سنسور حرارتی دستگاهی است که دمای یک سیستم یا فضا را اندازه‌گیری می‌کند. ترموکوپل‌ها متداول‌ترین حسگرهای حرارتی هستند که در کاربردهای صنعتی، خودروسازی و مصارف معمولی مانند لوازم برقی خانگی استفاده می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، در انواع وسایلی مانند کتری، یخچال، مایکروویو و آب‌گرم‌کن از انواع سنسور حرارتی استفاده می‌شود. سنسورهای حرارتی همچنین در سیستم‌های پزشکی، غذاسازها، بویلرها و سیستم‌های پتروشیمی نیز وجود دارند.
با توجه به کاربردهای گسترده آنها، انواع مختلفی از سنسورهای حرارتی وجود دارد که هرکدام از آنها بسته به نوع ساختار و ویژگی‌هایی که دارند، از نظر پاسخگویی و دقت متفاوت هستند که در قیمت سنسور حرارتی تفاوت ایجاد می‌کنند؛ بنابراین مهم است که هنگام خرید سنسور حرارتی انواع آنها را بشناسید و بر اساس نیاز خود، بهترین نوعشان را انتخاب کنید. پس در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا اطلاعات کامل‌تری در مورد عملکرد سنسورهای حرارتی و انواع آن به شما بدهیم.
انواع سنسور حرارتی چگونه کار می‌کنند؟
همه اجسام در نتیجه دمای خود، تابش مادون قرمز ساطع می‌کنند. این تابش در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی قرار می‌گیرد که معمولاً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست. حسگرهای حرارتی برای تشخیص این تشعشع و تبدیل آن به نمایش بصری دما طراحی شده‌اند و اندازه دقیق دمای محیط مورد نظر یا جسم مورد نظر را به ما ارائه می‌دهند.
این حسگرها از یک عدسی تشکیل شده‌اند که تابش مادون قرمز را روی دسته‌ای از عناصر کوچک حساس به دما به نام میکروبولومتر متمرکز می‌کند. هر بلومتر دمای ناحیه کوچکی از عنصر مورد نظر را اندازه‌گیری می‌کند و خروجی ترکیبی تصویری را تشکیل می‌دهد که نشان‌دهنده دمای اجسام در میدان دید است. سنسور حرارتی این تغییر انرژی را تشخیص می‌دهد و سیگنالی را به واحد کنترل سنسور می‌فرستد که سپس چراغ‌ها یا سایر دستگاه‌های متصل را روشن می‌کند. سنسورهای حرارتی می‌توانند افراد را حتی زمانی که ساکن هستند و حرکت نمی‌کنند، شناسایی کنند و برای شناسایی ساکنان در مناطق بزرگ مانند انبارها، اتاق‌های کنفرانس و سالن‌ها ایده‌آل هستند.
محدوده حساسیت و تشخیص انواع سنسور حرارتی را می‌توان متناسب با کاربرد خاص تنظیم کرد. به‌عنوان‌مثال، در یک اتاق کوچک، سنسور ممکن است محدوده تشخیص باریکی داشته باشد، درحالی‌که در یک انبار بزرگ یا فضای اداری باز، سنسور ممکن است محدوده تشخیص وسیع‌تری داشته باشد یا از چند سنسور به‌طور همزمان استفاده شود.
مزایای خرید سنسور حرارتی برای کاربردهای مختلف
سنسورهای حرارتی می‌توانند مزایای بسیار زیادی داشته باشند که مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از:
1. غیر مزاحم هستند
سنسورهای حرارتی هیچ تشعشعی از خود ساطع نمی‌کنند و نیازی به تماس فیزیکی با فرد شناسایی شده ندارند. ازآنجایی‌که آنها هیچ‌گونه اطلاعات بصری یا شخصی در مورد افراد را نمی‌گیرند و فقط تغییرات دمایی اشیا را در میدان دید آنها تشخیص می‌دهند، این حسگرها معمولاً در سازمان‌هایی که حفظ حریم خصوصی در اولویت است، بسیار موردعلاقه قرار می‌گیرند. این ویژگی سنسورهای حرارتی را به یک راه حل غیر مزاحم برای شناسایی ساکنان در یک اتاق یا منطقه تبدیل می‌کند.
