Spis treści:
Pomiar temperatury służy nam w domach, pracy, wielu dziedzinach przemysłu i nauce. Nie mogłaby istnieć bez niego także współczesna medycyna. To właśnie dlatego trudno sobie wyobrazić świat bez narzędzia, jakim jest sonda temperatury, i to nie tylko w miejscach, do których człowiek raczej nie powinien się wybierać.
Pomiary temperatury
Sonda temperatury to rodzaj czujnika temperatury. Wspomnieliśmy już we wstępie, że są one wykorzystywane do różnych zastosowań w wielu branżach. Niektóre sondy temperatury mogą mierzyć temperaturę poprzez umieszczenie ich na powierzchni. Inne muszą być włożone lub zanurzone w cieczy, aby móc zmierzyć temperaturę. Często sondy temperatury mierzą zmianę napięcia i konwertują ją na format, który może być monitorowany przez użytkownika – w ten sposób otrzymujemy wyniki pomiarów. Sondy temperatury mogą mieć standardowe konfiguracje lub być wykonywane z myślą o specyficznych projektach, jak ma to miejsce w przypadku zaawansowanych zastosowań przemysłowych, naukowych i medycznych. Owe niestandardowe sondy temperatury są często używane do bardzo specyficznych zastosowań, na przykład w sporcie albo stale rosnącej liczbie gałęzi ludzkiej inżynierii. Jeżeli spróbować zebrać najczęstsze obszary ich zastosowań, to z pewnością należy wymienić urządzenia przemysłowe, tranzyt, inspekcje, komputery, urządzenia domowe, HVAC (systemy chłodzenia i ogrzewania, np. klimatyzatory), zasilanie i media, kalibrację, laboratoria naukowe i monitorowanie pacjentów – ten ostatni przykład jest nam dość bliski, bo wszyscy mieliśmy w ręku domowy termometr do diagnozowania gorączki albo wyziębienia. Sondy temperatury potrafią być jednak zdecydowanie bardziej złożone.
Sondy temperatury - rodzaje
Sondy temperatury są dostępne w różnych formatach, a każdy typ ma swoje wady i zalety.
- Sondy temperatury NTC (z ang. Negative Temperature Coefficient – ujemny współczynnik temperaturowy) wykorzystują termistory. Są zwykle tańsze od wymienionych w dalszej części artykułu i mają mniejszy zakres temperatur, ale oferują szybką reakcję i są bardzo czułe.
- RTD to rezystancyjny czujnik temperatury. Te sondy temperatury oferują wysoką niezawodność i długą żywotność. Są przez to nieco droższe, ale oferują też szeroki zakres temperatur.
- Termopary, czyli termoparowe sondy temperatury, są tańsze niż RTD i również oferują szeroki zakres temperatur, jednak nie są tak stabilne w czasie i niektóre z ich wariantów wymagają częstszej wymiany.
Sonda temperatury i termistor - jak to działa?
W tym dość często spotykanym wariancie nasz czujnik temperatury to termistor (opornik zmienny z temperaturą), który jest umieszczony wewnątrz sondy i reaguje na zmiany temperatury poprzez zmianę swojego oporu elektrycznego lub napięcia. Jest to możliwe, ponieważ materiał półprzewodnikowy, z którego wykonany jest termistor, wykazuje tzw. efekt temperaturowy, co oznacza, że jego rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Wspomniane termistory NTC są szczególnie popularne ze względu na swoją prostotę i skuteczność w wielu zastosowaniach pomiarowych – w ich przypadku rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury. Oznacza to, że są one bardziej przewodzące przy wyższych temperaturach i dlatego są powszechnie stosowane jako czujniki temperatury, ponieważ ich zmiana rezystancji jest prostsza do pomiaru i interpretacji. Sama sonda jest zazwyczaj umieszczana w metalowej lub plastikowej obudowie, która zapewnia ochronę przed czynnikami zewnętrznymi i umożliwia montaż w różnych środowiskach. Potrzebny jest także kabel – przewód łączy sondę z urządzeniem pomiarowym, który przesyła sygnał z czujnika temperatury do odczytu. Spójrzmy, jak to działa w praktyce i co dzieje się wewnątrz. Sonda temperatury zbiera informacje na temat temperatury otoczenia lub konkretnego elementu, do którego jest przyłączona. Sygnał elektryczny generowany przez czujnik temperatury jest przetwarzany przez urządzenie pomiarowe, na przykład cyfrowe, analogowe albo mechanizm interpretujący dane z obydwu rodzajów. Odczytana temperatura może być wyświetlana i zapisywana w pamięci urządzenia do późniejszej analizy.
Wodoodporna sonda temperatury w domu i warsztacie
Sondy temperatury pozwalają monitorować temperaturę w różnych częściach domu. Dzięki temu można łatwiej utrzymać komfortowe warunki termiczne. Sondy temperatury mogą także pomóc w wczesnym wykrywaniu problemów związanych z ogrzewaniem, klimatyzacją lub wentylacją. Prosty przykład to sytuacja, w której temperatura w danym pomieszczeniu jest znacznie niższa lub wyższa niż oczekiwano, a to może wskazywać na usterkę w systemie HVAC, którą należy jak najszybciej naprawić. Świadomość temperatury w poszczególnych częściach domu pozwala na bardziej efektywne zarządzanie zużyciem energii nawet wtedy, gdy zainstalowaliśmy już jakiś system automatyki budynkowej. Można dostosować ustawienia termostatów lub harmonogramy pracy systemów HVAC w zależności od rzeczywistych warunków, skąd łatwo o potencjalnie niższe rachunki za energię.
W niektórych sytuacjach temperatury mogą doprowadzić do istnej katastrofy – na przykład w okresach mrozów. Boleśnie przekonują się o tym właściciele domów i budynków, które stoją puste przez sporą część roku, a w międzyczasie ktoś zapomniał o odcięciu dopływu – mrozy powodują nie tylko pęknięcia w rurach, ale także uszkodzenia zaworów, złączek i innych elementów instalacji wodnej. Naprawa takich uszkodzeń jest zwykle kosztowna i czasochłonna.
Projekty elektroniczne, czyli sondy temperatury z Arduino i Raspberry Pi
Oczywiście na tym nie koniec. Sondy temperatury dostępne w Botland mogą być idealnym dodatkiem do projektów opartych na platformach Arduino i Raspberry Pi. Integrując sondy temperatury z tymi platformami można tworzyć inteligentne systemy monitorowania, zarządzania klimatyzacją, sterowania ogrzewaniem lub nawet systemy ostrzegające przed potencjalnymi zagrożeniami. W opisach produktów w Botland znajdziesz nie tylko przejrzysty opis wyprowadzeń i kompletne specyfikacje techniczne sond i czujników, ale także biblioteki oraz gotowe przykłady połączeń. Umiejętności programistyczne i żyłka deweloperska z pewnością pozwoli na dalsze integracje w obszarze Internetu Rzeczy (IoT).
