Temperatūras sensori

Lai kontrolētu procesus, saules kolektoru, apkures un karsta ūdens apgādes sistēmās izmanto pretestības temperatūras devējus.

Pretestības temperatūras devēju darbības pamatā ir metālu, to sakausējumu vai pusvadītāju elektriskās pretestības atkarība no temperatūras. Pēc vadītāja pretestības lieluma tiek noteikta temperatūra, kura atbilst šai materiāla pretestībai. Visbiežāk izmantotie metāli ir platīns un varš. Platīns un varš ir ķīmiskie elementi ar simboliem  Pt un Cu attiecīgi. Abi šie metāli ir noturīgi pret koroziju.

Dažādu metālu spēju vadīt elektrisko strāvu salīdzina pēc to īpatnējās pretestības. Aprēķinot pretestību, tuvināti tiek pieņemts, ka pretestības atkarību no temperatūras izsaka lineāra sakarība R_t = R₀(1+ αt), kur:
R₀ - metāla pretestība 0 °C grādu temperatūrā;
R_t - pretestība t °C grādu temperatūrā;
α - elektriskās pretestības termiskais koeficients.

Elektriskās pretestības termiskais koeficients ir vienāds ar pretestības relatīvo maiņu, temperatūrai izmainoties par vienu °C grādu. Lielākajai daļai tīro metālu, ja temperatūra mainās par vienu °C, 0 °C grādu temperatūrā pretestība mainās par 1/273 no savas vērtības.

Metāliem šis koeficients ir pozitīvs, jo pieaugot temperatūrai, pieaugs arī tā pretestība. No kā arī cēlies temperatūras devēju apzīmējums PTC jeb Positive temperature coefficient of resistance.

Platīna temperatūras devējus izmanto mērot temperatūru tās diapazonā no -260 līdz + 1100 °C.Šiem termometriem ir liels elektriskās pretestības termiskais koeficients, augsta to darbības stabilitāte un laba lineārā pretestības atkarība no temperatūras (visaugstākā ir diapazonā no 0 līdz 650 °C). Šajā diapazonā veiktā mērījumu precizitāte var sasniegt pat līdz vienai tūkstošdaļai grāda °C. Par negatīvu var uzskatīt termometra augsto cenu un ievērojamu tā darbības inerci, kura var atrasties laika diapazonā no desmitiem sekunžu līdz pat dažām minūtēm. Tiek izgatavoti arī zemas inerces termometri ar reakcijas laiku līdz vienai desmitdaļai sekundes.

Vara temperatūras devējus izmanto temperatūras diapazonam no -50 līdz + 200 °C. To kvalitātes rādītāji ir nedaudz sliktāki nekā platīna termometriem, toties tiem ir zema cena. Kā papildus negatīva īpašība jāmin šī metāla oksidēšanās augsto temperatūru diapazonā. Parasti šos termometrus izmanto zemu temperatūru mērīšanai.

Industriālo temperatūras devēju izgatavošanai visbiežāk izmanto platīnu Pt100/Pt100 vai varu Cu100/Cu1000. Skaitlis aiz metāla simbola apzīmē tā pretestību pie temperatūras 0°C. Šie devēji ir standartizēti, to pretestības atkarība no temperatūras ir dota tematiskajās rokasgrāmatās tabulas vai formulas veidā.

Zemāk redzamajā grafikā Pt1000 pretestība atkarībā no temperatūras.Pusvadītāju pretestības materiāliem elektriskās pretestības termiskais koeficients ir ar negatīvu zīmi un ir daudz lielāks nekā metālu pretestības termodevējiem. Tātad, pieaugot materiāla temperatūrai, tā pretestība samazinās. Šo devēju izmanto temperatūras mērīšanai diapazonā no -40 līdz + 120 °C. Šo termodevēju priekšrocība ir tā, ka tie ir mazi pēc gabarītiem un ir ar ļoti augstu to darbības reakcijas laiku.

Sērijveida ražotāju devējiem kā negatīvu var uzskatīt to dažādās raksturlīknes un tāpēc ir jāveic individuāla to kalibrēšana.

Papildinfo par platīna pretestības termometru tolerancēm, temperatūras un pretestības attiecību skatīt:
IEC 60751:2008 Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors.