الحساسات الحرارية

تعريف الحساس الحراري :

هو الأداة التي تحول درجة الحرارة الى جهد كهربائي يتناسب مع قيمة درجة الحرارة المطبقة عليه .
مثال : أبسط مثال هو الديود فعند تعرضه لحرارة فتبدأ بعض الالكترونات بالتحرر من مدارتها ويزداد مرور التيار (علاقة طردية بين التيار والحرارة)
استخدام الديود كحساس حراري :عند انحياز الديود السيليكوني أماميا في درجة 25° فان جهد الانحياز الأمامي حوالي 0.65 [v] وعند زيادة درجة الحرارة فان ذلك سيؤدي الى زيادة عدد الالكترونات المتحررة من ذرات المادة النصف الناقلة وبالتالي ازدياد قيمة التيار المار وبالتالي انخفاض جهد الانحياز
الأمامي (عملياً فان كل 1°تقابل انخفاض جهد الانحياز الأمامي بمقدار 2 الى 3 ميلي فولت) .
مساوئ الديود كحساس حراري :a. قيمة الجهد المقابل لكل 1 ° صغيرة
b. العلاقة العكسية بين الحرارة وجهد انحياز الديود .
تكييف الاشارة:1- وصل مضخم لتضخيم اشارة الخرج .
2- جعل العلاقة طردية بين الحرارة وجهد انحياز الديود(باستخدام مضخم عملياتي يعمل على طرح جهد مرجعي من قيمة جهد انحياز الديود).

الحساس الحراري تجاريا

يتوفر في السوق العنصر LM35DZ وهو حساس حراري قادر على قياس درجات حرارة من 0° الى 100° و LM35CZ ومجاله من - 40° الى 110° ، حيث من أجل كل 1° يعطي جهد قدره 10 ميلي فولت و الجهد يتناسب بشكل طردي مع ازدياد درجة الحرارة و تيار الحساس لا يتجاوز 56 ميكرو اّمبير وبالتالي الأثر الحراري الناتج من الحساس مهمل .

أقطاب الحساس :القطب 2 هو خرج الحساس
القطب 1,3 تغذية الحساس
يترواح جهد التغذية من 4 الى 30 فولت وبالتالي هذا الحساس متوافق مع دارات الـ TTL وكذلك مع المتحكمات الصغرية .
مصطلحات الأداء:

• المجال : 0° الى 100 °
•  المدى:100 °
•  الدقة : ±3⁄4°C
• الحساسية : + 10.0 mV/°C
• خطأ عدم الخطية : ±1⁄4°C
• ممانعة الخرج : 0.1 Ω

البنية الداخلية :

شرح اّلية العمل:

عند يتعرض الحساس الى حرارة فان الترانزستورين Q1,Q2 ستزداد قيمة التيار المار فيهما وتيار Q1 عشرة أضعاف تيار الترانزستور Q2 وقيمة التيارين ستقارن عبر المقارن A1
يعمل A1 على تطبيق جهد على خرجه طالما تيار Q1 أكبر من تيار Q2 وبالتالي يمر تيار عبر NR1,R2 ويتشكل هبوط جهد على كل من قاعدة Q1,Q2 ولكن الجهد على قاعدة Q1 أصغر من الجهد على قاعدة Q2 وبالتالي يزداد تيار Q2 حتى يصبح التيارين متساويين.
المقارن A2 يعمل على مقارنة الجهد الناتج من محصلة الترانزستورين Q1,Q2 مع جهد الخرج الفعلي وطالما الجهد المطبق أكبر من جهد الخرج فان خرج المقارن يكون عند المستوي المرتفع وبالتالي ترانزستور الخرج يكون في حالة تمرير ويزداد جهد الخرج وعندما يتساويان فان خرج المقارن يصبح عند المستوي المنخفض ويصبح الترانزستور في حالة قطع .
تحويل الجهد الى درجة الحرارة المكافئة:يمكن بكل بساطة باستخدام المتحكم المصغر Microprocessor قراءة قيمة الجهد من خرج الحساس واجراء الحسابات اللازمة(التقسيم على 10)

حساسات الضغط

حساسات قياس التدفق