C - SABİS

ALGILAYICILAR-III
Sıcaklık Nasıl Ölçülür?
 En basit ve en çok kullanılan özellik ısıl genleşmedir.
Cam termometredeki sıvıda olduğu gibi.
 Elektriksel dönüşüm için algılamanın farklı metotları
kullanılır. Bunlar :
rezistif – dirençsel (Thermistor, RTD),
ısıl-elektrik (Thermocouple),
yarı-iletken (LM35),
optik (kızıl ötesi),
piezo-elektrik dedektörler
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
2
ALGILAYICILAR-III
 Sıcaklığın alınması veya ölçülmesi temelde cismin ısıl
enerjisinin küçük bir kısmının algılayıcıya iletimini
gerektirir; algılayıcının fonksiyonu bu enerjiyi
elektriksel sinyale dönüştürmektedir.
 Sıcaklık algılayıcıları iki şekilde çıkış sinyali üretirler;
Çıkış gerilimindeki bir değişme
Algılayıcının elektriksel direncinde meydana
gelen bir değişme
 Termokupl gerilim farkı üretirken RTD'ler ve
termistörler dirençlerindeki değişiklik sayesinde çıkış
sinyali üretirler
 Sıcaklık sensörleri uygulama alanına göre ihtiyaçlara göre
seçilirler.
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
3
ALGILAYICILAR-III
 Sıcaklık algılayıcıları temassız ya da temaslı olarak
ikiye ayrılırlar
 Temaslı algılayıcılarda cihaz sıcaklığı ölçülen nesne
veya maddeyle fiziksel olarak temas eder.
 Temassız algılayıcılar ise sıcaklığı yayılan cisimden
elektromanyetik enerjiyi algılayarak okurlar.
 Eğer nesne veya ortam hareket ediyorsa, düzensiz bir
şekli varsa veya bir algılayıcının teması ölçülen değerin
doğruluğuna zarar verecekse bu durumlarda temassız
ölçüm yapılmalıdır ve genellikle IR (Infra Red : Kızıl
Ötesi) algılama araçları kullanılmalıdır
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
4
ALGILAYICILAR-III
Isıya duyarlı eleman çeşitleri
 Termokupl – Isıl Çift
 Isıya duyarlı dirençler -Termistörler
NTC -Negatif Sıcaklık Katsayılı Direnç
PTC -Pozitif Sıcaklık Katsayılı Direnç
RTD – Isıya Bağımlı Direnç
 Yarı iletken temelli sıcaklık algılayıcıları
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
5
ALGILAYICILAR-III
Çeşitli Sıcaklık Sensörleri
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
6
ALGILAYICILAR-III
Termokupl (Thermocouple)
 Isıl çift anlamına gelir
 -200°C ilâ +2000°C
arası ölçüm yapabilir
 Seebeck Etkisi
 Bir uçları birbirine bağlanmış iki farklı metalin birleşim
yüzeyleri ısıtılarak elektrik akımı elde etmede kullanılan
algılayıcılardır
 Termokuplda oluşan elektrik akımı, birleşim noktasının
sıcaklığına bağlı olup, metallerin farklı elektriksel ve
termik özelliklerinden ileri gelir
 Çıkış uçlarında mikrovolt ile milivolt düzeyinde bir gerilim
oluşur
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
7
ALGILAYICILAR-III
Termokuplun kılıf içine
konması
Yüksek sıcaklığa dayanıklı
kablolar
 Termokuplların ölçüm yapan kısmı açık (çıplak) olarak
fırın içine konmaz. Çünkü, oksidasyon (küflenme) ve
diğer dış etkenler elemanı çabuk bozar.
 Bu nedenle ısıyı algılayan kısım, içine oksidasyonu
önleyici gaz doldurulmuş koruyucu boru (kılıf) içine
yerleştirilir.
 Olumsuz ortam koşullarına (aşırı şok, vibrasyon gibi)
dayanıklıdır
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
8
ALGILAYICILAR-III
Uygulamada kullanılan bazı
termokupl tipleri
 Bakır-konstantan birleşimi termokupl
 Demir-konstantan birleşimi termokupl
 Nikel krom-nikel birleşimi termokupl
 Plâtin radyum-plâtin birleşimi termokupl
 Kromel-konstantan birleşimi termokupl
 Kromel-alumel birleşimi termokupl
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
9
ALGILAYICILAR-III
Termokupl Tipine Göre Ölçüm
Sıcaklıkları
Termokupl tipi
Sıcaklık
Cu-CuNi
-200 ilâ +300 °C
Fe-CuNi
-200 ilâ +800 °C
NiCr-Ni
0 ilâ +1200 °C
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
10
ALGILAYICILAR-III
Kullanıldığı Yerler
 Çok yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde kullanılır.
 Demirçelik, çimento, seramik, cam, kimya, petrol,
gıda, kâğıt vb. sektörlerde.
 Pirometrelerde.
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
11
ALGILAYICILAR-III
Pirometreler
 Termokupl ve skalası °C olarak bölümlendirilmiş bir
mikrovoltmetrenin birleşiminden oluşmuştur
 Seyyar olarak yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde
kullanılır.
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
12
ALGILAYICILAR-III
Isıya Duyarlı Dirençler
 Thermo Resistor – Thermistor (Termistör)
 İki gruba ayrılırlar:
NTC – Negative Temperature Coefficient (Negatif
Sıcaklık Katsayılı)
PTC – Pozitive Temperature Coefficient (Pozitif
Sıcaklık Katsayılı)
 Bir başka türü de RTD – Resistive Temperature Detector
(Dirençsel Sıcaklık Algılayıcı) olarak bilinir.
