ ‫مقاوم تها با شد.ع بارت مقاو مت‬

‫م قادير ضرا يب حرار تی کو چک من فی ا طالق می شود‬

‫که دارای‬ ‫مورد قط عاتی‬ ‫وع بارت ترمي ستور در‬

‫ضرايب حرارتی منفی بزرف می باشند و به کار می‬

‫رود. اغ لب ترمي ستورهايی که در مدارات ح سگر‬

‫دما به کار می روند از نوع ‪ NTC‬است.‬





‫ترميستورهای ‪PTC‬‬

‫ترميستورهای با ضريب حرارتی مثبت )‪ (PTC‬قطعاتی‬

‫ا ست که مهين اوا خر ساخته شده ا ند و ع مدتا در‬

‫مدارات ح فاظتی برای ت شخيص د ما و يا جر يان به‬

‫کار می روند. بر خاالف ناوع ‪ NTC‬ترميساتورهای‬

‫‪ PTC‬دارای مشخصه جريان-ولتاژی هستند که در ان‬

‫تغي ير ج هت و جود دارد و دو نوع ا صلی از آ هنا‬

‫به‬ ‫نوع واب سته‬ ‫هردو‬ ‫که‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫ا ستفاده‬

‫ترکيبات باريم، سرب و تيتانات اسرتوسنيم هستند‬

‫مواد سراميکی. نوع حفا ظت ا ضافه د مای قط عات‬

‫در يک دمای مرجع و يا دمای نقطه لغازش ‪T‬‬ ‫‪PTC‬‬

‫دارای يک نق طه انت قال ا ست. در دما های ک مرت از‬

‫دمای نقطه لغزش مقاومت قطعاه ‪ PTC‬کاامال ثابات‬

‫است. اما در حمدوده دمای نقطه لغزش مشخصاه ‪PTC‬‬

‫دچار حتول می شود و با افزايش دما مقاومت آهنا‬

‫سريعا ا فزايش می يا بد. در شکل منودار گرافي کی‬

‫منونه مقاومت نسبت به دما به مهراه يک مدار حس‬

‫کن نده واژ گونی ن شانداده شده ا ست. از تغي ير‬

‫به من ظور راه‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫ناگ هانی در مقاو مت‬

‫ا ندازی يک ن شاندهنده و يا ف عال کردن مدارات‬

‫دي گری که برای ا هداف دي گری مثال حفا ظت مو تور‬

‫الکرتيکی ويا خنک کننده ترانسفورمر به کار می‬

‫روند استفاده کرد.‬

‫نوع ديگری از قطعه ترميستور ‪ PTC‬را مای تاوان‬

‫برای موارد حفاظت از اضافه جريان به کار برد‬

‫و مشخ صه گرافي کی مقاو مت به د مای آن د ر شکل‬

‫آورده شده ا ست. ا ين منح نی از ن ظر ظاهری به‬

‫شکل ‪ S‬بوده و دارای دو نقطه واژگونی اسات کاه‬

‫يکی از آهنا در نقطه مقاومت کمينه ‪ Rmin‬وديگری‬

‫در نقطه مقاومت بيشينه ‪ Rmax‬اتفاق مای افتاد.‬

‫ب اين ‪ Rmin ,0 c‬ض اريب حرارت ای منف ای اسا‬

‫ات و در‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫دماهای واقع در ناحيه باالتر از ‪Rmax‬نيز ضاريب‬

‫‪Rmax‬‬ ‫حرارتی منفی است. در نقاط واقع در باين‬

‫‪ ,Rmin‬ضريب حرارتی دارای مقداری بازرف و مثبات‬

‫است. در اين ناحيه از ‪ PTC‬تغييار مقاومات باه‬

‫ازای هر ‪ C‬دما ،%110 است.‬

‫اگر يکی از اين قطعات در مدار الکرتيکی با بار‬

‫مصرفی به صورت سری قرار گيرد می تواند بار را‬

‫حمدوده‬ ‫از حت مل ا ضافه جر يان حفا ظت ک ند. در‬

‫جريان کاری قطعه ‪ PTC‬در وضعيت کام قارار دارد‬

‫وباعث می شود بيشرت ولتاژ اعمال شده روی دو سر‬

‫بار بيف تد. هن گامی که جر يان ا فزايش می يا بد‬

‫ترميستور به طور ناگهانی به وضعيت ‪ PTC‬تغييار‬

‫حالت می دهد واين تغيير وضعيت به دليل افزايش‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫اف ات ولت ااژ در دو س ار ترميساتور و در نتيج اه‬