2. آنها دقیق‌تر از سنسورهای PIR ، نشان و ردیابی موقعیت WiFi هستند
حسگرهای حرارتی می‌توانند افراد نشسته یا ایستاده را تشخیص دهند که ممکن است توسط حسگرهای حرکتی که به حرکت متکی هستند، نادیده گرفته شوند. آنها همچنین می‌توانند داده‌های قابل‌اعتمادتری نسبت به سنسورهای PIR ارائه دهند که می‌تواند در اثر تغییرات دما ناشی از عوامل دیگری مانند نور خورشید یا باد ایجاد شود. در نهایت، آنها از یک سیستم تشخیصی دقیق‌تر برخوردار هستند.
3. آنها به نشانه‌های بصری متکی نیستند
برخلاف فناوری حسگر نوری، حسگرهای حرارتی می‌توانند نشانه‌های حرارتی افراد و اشیا را در یک اتاق تشخیص دهند و برای ردیابی در محیط‌های کم‌نور یا تاریک نیز مفید باشند.
معایب خرید انواع سنسور حرارتی
در هنگام خرید سنسور حرارتی باید در کنار تمام مزایایی که گفتیم، به معایب این ابزار نیز توجه داشته باشید که مهم‌ترین معایب آن عبارت‌اند از:
1.حسگرهای حرارتی برخی موارد را به اشتباه تشخیص می‌دهند.
حسگرهای حرارتی فناوری محدودی را ارائه می‌کنند که فقط می‌تواند افراد و اشیا را ضبط کند و درک واقعی از محل کار شما را غیرممکن می‌کند. ازآنجایی‌که این حسگرها می‌توانند تغییرات دما را که توسط منابعی غیر از انسان ایجاد می‌شود، مانند حیوانات خانگی، ماشین‌آلات یا نور خورشید تشخیص دهند، می‌توانند اطلاعات مثبت کاذب و داده‌های نادرست را ارائه دهند.
برعکس، آنها گاهی اوقات قادر به تشخیص افرادی که گرمای کافی تولید نمی‌کنند، مانند افرادی که یک جا نشسته‌اند یا لباس‌های سنگین می‌پوشند، نیستند. این می‌تواند منجر به اطلاعات منفی کاذب شود. عوامل محیطی مانند تهویه مطبوع، سیستم‌های گرمایشی و… نیز می‌توانند بر دقت این سنسورها تأثیر بگذارند، زیرا سنسور حرارتی ممکن است این موارد را به‌عنوان تغییر در محیط تشخیص دهند.
محل قرارگیری سنسور نیز می‌تواند بر دقت آنها تأثیر بگذارد. به‌عنوان‌مثال، سنسورهایی که بیش از حد بالا یا پایین قرار می‌گیرند قادر به ثبت دامنه کامل فعالیت در اتاق یا فضای موردنظر نیستند. به طور مشابه، اگر حسگرها در نزدیکی پنجره یا در کنار در قرار گیرند، ممکن است در معرض سایر عوامل محیطی قرار گیرند که دقت داده‌ها را مخدوش می‌کند.
2. سنسورهای حرارتی نمی‌توانند موارد غیرفعال را ثبت کنند.
در دنیای امروزی با محیط‌های کاری پویا و منعطف، مردم بیش از هر زمان دیگری در محل کار در حال حرکت هستند و کیف، لپ‌تاپ و کت خود را در فضایی به طور ثابت قرار می‌دهند. این موارد به‌عنوان اجسام غیرفعال شناخته می‌شود و 50٪ از کل فضای محل کار شما را شامل خواهد شد.
با توجه به این که حسگرهای حرارتی فقط می‌توانند تغییرات دما ناشی از حضور افراد در یک اتاق یا منطقه را تشخیص دهند، قادر به گزارش و اندازه‌گیری موارد غیرفعال نخواهند بود. ازدست‌دادن این داده به این معنی است که نیمی از اطلاعات مربوط به فضای مورد کنترل خود را از دست داده‌اید. این اغلب به این معنی است که اگر سنسورهای حرارتی در محل کار خود دارید، احتمالاً باید به فناوری اضافی یا پلتفرم هوش اشغالی تکیه کنید تا 50 درصد باقیمانده داده‌های خود را تجزیه و تحلیل کنید.
