|
|
Датчики температуры. Термочувствительные преобразователи сопротивления (терморезисторы)Принцип действия терморезисторов основан на зависимости электрического сопротивления R проводников или полупроводников от температуры. Для измерения температуры наиболее распространены термопреобразователи сопротивления (терморезисторы), выполненные из платиновой или медной проволоки. Стандартные платиновые терморезисторы применяют для измерения температуры в диапазоне от -200 ºС до +1100 ºС, медные терморезисторы – в диапазоне от -200 оС до +200 ºС. Принцип действия термопреобразователей сопротивления платиновых (ТСП) и термопреобразователей сопротивления медных (ТСМ) одинаков и основан на свойстве платины или меди, по которым протекает электрический ток, изменять электрическое сопротивление при изменении контролируемой температуры. Изменение сопротивления термопреобразователя регистрируется измерительным прибором, шкала которого градуирована в градусах Цельсия. Измерительные приборы, с которыми работают терморезисторы (ТСП и ТСМ), имеют мостовую измерительную схему с автоматическим уравновешиванием. Для измерения температуры используют так называемые терморезисторы с малой плотностью тока (без преднамеренного перегревания), в которых величина сопротивления определяется температурой окружающей среды. Они бывают металлические и полупроводниковые. Довольно широко распространены металлические проволочные терморезисторы в виде бифилярной обмотки на каркасе из пластмассы, слюды или другого изоляционного материала, расположенного в защитной арматуре из нержавеющей стали. Для примера на рис. 4 показано устройство платинового терморезистора. В каналах керамической трубки 2 расположены две (или четыре) секции спирали 3 из платиновой проволоки, соединенные между собой последовательно. К концам спирали припаивают выводы 4, используемые для включения терморезистора в измерительную цепь. Крепление выводов и герметизацию керамической трубки производят глазурью 1. Каналы керамической трубки засыпают порошком безводного оксида алюминия, исполняющего роль изолятора и фиксатора платиновой спирали. Порошок безводного оксида алюминия, имеющий высокую теплопроводность и малую теплоемкость, обеспечивает хорошую передачу теплоты и малую инерционность терморезистора. Для защиты терморезистора от механических и химических воздействий внешней среды его помещают в защитную арматуру из нержавеющей стали.
в 3 2 1
 
Рис. 4. Устройство терморезистора: а – конструкция; б - внешний вид; в - электрическая схема соединений
Начальные сопротивления (при 0 ºС) платиновых стандартных терморезисторов равны 1, 5, 10, 46, 50, 100 и 500 Ом, медных - 10, 50, 53 и 100 Ом. Для изготовления терморезисторов используют платиновую, медную проволоку диаметром 0,05 – 0,1 мм. Наилучшим материалом является платина, поскольку она химически инертна и обеспечивает широкий диапазон измеряемых температур. Ток в цепи терморезистора не превышает 4 - 5 мА. Допустимое значение тока, протекающего по терморезистору при включении его в измерительную цепь, должно быть таким, чтобы изменение сопротивления терморезистора при нагреве не превышало 0,1 % начального сопротивления. Аналитически зависимость сопротивления от температуры для платиновых терморезисторов выражают следующими уравнениями: Rt = R0 [1 + At + Bt2 + Ct3(t-100)] при -200 ºС ≤ t ≤ 0 ºС; Rt = R0 (1 + At + Bt2) при 0 ºС ≤ t ≤ +650 ºС; где R0 – сопротивление при t = 0 ºС, А = 3,968 · 10-3 К-1; В = 5,847·10-7; С = - 4,22·10-12 К -4. Для медного терморезистора Rt = R0 (1 + αt) при -50 ºС ≤ t ≤ +180 ºС; где α = 4,26·10-3 · К-1 – температурный коэффициент электрического сопротивления меди. Помимо платины и меди для изготовления терморезисторов иногда используют никель (для диапазона измеряемых температур от -50 до +200 ºС). Для измерения температуры применяют также полупроводниковые терморезисторы (термисторы) различных типов, которые характеризуются большей чувствительностью (температурный коэффициент сопротивления (ТКС) термисторов отрицательный и при 20 ºС в 10 - 15 раз превышает ТКС меди и платины) и имеют более высокие сопротивления (до 1 Мом) при весьма малых размерах. Недостаток термисторов – плохая воспроизводимость и нелинейность характеристики преобразования: RT = R0exp[B(1/T – 1/T0)], где RT и R0 – сопротивления термистора при температурах Т и Т0; Т0 – начальная температура рабочего диапазона; В – коэффициент. Термисторы изготовляют из сплавов различных металлов (теллура, урана, серебра, марганца, никеля и др.). Конструктивно термисторы выполнены в виде шарика, трубки или диска из полупроводника с металлическими выводами. Для защиты от влияния влаги термисторы покрывают лаком или стеклом, а также размещают в герметичных стеклянных баллонах. Статическая характеристика термисторов нелинейна: Rt1 = R0е-β(t1-t0) = R0[1 – β(t1 – t0) + β2/2(t1 – t0)2 - …], где Rt1, R0 – сопротивления термистора при температурах t1 и t0; β = -2,5 + 4,0%/ºС – температурный коэффициент. Преимуществами термисторов являются высокая чувствительность и малая постоянная времени, а недостатками – нелинейная статическая характеристика и большой разброс параметров. Для измерения сопротивления R применяют обычно также как в случае с терморезисторами мостовые измерительные схемы. Таблица 4   Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
