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4 장 온도센서

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온도센서

•접촉형 온도센서 : 측정하고자 하는 대상물에 공간적으로 접촉하여 열적으로 평형상태를 형성하는 방식

•비접촉형 온도센서 : 측정 대상물이 방출하는 열방사를 원격으로 관측하기 때문에 관측 장소에서 측정 대상물이 충분히 보이는 것으로 측정 파장의 방사에 대해 관측 경로가 투명하여야 함 .

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온도센서

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온도센서의 분류

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바이메탈

•바이메탈 (bimetal) : 열팽창계수가 서로 다른 두 개의 금속판을 압연접착하여 온도변화에 따라 두 금속판의 팽창 차이에 의해 휘어지는 현상을 이용한 것

•가정용 가전제품이나 산업용 범용기기에도 온도 표시나 과열방지장치에 사용

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바이메탈

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저항온도센서

•열저항센서 : 접촉 회로가 단순하고 , 감도가 좋으며 , 장시간의 안정도가 있다 .

저항온도센서 (RTD; resistance temperature detector), 실리콘 저항센서 및 서미스터

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온도센서

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온도센서

•권선형 : 산화 알루미늄으로 채워진 관에 지름 0.05mm 정도의 고순도 백금권선을 감고 , 유리나 운모봉으로 피복하여 고온에 충분히 견딜 수 있다

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온도센서

•박막형 : 저항의 변화율이 높고 감도가 우수하며 , 도선의 저항에 의한 오차가 작고 크기가 작으며 열 응답성이 매우 좋다

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열저항센서

•온도 검출기의 요건

– 수 [mV] 의 작은 신호를 정확하고 안정하게 증폭하고 ,– 입력 임피던스가 높아야 하며 ,– RTD 의 비직선적인 범위에서 온도의 변화에 따라 선형화하는 기능을 가져야 하고 ,

– 외부 잡음의 영향을 받지 말아야 하며 ,– 주위 온도나 전원의 변화에 안정적이어야 한다 .

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온도센서

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서미스터

•서미스터 (thermistor) : 열에 민감한 저항체라는 의미로서 , 열 (thermal) 과 저항 (resistor) 의 축약어

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서미스터

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서미스터

• NTC 서미스터 – 저항값과 정수의 시리즈화– 낮은 저항값과 소형화– 고감도와 고신뢰성– 저가격화

• PTC 서미스터 – 특정한 온도에 도달하면 상전이 (phase transition) 에 의해 온도가 상승하여 급격히 저항값이 증가하는 성질을 가진 소자

– 세라믹 PTC 서미스터 : 티탄산바륨 (BaTiO3) 을 주성분으로 미량의 희토류 원소를 첨가하여 전도성을 가지게 되는데 , Ba 의 일부를 Sr 혹은 Pb 로 치환하여 큐리 온도 (Curie temperature) 의 이동을 조절할 수 있는 n 형 산화물 반도체의 일종

– 실리콘 PTC 서미스터 : 불순물을 다량 도핑한 것으로 온도에 따른 저항의 변화가 거의 완만한 직선성을 유지 , 반도체 소자나 회로의 온도보상용으로 주로 사용

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열전 접촉센서

•열전 접촉센서 (thermoelectric contact sensor) : 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 소자이며 , 온도센서를 만들기 위해 적어도 두 개의 동일하지 않은 도체가 요구되기 때문에 일명 열전대 (thermocouples) 라고 함

–열전대의 원리 Seebeck 효과 , Peltier 효과 , Thomson 효과

–열전대의 회로법칙– 중간 금속의 법칙 , 중간 온도의 법칙 , 내부 온도의 법칙 , 부가 기전력의 법칙

–열전대의 구성–열전대의 특성–열전대의 배선과 오차

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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센서기술

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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열전 접촉센서

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반도체 온도센서

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반도체 온도센서

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반도체 온도센서

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반도체 온도센서

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초전 온도센서

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초전 온도센서

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수정 온도센서