‫خودگر مايی آن ا ست وا ين پد يده تا ز مانی که‬

‫جريان عبوری از کل مدار خيلی کوچک شود ادامه‬

‫می يا بد. مدار را می توان به گو نه ای طرا حی‬

‫کرد که به طور خودکار ری ست شده وپس از آنکه‬

‫ترمي ستور خ نک شد به و ضعيت نر مال بر گردد و يا‬

‫اين که با ق طع کردن جر يان به ترمي ستور فر صت‬

‫خنک شدن داده شود.‬

‫تغي ير مقاو مت بازاء تغي ير وا حد د ما در مورد‬

‫‪ PTC‬آنچنان سريع اتفاق می افتاد کاه در اغلاب‬

‫موارد ا ضافه کردن قط عات مداری مان ند مدارات‬

‫موارد‬ ‫ندارد. در‬ ‫ضرورتی‬ ‫پل و امش يت تري گر‬

‫اندکی از کاربردها ‪ PTC‬به صورت مساتقيم ماورد‬

‫ا ستفاده قرار می گ يرد و لی مع موال ع بور دادن‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫جرياان کانرتل شاده از داخال ‪ PTC‬مطلاوب نيسات‬

‫وغال با ترمي ستور در يک مدار سويچ ترانزي ستوری‬

‫ويا مدار تقويت کننده عملياتی قرار می گيرد.‬

‫وا هد بود ا ما‬ ‫خرو جی چ نين مداری مو کدا خ طی‬

‫حسا سيت می توا ند ا فزايش ياف ته وپا سخ سريع‬

‫شود. مزيت عمده چنين مداری در اين است که عنصر‬

‫حسگر خيلی کوچک خواهد بود.‬

‫باي ستی تو جه دا شت که در صورتی که از تقو يت‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫کننا اده عمليا ااتی با ارای تقويا ات ولتا ااژ دو‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫سرترميساتور خباواهيم اساتفاده کنايم هار ناوع‬

‫ترمي ستوری را مي توانيم برای ت شخيص و حس کردن‬

‫ا ضافه د ما به کار بريم.ا ستفاده از ترمي ستور‬

‫‪ PTC‬دارای اين مزيت است که د رانواع زيادی از‬

‫اگری ای تواننا‬

‫اد از‬ ‫ما‬ ‫اای تشا‬

‫اخيص و حسا‬ ‫کاربردها‬

‫به تقو يت‬ ‫که احت ياج‬ ‫کرد‬ ‫مداراتی ا ستفاده‬

‫کننده عملياتی ندارند.‬

‫ات صال يک ترمي ستور به يک مدار سويچينگ دارای‬

‫اين مزيت است که مهانند مقايسه ای که در قطعات‬

‫را با‬ ‫نوار بی م تال ا جنام شد می توان آ هنا‬

‫چ يدمانی آرا يش داد که هي سرتزيس حا صل آن صفر‬

‫باشد و در مواردی بايستی ضرورتا از اين آرايش‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫بادون هيسارتزيس اساتفاده کارد. اماا در اغلاب‬

‫مواردی که خبواهيم ع مل سويچ کردن ا جنام د هيم‬

‫برای ج لوگيری از ع کس الع مل سريع آ شکار ساز‬

‫وقطع و وصل کردن غيرضروری در مواردی که جريان‬

‫هوا به آشکار ساز بر خورد می ک ند به م قداری‬

‫هي سرتزيس احت ياج دار يم. سي ستمهای پي شرفته تر‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫تش اخيص و آشکارس اازی دم اايی ک اه از ترميس اتور‬

