سنناقش في هذه المقالة ماهية حساسات درجة الحرارة واستخداماتها ومكوناتها وكيفية عملها.
ما هي حساسات درجة الحرارة؟
حساسات درجة الحرارة هي أجهزة تكتشف وتقيس البرودة والحرارة وتحولها إلى إشارة كهربائية.
تُستخدم مستشعرات درجة الحرارة في حياتنا اليومية، سواء كان ذلك في شكل سخانات مياه منزلية أو موازين حرارة أو ثلاجات أو أفران ميكروويف.
هناك مجموعة واسعة من تطبيقات أجهزة استشعار درجة الحرارة، بما في ذلك مجال المراقبة الجيوتقنية. يمكن أيضًا تعريف مستشعر درجة الحرارة على أنه أداة بسيطة تقيس درجة البرودة أو السخونة ثم تحولها إلى وحدة قابلة للقراءة.
هناك مستشعرات درجة حرارة متخصصة تستخدم لقياس درجة حرارة الآبار أو التربة أو السدود الخرسانية الضخمة أو المباني.
ماذا تفعل حساسات درجة الحرارة؟
أجهزة استشعار أو حساسات درجة الحرارة هي أجهزة مصممة لقياس درجة البرودة والسخونة في الجسم. يحدد الجهد عبر الصمام الثنائي عمل مقياس درجة الحرارة.
يتغير تغير درجة الحرارة بشكل مباشر مع مقاومة الصمام الثنائي. كلما كانت درجة الحرارة أكثر برودة، قلت المقاومة والعكس صحيح.
يتم قياس المقاومة عبر الصمام الثنائي، ويتم تحويل القياس إلى وحدات درجة حرارة يمكن قراءتها وعرضها في شكل رقمي فوق وحدات القراءة.
في مجال المراقبة الجيوتقنية، يتم استخدام مستشعرات درجة الحرارة هذه في قياس درجات الحرارة الداخلية للمنشآت مثل السدود والجسور ومحطات الطاقة.
إقرأ أيضاً… تعريف العشوائية أو الانتروبيا (Entropy) في الديناميكا الحرارية.
استخدامات حساسات درجة الحرارة.
هناك العديد من الأنواع المختلفة لحساسات درجة الحرارة، ولكن الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة في تصنيفها تعتمد على وضع الاتصال الذي يتضمن مستشعرات درجة الحرارة الملامسة وغير المتصلة.
تتضمن أمثلة أجهزة استشعار التلامس أجهزة الثرمستورات والمزدوجات الحرارية لأن اتصالها بالأشياء التي تقيسها يكون مباشرًا، في حين أن مستشعرات درجة الحرارة من النوع غير الملامس تقيس إشعاع مصدر الحرارة.
تستخدم عدادات درجة الحرارة هذه في الغالب في البيئات الخطرة مثل محطات الطاقة الحرارية أو محطات الطاقة النووية.
تستخدم مستشعرات درجة الحرارة لقياس حرارة الماء في الهياكل الخرسانية وفي مجال المراقبة الجيوتقنية. يمكن استخدامها أيضًا لمراقبة هجرة التسرب أو المياه الجوفية.
أحد المجالات التي تُستخدم فيها بشكل شائع هو معالجة الخرسانة حيث يجب أن تكون الخرسانة دافئة نسبيًا لتثبيتها ومعالجتها بشكل صحيح. تؤدي الاختلافات في الفصول إلى توسع أو تقلص الهياكل، مما يؤدي إلى تغيير شامل في حجمها.
كيف تعمل حساسات درجة الحرارة؟
مبدأ عمل مستشعر درجة الحرارة هو الجهد عبر أطراف الصمام الثنائي. إذا كانت هناك زيادة في الجهد، تزداد درجة الحرارة أيضًا. ويتبع ذلك انخفاض في الجهد بين طرفي ترانزستور القاعدة والباعث في الصمام الثنائي.
هناك أيضًا مستشعرات درجة الحرارة التي تعمل على مبدأ تغيير الإجهاد الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة. في مقياس درجة حرارة السلك المهتز، تمتلك المعادن غير المتشابهة معاملات تمدد خطية مختلفة.
يتكون بشكل أساسي من سلك ممدود مغناطيسي ذو قوة شد عالية مع طرفين مثبتين بأي معدن غير متماثل بحيث يؤثر أي تغيير في درجة الحرارة بشكل مباشر على التوتر في السلك وتردد الاهتزاز الطبيعي.
يمكن صنع المعدن غير المتماثل من الألومنيوم لأنه يحتوي على معامل تمدد خطي أكبر من الفولاذ. عند حدوث تحويل إشارة درجة الحرارة إلى تردد، يمكن أيضًا استخدام نفس وحدة القراءة المستخدمة لأجهزة استشعار الأسلاك الاهتزازية الأخرى في مراقبة درجة الحرارة أيضًا.
مستشعر السلك الاهتزازي المبني خصيصًا هو الذي يستشعر تغير درجة الحرارة ثم يتم تحويل التغير في درجة الحرارة إلى إشارة كهربائية يتم نقلها بعد ذلك إلى الوحدة التي يتم قراءتها على شكل تردد.
مكونات مستشعر درجة الحرارة.
هناك ثلاثة أنواع من المكونات في مستشعرات درجة الحرارة.
هناك مكونات أساسية لجهاز استشعار درجة الحرارة بما في ذلك الكابلات والأسلاك المزدوجة الحرارية أو التمديد، بالإضافة إلى عناصر الاستشعار.
فيما يلي أمثلة على المكونات التي تكمل المستشعر: العازل، والموصلات، ورؤوس التوصيل، وأنابيب الحماية. هناك أيضًا مكونات مرتبطة ضرورية في استخدام المستشعرات مثل المحولات وأجهزة التحكم.