3. محدوده تشخیص محدود که منجر به افزایش هزینه‌ها می‌شود.
سنسورهای حرارتی در مقایسه با انواع دیگر سنسورهای تشخیصی محدوده تشخیص محدودی دارند. آنها معمولاً فقط در تشخیص افراد در محدوده 20 تا 30 فوت مؤثر هستند که ممکن است یک عدد آن برای اتاق‌ها یا مناطق بزرگ‌تر کافی نباشد.
در نتیجه این محدوده تشخیص محدود، شما احتمالاً به حسگرهای حرارتی بیشتری در هر فضای معینی نسبت به فناوری حسگر نوری نیاز دارید. این می‌تواند منجر به افزایش هزینه‌ها شود که ممکن است برای مدیران محل کار برای توجیه بازگشت سرمایه (ROI) چالش‌برانگیز باشد.
انواع سنسورهای حرارتی کدام‌اند؟
تمام سنسورهای حرارتی دمای یک سیستم یا فضا را اندازه‌گیری می‌کنند. هدف اصلی آنها اطمینان از گرم نشدن بیش از حد سیستم‌ها و جبران تغییرات پارامترهای الکتریکی وابسته به دما است. در هنگام خرید سنسور حرارتی نوع خاصی از سنسور حرارتی بسته به میزان پاسخگویی و دقت مورد نیاز در سیستم انتخاب می‌شود. سنسورهای حرارتی را می‌توان به‌صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
ترموکوپل
ترموکوپل یک سنسور حرارتی غیرخطی است. دامنه حساسیت و دمای ترموکوپل با انواع فلزات متصل به هم متفاوت است. دقت ترموکوپل‌ها در میان سنسورهای حرارتی دیگر نسبتاً کم است، اما طیف وسیعی از عملکرد را ارائه می‌دهند. درواقع این سنسورها می‌توانند محدوده دمایی از -200 ℃ تا 1750 ℃ را پوشش دهند.
ترموکوپل‌ها متداول‌ترین حسگرهای حرارتی هستند که در کاربردهای صنعتی، خودروسازی و مصارف معمولی استفاده می‌شوند. آنها بر اساس اصل اثر Seebeck کار می‌کنند. پدیده‌ای که در آن اختلاف دما بین دو سیم فلزی غیرمشابه باعث ایجاد اختلاف ولتاژ می‌شود. اختلاف ولتاژ متناسب با تغییر دما است. برای تبدیل اختلاف ولتاژ به اندازه‌گیری دما از یک جدول مخصوص و از پیش نوشته شده برای این کار به‌عنوان مرجع استفاده می‌شود.
آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD)
در RTDها از تغییر مقاومت برای سنجش دما استفاده می‌شود. RTDها مستلزم این هستند که مواد یک رابطه مقاومت و دمای تعریف شده با هم داشته باشند. پلاتین به دلیل رابطه خطی بین تغییر مقاومت و تغییرات دما، بهترین ماده برای RTDها است. RTDهای پلاتینیم پایدار، دقیق و دارای قابلیت تکرار در اندازه‌گیری هستند و محدوده عملکرد آنها از -270 تا 850 درجه است. سایر مواد مورد استفاده در RTD ها نیکل و مس هستند، اما دقت در این فلزات کمتر است.
ترمیستورها
مانند RTDها، ترمیستورها نیز از مقاومت در اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند. ترمیستورها به جای پلاتین و مس از مواد پلیمری یا سرامیکی استفاده می‌کنند که آنها را ارزان‌تر می‌کند اما دقت کمتری نسبت به RTDها دارند. دو نوع ترمیستور وجود دارد:
- ترمیستورهای ضریب دمایی منفی (NTC): در این نوع ترمیستور، تغییر مقاومت با تغییرات دما نسبت معکوس دارد.
- ترمیستورهای ضریب دمای مثبت (PTC): در این نوع ترمیستور، تغییر مقاومت مستقیماً با تغییرات دما متناسب است.