‫ا ستفاده می کن ند دارای کنرتل ميکروپروس سوری‬

‫ه ستند و نوعی از هي سرتزيس ز مانی در ا هنا مورد‬

‫استفاده قرار می گيرد. خروجی تشخيص مقدار دما‬

‫شود ودر فوا صل‬ ‫می‬ ‫که از ترمي ستور دريا فت‬

‫زمانی کوتاه کنرتل ميشود و يک تغيير دما تنها‬

‫در صورتی ثبت م يشود که جهت تغيير دما پيوسته‬

‫باشد. اين روش نسبت به روش معمولی هيسرتزيس در‬

‫موارد تغييرات دما دارای پاسخ سريعرتی است اگر‬

‫چه الزم است فواصل زمانی تشخيص متناسب با نوع‬

‫کاربرد تنظيم شود.‬

‫در مو اردی که ترانزيستور هم می توان به عنوان‬

‫کرد ز يرا‬ ‫عن صر ت شخيص ده نده د ما ا ستفاده‬

‫ب سياری از پارامرت های ترازي ستور از يک تابع‬

‫منايی من فی متنا سب با د ما تبع يت می کن ند.‬

‫خا صيت تقو يت کن ندگی در ترازي ستور ا ستفاده از‬

‫حساسيت دما در ولتاژ بيس اميرت به عنوان سيستم‬

‫ت شخيص د ما را عم لی می ک ند ز يرا خرو جی را می‬

‫توان به صورت تقو يت شده از کلک تور دريا فت‬

‫کرد. به هر صورت ا ستفاده از ترازي ستورها به‬

‫عنوان سنسور دما عمدتا منحصر به مدارات جربان‬

‫سازی دمای ترازيستورها و ای سيها می شود.‬





‫4-7 تشخيص انرژی گرمایی تابشی‬

‫ا نرژی تاب شی که می توا ند به شکل نور گر ما‬

‫تابيش‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫مواردی‬ ‫ا مواج راد يويی و در‬

‫سازی دارد و‬ ‫به آ شکار‬ ‫يونيزه با شد احت ياج‬

‫حمدوده و سيعی از ط يف الکرتومغناطي سی را مي توان‬

‫به وسيله اثرات دمايی آن تشخيص داد.‬

‫در فصل گذشته سنسورهای نوری به طور مفصل مورد‬

‫برر سی قرار گرفت ند ا ما و سيله ای ب نام بو لومرت‬

‫و جود دارد که به دل يل رف تار اسا سا گر مايی که‬

‫دارد در اين فصل مورد بررسی قرار می گيرد.‬

‫ا ساس کاربولومرت در شکل به ت صويرآمده ا ست. يک‬

‫جسم سياه تابش حرارتی را به طور کامل جذب می‬

‫ک ند و ب نابراين ز مانی که ا نرژی تاب شی به آن‬

‫بر خورد می ک ند د مای آن ا فزايش می يا بد. سپس‬

‫شد‬ ‫قبال گف ته‬ ‫که‬ ‫تغي ير د ما تو سط رو شهايی‬

‫آشکار سازی مي شود. ا نواع قديمی بو لومرت ها که‬

‫در قرن نوزدهم مودر ا ستفاده قرار می گرفت ند‬

‫از نوع ف لزی بود ند وا ثر ا فزايش د ما به دل يل‬

‫تابش توسط مدارات پل اندازه گيری حساس اشکار‬

‫شد. به دل يل اين که تغي ير د مای حا صل از‬ ‫می‬

‫بالطبع آن‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫ناچيز‬ ‫شده‬ ‫تابش‬ ‫ا نرژی‬

