विभिन्न प्रकार की सेंसर प्रौद्योगिकियां और उद्योग की मांग में महत्वपूर्ण अंतर हैं, जिससे विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छा तापमान सेंसर चुनना बेहद चुनौतीपूर्ण हो जाता है।,कई अनुप्रयोगों में सटीक रीडिंग की आवश्यकता होती है, इसलिए विभिन्न मौजूदा उत्पादों का मूल्यांकन करना आवश्यक है।
तापमान सेंसर का चयन करते समय डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कई कारकों को संतुलित करना आवश्यक हैः सटीकता, प्रतिक्रिया समय, संचार प्रोटोकॉल, पर्यावरण सहिष्णुता,बिजली की खपतसेंसर आमतौर पर चार प्रकार के एनालॉग वोल्टेज आउटपुट और एक प्रकार के डिजिटल सिग्नल आउटपुट में विभाजित होते हैंः
थर्मोकपलः व्यापक तापमान सीमा और स्थायित्व के साथ, यह कम से अधिक +1800 डिग्री सेल्सियस के तापमान को माप सकता है। थर्मोकपल मजबूत और टिकाऊ हैं,कठोर वातावरण का सामना करने में सक्षम और तेजी से तापमान परिवर्तनों का जवाब देने में सक्षमहालांकि, उनकी सटीकता और स्थिरता अन्य सेंसरों की तरह अच्छी नहीं है, और उन्हें सिग्नल कंडीशनिंग की आवश्यकता होती है।थर्मोकपल्स भारी उद्योगों जैसे कि इस्पात और कांच उत्पादन के लिए बहुत उपयुक्त हैं, साथ ही उच्च गर्मी वाले घरेलू और वाणिज्यिक उपकरण।
प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर (आरटीडी): उच्च सटीकता और स्थिरता के साथ, यह औद्योगिक स्वचालन और प्रक्रिया नियंत्रण क्षेत्रों के लिए बहुत उपयुक्त है जिन्हें अत्यंत उच्च सटीकता की आवश्यकता होती है।आरटीडी का उपयोग आमतौर पर खाद्य और औषधीय उद्योगों में पेय बनाने जैसी प्रक्रियाओं के दौरान तापमान नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।आरटीडी एचवीएसी प्रणालियों के साथ-साथ प्रयोगशाला और चिकित्सा उपकरणों जैसे कि इनक्यूबेटर और विश्लेषणात्मक उपकरणों के लिए सटीक तापमान माप प्रदान कर सकता है।थर्मोकपल्स जैसे विकल्पों की तुलना में, आरटीडी की लागत अधिक हो सकती है और यह पतली तार या पतली फिल्म डिटेक्शन तत्वों पर निर्भर होने के कारण अधिक नाजुक है। आरटीडी का उपयोग आमतौर पर सटीक माप सर्किट के साथ मिलकर किया जाता है,जो डिजाइन की जटिलता और लागत को बढ़ाता है.
थर्मिस्टोर: अर्धचालक से बना प्रतिरोधक, जिसका प्रतिरोध मूल्य तापमान और उच्च संवेदनशीलता के साथ बदलता है।छोटे तापमान परिवर्तन और बड़े प्रतिरोध परिवर्तन उच्च संकल्प के साथ छोटे तापमान उतार-चढ़ाव का पता लगाने में सक्षम हैंथर्मिस्टर्स का आकार छोटा, प्रतिक्रिया की गति तेज और लागत कम होती है, जो माइक्रोबड से लेकर बड़े जांचों तक विभिन्न विनिर्देशों को कवर करते हैं।थर्मिस्टर्स सीमित तापमान सीमा वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, आमतौर पर -50 °C से 150 °C के बीच। थर्मिस्टर्स का व्यापक अनुप्रयोग है, जिसमें चिकित्सा उपकरण और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं जो पर्यावरण या मानव तापमान से संबंधित हैं,साथ ही ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों, बैटरी प्रबंधन प्रणालियों, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, आग और धुएं का पता लगाने और अन्य क्षेत्रों में।थर्मिस्टर्स के गैर रैखिक प्रतिरोध वक्र को प्रतिरोध मान को तापमान में सटीक रूप से परिवर्तित करने के लिए रूपांतरण सूत्रों या खोज तालिकाओं की आवश्यकता होती है, और आरटीडी की तुलना में, थर्मिस्टर्स समय के साथ बह सकते हैं।
डायोड तापमान सेंसर: तेजी से प्रतिक्रिया गति और अन्य तीन एनालॉग सेंसर की तुलना में छोटे आकार के साथ, यह आसानी से माइक्रोकंट्रोलर, एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी),और अनुप्रयोग विशिष्ट एकीकृत सर्किट (एएसआईसी)डायोड तापमान सेंसर में उच्च लागत-प्रभावकारिता है, जिसमें तापमान सीमा -55 °C से +150 °C तक सीमित है। इसका व्यापक रूप से कई क्षेत्रों में उपयोग किया जा सकता है जैसे कि उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स,औद्योगिक स्वचालनइस प्रकार के सेंसर की सटीकता आरटीडी से कम है, सिस्टम शोर के प्रति संवेदनशील है,और आम तौर पर विभिन्न उपकरणों के बीच सुसंगत रीडिंग सुनिश्चित करने के लिए कैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है.