دماسنج
دماسنج برای اندازه‌گیری دمای هر جامد یا مایع شیشه‌ای استفاده می‌شود. اندازه‌گیری دما متناسب با تغییر حجم عنصر حسگر دما است که داخل دماسنج پر شده است. دقت دماسنج به اندازه دستگاه و سیال مورد استفاده به‌عنوان عنصر سنجش دما بستگی دارد.
سنسورهای مادون قرمز (IR)
سنسورهای IR سنسورهای الکترونیکی هستند که با انتشار تشعشعات IR دما را تشخیص می‌دهند. این ابزار، سنسورهای حرارتی از نوع غیرتماسی هستند. در حسگرهای مادون قرمز، کاربر بین هزینه و دقت، تعادل ایجاد می‌کند. درواقع، هر چه قیمت سنسور حرارتی IR بیشتر باشد، دقت آن بیشتر است.
سنسورهای حرارتی نیمه‌هادی
سنسورهای حرارتی نیمه‌هادی به‌عنوان آی سی سنسور دما در دسترس هستند. این آی‌سی‌ها تغییرات دما را از تغییر در مقادیر خروجی مانند جریان، ولتاژ، مقاومت و غیره تشخیص می‌دهند. آی‌سی‌های سنسور حرارتی نیمه‌هادی در محدوده دمایی 55 تا 155 درجه سانتی گراد بسیار دقیق و خطی هستند.
درک واضح انواع سنسور حرارتی برای انتخاب یک سنسور حرارتی مناسب برای کاربری مورد نیاز شما بدون به خطر انداختن دقت و پاسخگویی ضروری است. اگر نمی‌دانید کدام یک از انواع سنسور حرارتی برای هدف شما بهتر کار می‌کند، می‌توانید همین امروز با کارشناسان باتجربه و کاربلد ما در شرکت دانش‌بنیان پایاسنس تماس بگیرید و بعد از گرفتن مشاوره تخصصی بهترین نوع سنسور حرارتی را انتخاب و خریداری نمایید.
رایج‌ترین کاربردهای سنسورهای حرارتی چه مواردی هستند؟
سنسورهای حرارتی در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. استفاده از حسگرهای حرارتی آسان است و با فراگیرتر شدن استفاده از آنها و تولید انبوه انواع سنسور حرارتی، قیمت آنها نیز مقرون‌به‌صرفه شده است. سنسورهای حرارتی ویژگی‌های فنی پیشرفته‌ای را ارائه می‌دهند که باعث ایجاد تغییرات عمده در بسیاری از زمینه‌ها می‌شود.
در اینجا برخی از ویژگی‌های سنسور حرارتی و رایج‌ترین موارد استفاده از آنها آورده شده است:
1. تصاویر واضح و قابل اعتماد
تصاویر حرارتی با کنتراست بالا را می‌توان برای شناسایی مؤثر یک مزاحم در شب استفاده کرد، حتی اگر متجاوز در سایه‌ها پنهان شده باشد. پلیس و سایر نیروهای امنیتی می‌توانند از تصاویر حرارتی برای تعقیب مظنونان استفاده کنند، حتی در شب و هرگز مظنون را از دست ندهند.
2. استفاده در خودروها
از تصویربرداری حرارتی می‌توان برای مشاهده بهتر ترافیک بزرگراه‌ها، حتی در شب، با مزیت کاهش تابش نور چراغ‌های جلو استفاده کرد. همچنین می‌تواند رانندگی در شب را با کمک به رانندگان به این شکل که موانع موجود در مسیر خود را آسان‌تر ببینند و از خطرات احتمالی جلوگیری کند، ایمن‌تر و آسان‌تر کند.
در نهایت، تصویربرداری حرارتی به رانندگان اجازه می‌دهد تا موانع را تا فاصله 100 متری ببینند که فاصله‌ای بسیار بیشتر از نور بالا است. این امر رانندگی در شب را ایمن‌تر می‌کند و خستگی را کاهش می‌دهد.
3. کمک به اهداف دفاعی
سنسورهای حرارتی به سربازان این امکان را می‌دهد که دشمنان خود را در شب و روز به‌وضوح ببینند، حتی اگر آنها استتار شده باشند. نیروهای زمینی همچنین می‌توانند از تصویربرداری حرارتی برای حرکت در مناطق متخاصم و غیرقابل‌پیش‌بینی در شب بدون استفاده از چراغ‌هایی که خطر افشای موقعیت‌های آنها را دارند، استفاده کنند.