‫تغي ير مقاو مت کوچکرت ا ست. مع موال بولومرت ها به‬

‫مدارات پل مت صل می شوند به طوری خرو جی حا صل‬

‫از يک بو لومرت که حتت تابش قرار نگرف ته با‬

‫خرو جی حا صل از يک بو لومرت که کامال در م عرض‬

‫تابش قرارگرفته مقايسه می شود.‬

‫بولومرت های جد يد با ا ستفاده از سن سورهای ني مه‬

‫هادی ساخته می شود و برای اينکه بيشرتی مقدار‬

‫جذب ا نرژی تبا شی را دا شته با شند کامال سياه‬

‫هستند.‬

‫هر تغيير کوچکی در د ما بي شرتين م قدار‬ ‫بازاء‬

‫تغيير مقاومت در ترميستور ايجاد می شود و اين‬

‫خا صيت با عث شده ا ست که ا ين نوع قط عات برای‬

‫اا چنا‬

‫اين‬ ‫اومرت ا اده آل باشا‬

‫اند وطبعا‬ ‫يا‬ ‫سا‬

‫ااخت بولا‬

‫تر دارای‬ ‫قديمی‬ ‫به ا نواع‬ ‫بولومرت هايی ن سبت‬

‫حسا سيت آشکار سازی بي شرتی ه ستند. در ا ين نوع‬

‫کاربرد طبي عت غيرخ طی ترمي ستور ک مرت امه يت دارد‬

‫زيرا معموال تغييرات دما جزيی است.‬

‫‪(Pyroelectric‬‬ ‫4-8 آشکارساااازهای پایروایک یااا‬

‫)‪detectors‬‬

‫پايروالکرتيک موادی هستند که وقتی حتت‬ ‫روکشهای‬

‫تابش شعاعهای فروسرخ قرار می گيرند صفحات آهنا‬

‫بار دار مي شود. در گذ شته برای ا ين مورد از‬

‫ال يه های پال ستيکی ا ستفاده می شد ا ما ماده ای‬

‫که اکنون برای آشکارسازی فروسرخ غيرفعاال ‪PIR‬‬

‫شده تان تاالت لي تيم‬ ‫مدرن منا سب ت شخيص داده‬

‫ا ست. ساختما ن يک آشکا ساز م شابه با يک خازن‬

‫ا ست که ي کی از صفحات آن از جنس ف لز و صفحه‬

‫ديگر آن يک ماده پايرو الکرتيک با صفحه هدايت‬

‫کن نده ا ست. به دل يل ا ثر فرو سرخ در جدا سازی‬

‫بارها روی ماده پايروالکرتيک که به اشتباه اما‬

‫به واقع پالريزاسيون نيز ناميده ميشود مهزمان ا‬

‫بار‬ ‫تابش فرو سرخ ورودی م قدار‬ ‫تغي ير م قدار‬

‫الکرتي کی و بالطبع آن ول تاژ بين دو صفحه خازن‬

‫پايروالکرتيک نيز تغيير می کند.‬

‫ثابت زمانی دارای مقدار بزرگی است به طوری که‬

‫سرعت پا سخ به تغي يرات در شعاعهای فرو سرخ در‬

‫حمدوده 2.0 تا ‪ 1HZ‬است.باه هار صاورت باه دليال‬

‫اين که آشکار ساز به شکل يک خازن ا ست. دارای‬

‫پاسخ از نوع ‪ DC‬منی باشد به طوری که يک منتشر‬

‫کننده فروسرخ غيرمتحرک قابل تشخيص وآشکارسازی‬

‫واهد بود.‬

‫خازن دارای آم پدانس خي لی‬ ‫به اين که‬ ‫م ضافا‬

‫يک آشکار ساز عم لی‬ ‫که‬ ‫طوری‬ ‫به‬ ‫بااليی ا ست‬

‫يا‬ ‫با مها‬ ‫يا خا‬ ‫پايروالکرتيا شا‬

‫اک اامل اک اازن اه اراه اک‬

‫ترازيستور مس فت )‪ (MOSFET‬درون يک حمفظه واحاد‬

‫ا ست وات صاالت خرو جی از آن به سورس و در ين مس‬

‫فت مت صل ا ست. موارد ا صلی کاربرد آشکار سازهای‬

‫پايروالکرت يک در ساخت دزدگ ير کل يد اتومات يک‬

‫رو شنايی و اه يزات در بازکن اتومات يک وسي ستم‬