डिजिटल तापमान सेंसर: एक प्रकार का एकीकृत सर्किट (आईसी) जिसका उपयोग तापमान मापने और सीधे डिजिटल आउटपुट प्रदान करने के लिए किया जाता है।आमतौर पर मानक संचार प्रोटोकॉल जैसे SMBus के माध्यम से डेटा प्रसारित करनाडिजिटल सेंसर के लिए एनालॉग सेंसर की तरह बाहरी सिग्नल कंडीशनिंग, एम्पलीफिकेशन और एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण की आवश्यकता नहीं होती है।
चयन सिद्धांत
उपयुक्त तापमान सेंसर चुनने के लिए सटीकता, प्रतिक्रिया समय, स्थायित्व और लागत के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है,या विशिष्ट उद्योग आवश्यकताओं के अनुसार उपयुक्त घटकों का चयन.
तापमान सेंसर का चयन करने वाले कार्य वातावरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। कठोर वातावरण में, थर्मोकपल्स या लेपित आरटीडी जैसे मजबूत और टिकाऊ सेंसर की आवश्यकता होती है,जबकि थर्मिस्टर्स या अर्धचालक सेंसर नियंत्रित वातावरण के लिए अधिक उपयुक्त हैंलागत और स्केलेबिलिटी भी बड़े पैमाने पर उत्पादन में विचार करने के लिए कारक हैं - थर्मिस्टर्स लागत प्रभावी हैं, जबकि आरटीडी और हाई-एंड थर्मोकपल्स में दीर्घकालिक स्थिरता है।
सटीकता और व्यावहारिकता के बीच संतुलन डिजाइनरों के लिए उनकी चयन प्रक्रिया में समान रूप से महत्वपूर्ण है। आरटीडी में उच्च सटीकता है, लेकिन यह महंगा है। थर्मोकपल्स का व्यापक अनुप्रयोग है,लेकिन उनकी सटीकता अपेक्षाकृत कम हैप्रतिक्रिया समय और स्थान समान रूप से महत्वपूर्ण हैं - हल्के सेंसर जैसे थर्मोकपल्स और थर्मिस्टर्स में तेजी से प्रतिक्रिया की गति होती है, लेकिन स्थापना स्थान प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।
सेंसरों और उनके संबंधित सर्किट की लागत विशेष रूप से उपभोक्ता उत्पादों या बड़े पैमाने पर उत्पादन में चयन को काफी प्रभावित करेगी। विभिन्न प्रकार के सेंसरों की लागत बहुत भिन्न होती है।एनालॉग सेंसरों को सिग्नल कंडीशनिंग की आवश्यकता होती है, जबकि डिजिटल सेंसर एकीकरण को सरल बना सकते हैं। एनालॉग सर्किट और कैलिब्रेशन कार्य को कम करने से समग्र लागत कम हो सकती है, भले ही थोड़ा अधिक लागत वाले डिजिटल सेंसर चुनना उचित हो।
डिजिटल सेंसर और उनकी विशेषताएं
डिजिटल सेंसर एनालॉग सिग्नल को आंतरिक रूप से परिवर्तित करते हैं और डेटा को डिजिटल स्ट्रीम के रूप में प्रसारित करते हैं, आमतौर पर बेहतर शोर प्रतिरोध और अधिक जटिल डेटा प्रसंस्करण करने की क्षमता के साथ।एनालॉग उपकरण, Inc. (ADI) एनालॉग और डिजिटल तापमान सेंसर उत्पाद संयोजनों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है, और डिजाइनरों को सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करना चाहिए कि कौन सा उत्पाद उनकी अनुप्रयोग आवश्यकताओं को सबसे अच्छा पूरा करता है।नीचे कुछ डिजिटल सेंसर के लिए एक संक्षिप्त परिचय है.
यदि सटीक तापमान रीडिंग की आवश्यकता होती है, तो सटीकता सबसे महत्वपूर्ण चयन कारक हो सकती है। ADI के MAX31888 डिजिटल सेंसर की सटीकता -20 °C से +105 °C के दायरे में ± 0.25 °C है,और उच्च परिशुद्धता तापमान निगरानी सर्किट प्राप्त करने के लिए एक 1-वायर बस के माध्यम से एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ संवाद कर सकते हैं (चित्र 1)प्रत्येक MAX31888 का अपना अनूठा 64-बिट पंजीकरण संख्या होता है जिसका उपयोग बहु-बिंदु एकल-लाइन नेटवर्क में नोड पते के रूप में किया जाता है।