Termometar ne „zna“ broj koji treba da prikaže, već meri fizičku promenu povezanu sa temperaturom i tu promenu pretvara u podatak koji elektronika može da obradi. Kod savremenih digitalnih termometara taj proces odvija se veoma brzo, pa korisnik vidi samo konačnu vrednost na ekranu. Iza nje se, međutim, nalazi nekoliko uzastopnih koraka.
Šta se zapravo menja kada se temperatura promeni
Temperatura utiče na različite fizičke osobine materijala. Neki materijali se zagrevaju i šire, drugi menjaju električni otpor, a pojedini električni elementi stvaraju signal koji zavisi od temperature. Termometar koristi upravo takvu osobinu kao posrednika između toplote i merljive vrednosti.
Klasični termometar sa tečnošću koristi širenje tečnosti u tankoj cevi. Kada temperatura poraste, tečnost zauzima veću zapreminu i pomera se naviše, dok se pri hlađenju spušta. Digitalni modeli uglavnom ne koriste ovakav princip, već promenu pretvaraju u električni signal koji se može izmeriti i obraditi.
Zbog toga termometar ne meri temperaturu kao neku fizičku „supstancu“. On meri posledicu promene temperature, a zatim na osnovu poznate veze između te promene i temperature određuje rezultat.
Senzor pretvara toplotu u električni podatak
U digitalnim termometrima važan deo je temperaturni senzor. Jedan od često korišćenih elemenata je termistor, komponenta čiji se električni otpor menja sa temperaturom. Elektronika meri tu promenu i koristi je kao osnovu za izračunavanje temperature.
Postoje i drugi tipovi senzora, uključujući poluprovodničke senzore i termoparove. Njihov način rada nije identičan, ali je princip sličan: promena temperature izaziva merljivu promenu električne veličine. Ta veličina sama po sebi nije broj temperature koji vidimo na ekranu, već sirovi podatak koji tek treba obraditi.
Preciznost zavisi i od toga gde se senzor nalazi i koliko dobro ostvaruje toplotni kontakt sa telom ili predmetom koji se meri. Ako senzor sporije prima toplotu iz okoline, očitavanje može kasniti, čak i kada je elektronika dovoljno brza.
Elektronika obrađuje signal i računa temperaturu
Signal sa senzora prvo se pretvara u oblik koji elektronsko kolo može pouzdano da obradi. Kod mnogih uređaja analogna veličina se pretvara u digitalni podatak pomoću analogno-digitalnog konvertora. Tako elektronika dobija numeričku vrednost koju procesor može da koristi.
Procesor zatim primenjuje odgovarajuću vezu između izmerene električne veličine i temperature. Ta veza može biti jednostavna, ali kod senzora sa nelinearnim ponašanjem potrebno je koristiti složeniji proračun ili podatke iz kalibracije. Na taj način uređaj dobija temperaturu u stepenima, a ne samo vrednost otpora ili napona.
Uređaj može dodatno da obrađuje više uzastopnih očitavanja kako bi rezultat bio stabilniji. To pomaže da kratkotrajne električne smetnje ili sitne promene signala ne izazovu stalno menjanje prikazane vrednosti.
Ekran samo prikazuje rezultat koji je već izračunat
Broj na ekranu nastaje tek nakon što elektronika obradi podatke sa senzora. Mikroprocesor određuje vrednost, a zatim je prosleđuje delu uređaja zaduženom za prikaz. Kod jednostavnog digitalnog termometra rezultat može biti prikazan na segmentnom LCD ekranu, dok složeniji uređaji koriste druge tipove displeja.
Prikaz temperature zato nije isto što i samo merenje. Senzor prikuplja informaciju, elektronsko kolo je obrađuje, a ekran je predstavlja korisniku. Ako se promeni jedinica sa Celzijusove na Farenhajtovu skalu, ne menja se fizičko merenje senzora, već način na koji se rezultat preračunava i prikazuje.
Zbog toga se iza naizgled jednostavnog broja, kao što je 23,6 °C, zapravo nalazi čitav niz radnji. Senzor registruje promenu, elektronika meri električnu veličinu, procesor računa temperaturu, a ekran prikazuje konačan rezultat.
Zašto termometru treba vreme da pokaže tačnu vrednost
Temperatura senzora ne može da se promeni trenutno samo zato što je postavljen na toplije mesto. Potrebno je vreme da toplota pređe iz merene sredine do senzora i da se sam senzor približi novoj temperaturi. Zato termometar može pokazivati vrednost koja se postepeno menja pre nego što se očitavanje stabilizuje.
Brzina zavisi od veličine senzora, materijala kućišta, kontakta sa merenom površinom i uslova u kojima se koristi. Mali senzor sa dobrim toplotnim kontaktom može reagovati brzo, dok zaštitno kućište ili slab kontakt mogu usporiti odgovor.
Tačnost i brzina nisu potpuno ista osobina. Termometar može biti veoma precizan, ali sporiji, ili dovoljno brz za svakodnevnu upotrebu uz nešto veću toleranciju. Zato kvalitetan uređaj mora imati odgovarajući senzor, dobru kalibraciju i elektroniku koja pravilno obrađuje signal.