‫مکان يابی است.‬

‫پارامرت های ا صلی آشکار ساز پايروالکرت يک ع بارت‬

‫است از قدرت معادل نويز ‪ NEP‬پاسخ دهای وپاساخ‬

‫فرکانسی‬

‫کمياات ‪ NEP‬باارای يااک اناارژی منبااع ساارعت‬

‫تغييرسيگنال وعرض بلند بيانگر پايين ترين حدی‬

‫است که يک آشکارساز می تواند مفيد باشد زيرا‬

‫سيگناهلايی که پايين تر از ا ين حد با شند ز ير‬

‫سطح نويز قرار می گيرند. در مورد يک اشکارساز‬

‫منونه برای يک منبع در يک دماای رنگای ‪ 500K‬در‬

‫اد ‪ 1HZ‬برايماا‬

‫ااده‬ ‫اانس ‪ 10HZ‬وعاا‬

‫ارض بلناا‬ ‫فرکاا‬

‫پايروالکرتيک تانتااالت ليتايم کميات ‪ NEP‬دارای‬

‫مقدار ‪ 10 W‬تعيين شده است.‬

‫پاسخ دهی را ميتوان به صورت ولتاژ و يا جريان‬

‫خروجی به عنوان ولت بر واحد انرژی تابشی و يا‬

‫جر يان بر وا حد ا نرژی تاب شی در يک طول موج‬

‫م سلط و يا د مای رن گی من بع تعر يف کرد. يک عدد‬

‫منونه بارای پاساخ دهای ولتااژ مقادار ‪3200V/W‬‬

‫ا ست. پا سخ فرکان سی پا سخ د هی به مع نای تغي ير‬

‫پا سخ د هی برای فرکان سهای مدوال سيون نه فر کانس‬

‫تابش شده است واين مطلب مهانگونه که در گذشته‬

‫گف ته شد ب ستگی به ع مل يک فيلرت پايين گذر با‬

‫يک قله کمرت از ‪ 1HZ‬دارد.‬

‫شکل يک منونه واحد فروسرخ غيرفعاال ‪ PIR‬را کاه‬

‫باا 8‬ ‫5.7 ‪8‬‬ ‫با استفادهاز حمفظه سی ‪ DIL‬در ابعاد‬

‫پين ساخته شده ن شان ميد هد. مدار م عادل آن‬

‫ت شکيل شده از دو خازن پايروالکرت يک و به گو نه‬

‫ای و صل شده ا ند که ولتاژ های ا هنا به ي کديگر‬

‫اضافه می شود واين ولتاژ مجع شده به گيت يک مس‬

‫فت که سورس ودرين آن دو پين از حمفظه ای سی را‬

‫تشکيل می دهند اعمال می شود.‬

‫يک ولتاژ تغذيه بين 1تا‪ 15V‬بارای راه انادازی‬

‫مورد ن ياز ا ست و مع موال ترازي ستور مس فت به‬

‫شکل سورس فالوور و با يک مقاومت باين 110 تاا‬

‫راه ا ندازی می شود. ماکزيمم جر يان م صرفی‬ ‫‪200K‬‬



‫است.پاسخ‬ ‫‪200A‬‬

‫اانس ‪ 0.2HZ‬دارای مقا‬

‫ادار‬ ‫يا‬ ‫با‬ ‫نسا‬

‫ابی ارای اک فرکا‬

‫بيشاينه اسات ودر فرکاانس ‪0.7Hz , 0.055Hz‬باه %10‬

‫مقدار ماکزيمم افت می کند وباعث می شود آی سی‬

‫ن سبت به حر کت ان ساهنا و حيوا نات دارای رف تار‬

‫مناسبی باشد.‬

‫ا ين وا حد ای سی را مي توان به مهراه يک عد سی‬

‫تراش خودره عد سی فرز نل به کار برد ز يرا الزم‬

‫سط‬ ‫به‬ ‫شی‬ ‫ا ست تاب شهای فرو سرخ ار سالی از‬

‫پايروالکرت يک به صورت متمر کز و با شدت هر چه‬

‫بيشرت بتابد و در ضمن باعث می شود هر نوع حرکت‬

‫شی مت حرک با زاو يه بي شرتی کنرتل شده و شعاعهای‬

‫فرو سرخ حا صل از شی مت حرک گرم از زاو يه د يد‬

‫بزرگرتی توسط واحد ‪ PIR‬جاروب شود.‬

‫با‬ ‫می دهد که‬ ‫مدار منو نه را ن شان‬ ‫يک‬ ‫شکل‬