4. پیشگیری از آتش سوزی
یکی از مفیدترین کاربردهای انواع سنسور حرارتی برای آتش‌نشانان، شناسایی مناطق داغ قبل از ورود به ساختمان در حال سوختن است. مهم‌تر از آن، سنسور حرارتی می‌تواند برای مکان‌یابی افراد در خطر استفاده شود و در نهایت جان افراد را نجات دهد. تصویربرداری حرارتی همچنین کار آتش‌نشانان را آسان‌تر می‌کند و به آنها کمک می‌کند تا مکان‌هایی را که قرار است آتش‌سوزی در آن شعله‌ور شود، مانند آتش‌سوزی‌های جنگل‌ها را به‌راحتی مشخص کنند.
5. تعمیر و نگهداری صنعتی
دوربین‌های دارای سنسور حرارتی همچنین می‌توانند برای نظارت بر تجهیزات پرخطر مانند کلیدهای مدار، کنتورهای برق و تجهیزات فشار قوی مانند ترانسفورماتورها استفاده شوند و برای مثال، قبل از خراب شدن یا داغ شدن بیش از حد تجهیزات، هرگونه نقصی را تشخیص دهند.
6. جستجو و نجات
استفاده از سنسور حرارتی می‌تواند با پیدا کردن یک فرد مفقود شده یا فرد در خطر در مناطق صعب‌العبور مانند کوه‌ها، توده‌های آبی یا جنگل‌های انبوه به نجات جان افراد کمک کند. این می‌تواند به نجات قربانیانی کمک کند که هرگز با استفاده از تکنیک‌های جستجوی سنتی پیدا نمی‌شدند.
7. ممیزی حرارت ساختمان
شناسایی تلفات حرارتی یکی از اولین قدم‌ها در جهت بهبود بهره‌وری انرژی ساختمان و حفاظت از محیط‌زیست است. تصویربرداری حرارتی راه حلی مقرون‌به‌صرفه و مقاوم برای ممیزی حرارت ساختمان است.
8. مراقبت‌های بهداشتی
خرید سنسور حرارتی برای تشخیص درجه حرارت‌های غیرعادی بالا (مانند موارد تب) و عفونت‌های احتمالی در پزشکی مفید است. همچنین می‌تواند التهاب دردناک را در حین جراحی یا در بیمار بیهوش تشخیص دهد.
9. استفاده روزمره
دوربین‌های دارای سنسور حرارتی به‌عنوان راهی برای محافظت از خانه‌ها و حیاط‌ها مورد توجه صاحبان خانه‌ها هستند. فناوری حسگر حرارتی همچنین می‌تواند در سیستم‌های اتوماسیون خانگی برای مدیریت روشنایی و گرما استفاده شود که امروزه در حال رایج شدن هستند.
نتیجه‌گیری
همان‌طور که ملاحظه کردید سنسورهای حرارتی انواع مختلفی دارند و می‌توانند کاربردهای بسیار شگفت‌انگیزی داشته باشند. البته این سنسورها کاربردهای بسیار وسیعی در صنایع مختلف مانند پتروشیمی، فولاد، شیشه‌سازی، کوره‌ها و… دارند و آنچه در این مقاله گفته شد موارد کاربردی شگفت‌انگیز این سنسورها بود که می‌توانند کمک بزرگی به سلامت جامعه و کاهش خطرات بزرگ و جبران‌ناپذیر نمایند.
اگر شما نیز به سنسورهای حرارتی نیاز دارید، یادتان باشد قبل از خرید سنسور حرارتی حتماً انواع آن را شناخته و با توجه به نیازهای خود بهترین نوع را انتخاب کنید. اگر نمی‌دانید کدام نوع بهتر می‌تواند نیاز شما را برطرف کند یا می‌خواهید قیمت سنسور حرارتی را استعلام کنید، می‌توانید با کارشناسان فروش باتجربه ما در شرکت دانش‌بنیان پایاسنس در ارتباط باشید.
