Il controllo della temperatura è onnipresente nei processi di produzione, consentendo di selezionare la modalità operativa appropriata o tenere traccia dei cambiamenti nelle condizioni del materiale. Il regime di temperatura è altrettanto importante sia quando si accende il forno in cucina che negli altiforni quando si fonde l'acciaio, e la deviazione dal normale funzionamento può portare a incidenti e lesioni alle persone. Per evitare spiacevoli conseguenze e per garantire che il grado di riscaldamento possa essere controllato, viene utilizzato un sensore di temperatura.
Termoelettrico
Il sensore termoelettrico si basa sul principio della termocoppia (vedi. Figura 1) - tutti i metalli hanno una certa valenza (il numero di elettroni liberi nelle orbite atomiche esterne che non sono coinvolti in legami rigidi). Se esposti a fattori esterni che impartiscono ulteriore energia agli elettroni liberi, possono lasciare l'atomo, creando il movimento di particelle cariche. Nel caso di combinazione di due metalli con diverso potenziale per il rilascio di elettroni e successivo riscaldamento della giunzione, si verificherà una differenza di potenziale, che viene chiamata effetto Seebeck.
Semiconduttore
Sono realizzati sulla base di cristalli con una data caratteristica corrente-tensione. Tali sensori di temperatura funzionano in modalità interruttore a semiconduttore, simile al classico transistor bipolare, dove il grado di riscaldamento è paragonabile alla fornitura di potenziale alla base. All'aumentare della temperatura, il sensore a semiconduttore inizierà a fornire un valore di corrente più elevato. Di norma, il semiconduttore stesso non viene utilizzato per misurare il riscaldamento, ma è collegato tramite un circuito amplificatore (vedere. Figura 2).
Presentano un'ampia gamma di misurazioni e la possibilità di regolare il sensore in base ai parametri di funzionamento dell'apparecchiatura. Sono di tipo ad alta precisione, poco dipendenti dalla durata dell'operazione. Hanno dimensioni ridotte, grazie alle quali sono facilmente installabili in circuiti, elementi radio, ecc.
Pirometrico
Funzionano a scapito di sensori speciali: pirometri, che consentono di catturare le minime fluttuazioni di temperatura della superficie di lavoro di qualsiasi oggetto. Direttamente l'elemento di rilevamento stesso è una matrice che risponde a una certa frequenza dell'intervallo di temperatura. Questo principio è alla base delle misurazioni con un termometro senza contatto, che si è diffuso durante la lotta al coronavirus. Inoltre, il loro utilizzo viene utilizzato attivamente per il controllo delle immagini termiche di elementi strutturali, apparecchiature, edifici e strutture.
Termoresistivo
Tali sensori di temperatura sono realizzati sulla base di termistori - dispositivi con una certa dipendenza della resistenza dal grado di riscaldamento del materiale di base. All'aumentare della temperatura, cambia anche la conduttività del resistore, in modo da poter monitorare lo stato dell'oggetto desiderato.
Il principale svantaggio di un sensore termoresistivo è il piccolo intervallo della temperatura misurata, ma esso in grado di fornire un buon passo di misura e un'elevata precisione in decimi e centesimi di grado Centigrado. Per questo motivo, sono spesso inclusi nel circuito utilizzando un amplificatore che espande i limiti operativi.
Acustico
I sensori di temperatura acustica funzionano in base al principio di determinare la velocità di trasmissione del suono in base alla temperatura del materiale o della superficie. Il sensore stesso confronta la velocità del suono generato dalla sorgente, che differirà a seconda del grado di riscaldamento (vedi. Figura 4). Questo tipo è senza contatto e consente di effettuare misurazioni in luoghi difficili da raggiungere o su oggetti ad alto rischio.
Piezoelettrico
Il funzionamento del sensore si basa sull'effetto della propagazione delle vibrazioni di un cristallo di quarzo al passaggio di una corrente elettrica. Ma, a seconda della temperatura ambiente, cambierà anche la frequenza di vibrazione del cristallo. Il principio di fissaggio delle variazioni di temperatura consiste nel misurare la frequenza di vibrazione e quindi confrontarla con la taratura stabilita dei valori nominali per diverse temperature.