‫ا ستفاده از يک مدار سورس فالوور که تو سط يک‬

‫به مس فت دا خل و صل ا ست راه ا ندازی‬ ‫‪200K‬‬ ‫بار‬

‫شده ا ست. خرو جی حا صل از آشکار ساز در دو طب قه‬

‫از يک تقويت کننده عملياتی 0 واحدی تقويت مای‬

‫شود در شرايطی که هبره ولتاژ کلی در حدود 0023‬

‫است و اين هبره ولتاژ توسط يک مقاومت متغير که‬

‫در مدار فيدبک 2‪ IC‬قراردارد قابل کانرتل اسات.‬

‫متغيار ‪200K‬‬ ‫خروجی حاصل از 2‪ IC‬توسط يک مقاومت‬

‫به مدار کنرتل آ ستانه مت صل ا ست وتو سط ا ين‬

‫مقاو مت متغيرول تاژ آ ستانه ای که در آن ول تاژ‬

‫سيگنال باه ترازيساتور خروجای 1‪ Tr‬باه منظاور‬

‫سيگنال خرو جی از آشکار ساز‬ ‫تقو يت و شکل د هی‬

‫هدايت می شود قابل تنظيم است. خروجی مورد نظر‬

‫را راه ا ندازی می ک ند و در ضمن يک خرو جی‬ ‫يک‬

‫برای راه اندازی مدار اعالم خطر فراهم می کند.‬

‫در ع مل مدار ا عالم خ طر در غ ير موارد ضروری‬

‫خاموش می شود ا ما مع موال برای اين که صحت ع مل‬

‫مدار در هر حلظه معلوم باشد ‪ LED‬فعال باقی مای‬

‫ماند.‬





‫4-9 ترانسدیوسرهای حرارتی‬

‫املنت حرارتی يک منونه آشنا از ترانسديوسر برای‬

‫تبديل انرژی الکرتيکی به گرمايی است و در اغلب‬

‫موارد از نوع سيمی واز جنس آل ياژ ني کل ما ند‬

‫ني کرم ساخته می شود. ا ين آل ياژ ني کل ، کرم‬

‫شود دارای‬ ‫کامال داغ‬ ‫که‬ ‫موقعی‬ ‫وآ هن ح تی در‬

‫مقاو مت قا بل توجهی در مقا بل اکسيد شدن ا ست و‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫مقاومات وياژه آن زيااد اسات بناابراين بادون‬

‫احت ياج به سيمهای طوالنی نازک برای گيج می‬

‫توان مقاو مت ز يادی به د ست آورد .م قدار ا نرژی‬

‫انتقال يافته توسط معادله زول قابل حماسبه است‬

‫اما سطح دمايی که به وسيله يک جريان حتويل شده‬

‫ايجاد می شود.‬

‫کمرت قابل پيش بينی است. يک جسم وقتی به دمای‬

‫پا يدار مير سد که سرعت از د ست دادن ا نرژی در‬

‫ان برا بر با سرعت دريا فت ا نرژی گر مايی با شد‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫سارعت از دس ات دادن انارژی بساتگی باه عوامال‬

‫مت عددی ا زمج له ا ختالف د مای ج سم باد مای حميط‬

‫اطراف دارد.‬

‫که در حما سبات ت بديل ا نرژی غال با‬ ‫نک ته ای‬

‫فرا موش می شود ا ين ا ست که مقاو مت امل نت گرم‬

‫کن نده ثا بت باقی منی ما ند. جر يان در يک امل نت‬

‫گرم کن نده مع موال به ع نوان جر يان کاری تعر يف‬

‫می شود وا ين مهان جر يان ع بوری از امل نت گرم‬

‫کننده است.‬

‫خباری بر قی‬ ‫يک‬ ‫فرض کنيد که‬ ‫به ع نوان م ثال‬

‫بايستی با ولتاژ ‪ 240V AC‬و جريان ‪ 2 A‬کار کند.‬

‫که‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫ا ين نک ته نتي جه‬ ‫فوق‬ ‫از مط لب‬

