עקרון חיישן טמפרטורה הוא מכשיר חשמלי המבוסס על אלמנט רגיש לטמפרטורה-. הוא מזהה שינויי טמפרטורה על ידי מדידת שינויים בפרמטרים כגון התנגדות, מתח, זרם או תדר של האלמנט. חיישני טמפרטורה נפוצים כוללים תרמיסטורים, חיישני טמפרטורה מוליכים למחצה, צמדים תרמיים וחיישני טמפרטורה אינפרא אדום.
צמד תרמי הוא מכשיר למדידת טמפרטורה המבוססת על האפקט התרמו-אלקטרי. הוא מורכב משני חוטים ממתכות שונות. הפרש פוטנציאל תרמואלקטרי נוצר בנקודת המגע. ככל שהטמפרטורה משתנה, הפרש הפוטנציאל התרמו-אלקטרי משתנה בהתאם. הטמפרטורה מחושבת על ידי מדידת גודל הפרש הפוטנציאל התרמו-אלקטרי. חומרים נפוצים של צמד תרמי כוללים נחושת-נחושת-סגסוגות ניקל, ברזל-נחושת-סגסוגות ניקל, כרום-אלומיניום וכרום-אלומיניום-ברזל.
טווח מדידה חיישני טמפרטורה בדרך כלל הם בעלי טווח מדידה רחב, המכסה בין טמפרטורות נמוכות לגבוהות. לדוגמה, טווח המדידה של תרמיסטור הוא בדרך כלל -50 מעלות עד +150 מעלות, בעוד שטווח המדידה של חיישן טמפרטורה של מוליכים למחצה יכול להגיע ל-200 מעלות עד +2000 מעלות.
לצמדים תרמיים טווח מדידה צר יחסית, מתאים בדרך כלל למדידת טמפרטורה בסביבות-טמפרטורות גבוהות. לדוגמה, לצמדים תרמיים של נחושת-נחושת-ניקל יש טווח מדידה של -200 מעלות עד +400 מעלות, בעוד שלצמדים תרמיים של נחושת-ניקל-ברזל יש טווח של -40 מעלות עד +1000 מעלות.
דיוק: חיישני טמפרטורה הם בעלי דיוק גבוה, המגיע ל-0.1 מעלות ומעלה. חיישני טמפרטורה של מוליכים למחצה יכולים להשיג דיוק של 0.1 מעלות, בעוד תרמיסטורים יכולים להשיג דיוק של 0.01 מעלות.
לצמדים תרמיים יש דיוק נמוך יחסית, בדרך כלל בסביבות מעלה אחת, אבל הם נשארים מכשיר למדידת טמפרטורה אמין יחסית בסביבות-בטמפרטורה גבוהה.
זמן תגובה: חיישני טמפרטורה הם בעלי זמני תגובה מהירים, המגיעים לרמת אלפיות השנייה. לדוגמה, חיישני טמפרטורת מוליכים למחצה יכולים לקבל זמן תגובה של פחות מ-10ms, בעוד לתרמיסטורים יש זמן תגובה של עשרות אלפיות שניות.
לצמדים תרמיים יש זמני תגובה איטיים יותר, בדרך כלל בסדר גודל של שניות. לדוגמה, לצמדים תרמיים של נחושת-נחושת-ניקל יש זמן תגובה של 1 עד 2 שניות.
תרחישי יישום
חיישני טמפרטורה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות שונות, כגון אלקטרוניקה, רפואה, רכב, כימיקלים ומטלורגים. יישומים נפוצים כוללים בקרת טמפרטורה, ניטור טמפרטורת הסביבה ומדידת טמפרטורת החומר.
צמדים תרמיים משמשים בעיקר למדידת טמפרטורה בסביבות-טמפרטורות גבוהות, כגון בתעשיית הפלדה, המתכות הלא-ברזליות, הפטרוכימיה והזכוכית. יישומים נפוצים כוללים מדידת טמפרטורת כבשן, מדידת טמפרטורת כור בטמפרטורה גבוהה- וטיפול בחום.