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
13
ALGILAYICILAR-III
NTC - Negatif Sıcaklık Katsayılı Direnç
 Sıcaklık artışına bağlı olarak direnci azalan algılayıcılar
 NTC direnci fiziksel boyutları ve öz direnci ile
belirlenir
 Aktif algılayıcı (dışarıdan besleme gerilimi ihtiyacı)
 Kendiliğinden ısınma dezavantajı vardır
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
14
ALGILAYICILAR-III
 Çok duyarlı bir sıcaklık algılayıcısıdır (Duyarlılık- -,
% 2 - % 8 arasında değişmektedir)
 Platin ve nikelden yapılmış termistörlerin özellikleri
şöyledir:
PT100
Ölçme sahası -200 ilâ +550 ° C
Direncin değişimi (Ω/°C) 0,42...0,39...0,32
NI 100
Ölçme sahası -60 ilâ +180 °C
Direncin değişimi (Ω /°C) 0,47...0,55...0,81
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
15
ALGILAYICILAR-III
PTC - Pozitif Sıcaklık Katsayılı Direnç
 Pratik olarak her metal tel PTC olarak kullanılabilir
 Sıcaklık artışına bağlı olarak direnci artan algılayıcılar
 Seramik ve yarı iletken maddelerden yapılır
 PTC direnci, az miktardaki ısı değişmelerine karşılık
büyük ölçüde artış gösterir
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
16
ALGILAYICILAR-III
 25 ° C deki dirençleri 100  ile 10 M arasındadır
 Güç sarfiyatları birkaç mW’tan 25W’a kadar değişir
 Termistör seçiminde göz önüne alınacak hususlar;
 termistör direncinin değeri ve sıcaklık katsayısı,
 gücü,
 hassasiyeti
 fiziksel büyüklük ve şekli,
 direnç toleransı,
 zaman sabiti,
 çalışma alanı ve koruma,
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
17
ALGILAYICILAR-III
Kullanıldığı Yerler
 Alarm devrelerinde,
 Motor, fan koruma devrelerinde,
 Buzdolaplarında,
 Çamaşır makinelerinde
 Isıtıcılarda,
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
18
ALGILAYICILAR-III
RTD
İnce film RTD
Tel sarımlı RTD
 RTD sıcaklık değişimlerinde doğrusal bir direnç




değişimi gösterir
Hassas sıcaklık algılayıcılardır (0.0025˚C hassasiyet)
Algılama elemanı genellikle bir platin tel sargısı veya
seramiğe uygulanmış ince bir metalik tabakadır
RTD mesafeden çok fazla etkilenmez
Sıcaklık cevabı hızlıdır
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
19
ALGILAYICILAR-III
 Dezavantajları ise, daha yavaş tepki, şok ve
vibrasyona duyarlılık, sıcaklık değişimlerinde
küçük direnç değişimi (düşük duyarlılık) ve düşük
taban direncidir.
 Çok geniş bir sıcaklık aralığında ölçüm alabilirler
(Bazı platin algılayıcılar -200˚C ; +850˚C arasında
çalışabilir).
 NTC ve PTC den pahalıdır
 Optik ve Sayısal sensörlerden ucuzdur
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
20
ALGILAYICILAR-III
Kullanıldığı Yerler
 Araçlarda,
 Hassas termometrelerde,
 Sıvı sıcaklıklarının
ölçümünde,
 Yüzey sıcaklıklarının
ölçümünde,
 Hava ve gaz sıcaklıklarının
ölçümünde,
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
21
ALGILAYICILAR-III
Akustik Sıcaklık Algılayıcısı
C  331.5
T
m/s
273,15
(C ses hızı ve T mutlak sıcaklık)
normal atmosfer basıncında kuru havadaki ilişki
 Algılayıcının çalışma prensibi; ortam sıcaklığı ve ses
hızı arasındaki ilişkiye dayanır
 Aşırı soğuk ve sıcak ortamlarda, nükleer reaktörde
yüksek ışınım seviyeleri, vb. durumlarda kullanılır
 Akustik sıcaklık algılayıcısı; ultrasonik alıcı/verici, ve
gazla doldurulmuş sızdırmaz kapalı tüpten oluşur
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
22
Yarı İletken Sıcaklık Sensörleri
 Germanyum, silisyum gibi maddelerden üretilirler.
 Yapı olarak plastik gövdeli transistörlere benzerler.
 Hassas sıcaklık algılama işlemlerinde kullanılır.
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
23
 LM 35: Isıya bağlı olarak gerilim
üretir. -55°C ilâ +l50°C arasındaki
sıcaklıkların algılanmasında
kullanılır. Her 1°C sıcaklık
artışında yaklaşık 10 mV üretir
 LM235: Isıya bağlı olarak gerilim
üretir. -40°C ilâ +125°C arasındaki
sıcaklıkların algılanmasında
kullanılır. Her 1°C luk sıcaklık
artışında yaklaşık 10 mV üretir
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
24
 DS18B20: Maxim/Dallas firması tarafından üretilmiş
en fazla 0.5 derecelik hata ile -55 ile +125 dereceler
arası ölçüm yapabilmekte ve sıcaklık bilgisini sayısal
olarak vermektedir.
 Analog/sayısal dönüştürücü kullanımına gerek yoktur
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
25
ALGILAYICILAR-III
Seebeck Etkisi
 Farklı iki iletken bir devre oluşturuyorsa ve devrenin
iki noktası arasında bir sıcaklık farkı var ise bu
devreden bir akım geçer
EBO 304- Ölçme ve Enstrümantasyon
26