‫مقاو مت امل نت خباری بر قی ز مانی که گرم ا ست‬

‫باشد .مقدار مقاومت در زماا کاه‬ ‫بايستی ‪071 ‬‬

‫املنت هنوز سرد است کمرتاز اين مقدار خواهد بود‬

‫وا ختالف بين ا ين م قادير ب ستگی به ا ختالف د مای‬

‫امل نت و حميط ا طراف ومهچ نين جنس امل نت دارد.اف‬

‫راملنت موردنظر از جنس نيکارم باشاد و در ‪400C‬‬

‫کار ک ند آن گاه م قدار مقاو مت آن در د مای ا تاق‬

‫خواهد باود زيارا ضاريب حرارتای‬ ‫‪113‬‬ ‫‪ 25C‬حدود‬

‫ني کرم کو چک ا ست ا گر امل نت گرم کن نده از جنس‬

‫نيکل خالص ساخته شده بود آنگاه مقدار مقاومت‬

‫آن در دمای اتاق حدود ‪ 0. ‬می بود ومالحظاه مای‬

‫شود که تغي ير قا بل مالح ظه ای در مقاو مت امل نت‬

‫به وجود آ مده ا ست. مبنای اين حماسبات را ن شان‬

‫مورد الم پهای‬ ‫ميد هد م قدار تغي يرات خب صوص در‬

‫ال تهابی قا بل تو جه تر ا ست ز يرا ت فاوت بين‬

‫د مای نق طه کار ود مای امل نت در حا لت سرد د مای‬

‫حميط ا تاق در آ هنا بي شرت ا ست. در مواردی که می‬

‫خواهيم م قادير مقاو مت چ نين الم پهايی را در‬

‫حماسبات وتصميم گيريها وارد کنيم مهواره بايستی‬

‫قرار د هيم ز يرا م قادير‬ ‫مدنظر‬ ‫فوقرا‬ ‫ن کات‬

‫مقاو مت سرد در مقاي سه با مقاو مت گرم ب سيار‬

‫جز يی ا ست هر ج سم هادی می توا ند به ع نوان‬

‫تران سديور ا نرژی الکرتي کی به ا نرژی گر مايی به‬

‫با‬ ‫که ا ستفاده از اج سام‬ ‫طوری‬ ‫به‬ ‫ک ار رود‬

‫مقدار منفی ضريب حرارتی نيازمند دقت ويژه اس.‬

‫عبور جريان از چنين اجسامی توسط يک منبع ثابت‬

‫ول تاژ اب تدا با عث گرم شدن ج سم شده و گرم شدن‬

‫جسم به نوبه خود مقدار مقاومت آن را کاهش می‬

‫دهد.‬

‫و ب نابراين جر يان ا فزايش می يا بد.ا ين ف يدبک‬

‫مث بت ميتوا ند با عث ف يوزی شدن و يا قط عی مدار‬

‫شود م گر اين که در ق سمتی از مدار ب توان م قدار‬

‫ترين م ثال در‬ ‫کنرتل کردقا بل تو جه‬ ‫جر يان را‬

‫مورد ا ين ا ثر ني مه هادي ها وترک يب عج يب شي شه‬

‫است.‬

‫اثر پله تی ير کاه در ساال 7770کشاف شاد شاکل‬

‫دي گری از ع مل ترانسديو سر الکرتي کی به گر مايی‬

‫است واين اثر بر عکس عمل ترموکوپل سی بک است.‬

‫جمددا يک بار ديگر دو اتصال از فلزات غيرمشابه‬

‫را هت يه کرده و در ا ين حال يک جر يان ا ز مدار‬

‫ع بور می د هيم در نتي جه يک ات صال گرم شده و‬

‫برای‬ ‫سرد مي شود. تغي يرات د ما‬ ‫ات صال دي گر‬

‫جر يان داده شده در مورد ات صاالت ف لز به ف لز‬

‫ن اچيز ا ست ا ما می توا ند برای ات صاالت ني مه‬

‫هادی به ف لز به صورت قا بل توجهی و جود دا شته‬

‫با شد که ا ين روش مف يدی را برای کنرتل د مادر‬

‫فضاهای کوچک عرضه می کند.‬

‫4-11 ترانسدیوسرهای حرارتی به ایک یکی‬

‫ت بديل ا نرژی الکرتي کی به ا نرژی حرار تی دارای‬

‫بازده %001 است اما تبديل حرارتی به هيچ ناوع‬

‫انرژی دارای راندمان بيشارت از %10 منای باشاد.‬

‫دليل اين مطلب در قوانين ترموديناميک خالصه می‬

‫شود و بر پا يه ا ين ا صل قراردارد که م قدار‬

‫گر مايی که در يک ج سم و جود دارد م شخص ني ست‬

‫وهيچ گاه منی توان متامی اين مقدار گرما را از‬

‫جسم گر فت. هر تغي يری از انرژی گر مايی به شکل‬

‫شامل م قداری ورودی‬ ‫دي گری از ا نرژی باي ستی‬

‫انرژی گرمايی باشد که در دمای باالتر توسط يک‬

‫مبدل دريافت می شود و مقدار کمرتی گرما که در‬

‫د مای پايينرت به حميط ت بديل می د هد. ب نابراين‬

‫بازده منی تواند بيشرت از حاصل تقسيم زير باشد.‬

‫که در آن د ما برح سب ک لوين ا ست و با تو جه به‬

‫اين نکته که صفر کلوين منطبق بر نقطه دماای -‬

‫‪ 0237.16C‬می باشد. از اين معادله بر می آيد که‬

‫تنها در صاورتی تباديل باه مقادار %110 اجناام‬

‫خواهد شد که مبدل گرماای خاود را در ‪ OK‬دفاع‬

‫کند که عمال فرض نادرستی است. عالوه بر آن اين‬

‫هر ق سمت دي گری از‬ ‫معاد له ب يان می ک ند که‬

‫عمليات تبديل با %110 کارايی اجنام می شود.‬

‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬

‫فرآيناد تباديل از انارژی گرماايی باه انارژی‬

‫الکرتيکی در مقياس بزرف به وسيله ورش توليدخبار‬

‫اجنام می شود و جريان خبار باعث حرکت توربينهای‬

‫متصل به ژنراتورها می شود. منبع انرژی گرمايی‬

‫می تواند فعل وانفعاالت هسته باشد. استفاده از‬

‫روش توربين گازی م ستقيم و ژنرا تور هزي نه بر‬

‫است وتنها به منظور پشتيبانی نيروگاههای هسته‬

‫ای و سوخت ف سيلی ذ غال سنگ از آن ا ستفاده می‬

‫شود.‬

‫می‬ ‫کل عمل يات‬ ‫پايين‬ ‫کارايی‬ ‫ي کی از فوا يد‬

‫توا ند قا بل د سرتس بودن م قادير ز يادی آب با‬

‫دمای باين 10تاا ‪ 60C‬اسات و در بعضای کشاورها‬

‫نيروگاه های تول يد برق گر مای هدر رف ته مو جود‬

‫در اين آهبا را حتت عنوان ‪CHP‬ترکيب توان وگرماا‬

‫به فروش می رسانند.‬

‫برق‬ ‫بر تول يد‬ ‫مهواره تاک يد‬ ‫در ک شورانگليس‬

‫سراسری و شبکه توزيع شده است ودر چنين شرايطی‬

‫‪ CHP‬به هيچوجه عملی نشده است. ايده سااخت ياک‬

‫که الکرتي سته وگر مای‬ ‫نيرو گاه کو چک ه سته ای‬

‫مورد نياز يک شهر را بدهد ظاهرا تاکنون پياده‬

‫نشده است اما به عنوان يک گزينه اثر گذار بر‬

‫سياره‬ ‫سوازندن ني می از حمتو يات‬ ‫ج لوگيری از‬

‫زمين می تواندن مورد توجه قرار گيرد.‬

‫در مقايسه با رانادمان %10 درصادی کاه از ياک‬

‫نيرو گاه خي لی بزرف و باطراحی عالی ذ غال سنگ‬

‫به دست می آيد راندمان توليد الکرتيسته از مهه‬

‫ديگر انواع ترانسيديوسرهای حرارتی پايين است.‬

‫عم لی ترين سي ستمی که به ا ين روش الکرتي سته‬

‫تول يد می کرده ا ستفاده از آرا يه ترموکوپ لها‬

‫بوده که از هم ب سنت ترموکوپ لها اي جاد می شده‬

‫است. در اين روش توليد الکرتيسته به يک انتهای‬

‫توموکو پل ول تاژ مورد ن ياز هت يه می شود. در‬

‫گذ شته بع ضی لوازم بدين صورت راه ا ندازی می‬

‫شدند و منو نه آن گير نده راد يويی گازی بود که‬

‫ا گر چه و سيله عامی ن بوده و لی تا حدودی قا بل‬

‫استفاده بود مبدل ميلنس ‪ MILNES‬يکای از موفاق‬

‫ترين ا ين و سايل اول يه بود و در کارخا نه ای‬

‫واقع در ‪ TAY PORT‬ساخته می شد. اماا رانادمان‬

‫ندا شتند وح تی پي شرفته ترين حم صول کاری دارای‬

‫کارايی %10 منی باشد. يکی از روشاهايی کاه باه‬

‫شد‬ ‫می‬ ‫من ظور ت بديل ا نرژی خور شيدی تعق يب‬

‫استفاده از اصل انتشار گرمايی از يک کاتد گرم‬

‫شده تو سط نور کافی شده خور شيد بود. در ا ين‬

‫روش ت عداد ز يادی از ا ين وا حدها به صورت سری‬

‫به هم وصل می شدند تا ولتاژ مورد نظر به دست‬

‫آ يد. ا ما ا ين روش قا بل اعت ماد ني ست ز يرا به‬

‫به اين که‬ ‫با تو جه‬ ‫نورخور شيد واب سته ا ست.‬

‫هناي تا در ا سرتاليا پي شنهاد جايگزينی وا حدهای‬

‫گر مايش خور شيدی با بويلر های سوخت مايع شده‬

‫ا ست و با عنا يت به اين که ا گر چنان چه گر مايش‬

‫ات. در‬‫اادی اسا‬‫ارتاليا غيراقتصا‬‫ايدی در اسا‬‫خورشا‬

‫ک شورهای دي گری که ک مرت آف تاب دار ند به مرا تب‬

‫غيراقتصادی تر است.‬