Как известно, сопротивление металлов растет с увеличением температуры. Для изготовления металлических терморезисторов, см. рисунок 18 а, б, обычно применяются медь или платина. Проводниковые термометры сопротивления изготавливаются из чистых металлов (платина, медь, никель), имеющих положительный температурный коэффициент сопротивления.

1 – позисторы; 2 – металлы; 3 – электролиты; 4 – термисторы Рисунок 17 – Зависимость сопротивления различных ТС от температуры

1 – головка: 2 – штуцерная гайка; 3 – арматура; 4 – чувствительный элемент

Функция преобразования медного терморезистора линейна:

, (14)

где R₀ — сопротивление при температуре 0⁰С;

a₀ — температурный коэффициент для интервала температур, начинающихся от t₀.

Минимальная глубина погружения промышленных термометров сопротивления с обмоткой из платиновой, никелевой, медной проволоки в среду, температура которой измеряется, равна 15мм, максимальная — 190 мм.

Инерционность термометров сопротивления зависит от способа установки и материала провода, используемого в качестве обмотки, и достигает 300 – 600 с. Тепловая инерционность термометров сопротивления уменьшается с помощью металлических вкладышей, помещаемых в корпус.

Медные преобразователи (рисунок 19 б) для измерения температуры помещений и газовых потоков имеют каркас, выполненный в виде тонкостенной перфорированной трубки из нержавеющей стали.

Чувствительный элемент медного терморезистора (рисунок 19 а) представляет собой пластмассовый цилиндр 1, на который в несколько слоев намотана медная проволока 2 диаметром 0,1 мм. Сверху катушка покрыта глифталевым лаком. К концам обмотки припаиваются медные выводные провода 3 диаметром 1,0 – 1,5 мм. Они изолированы друг от друга асбестовым шнуром или фарфоровыми трубочками. Чувствительный элемент вставляется в тонкостенную металлическую гильзу 4. Она, в свою очередь, помещается в защитный чехол (рисунок 19 б), который представляет собой закрытую с одного конца трубку 1. На ее открытом конце помещается клеммная головка 2. Для удобства монтажа защитный чехол может иметь фланец 3.

Обычная медь, поставляемая системой снабжения в виде проволоки и проводов всех требуемых размеров, недефицитна, дешева, чиста и гомогенна, а потому вполне удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к материалу чувствительных элементов ТС.

Однако существенный недостаток меди в том, что при температуре выше 300⁰С она начинает окисляться. Поэтому медь применяется в чувствительных элементах ТС для измерения температур не выше 200⁰С. Изоляционное покрытие медных проводов – лак или шелк – также не выдерживает воздействия высоких температур.

К числу недостатков меди следует отнести и ее низкое удельное сопротивление (r = 1,7 • 10^-8 Ом•м).

В диапазоне температур от -50 до 200°С зависимость сопротивления меди от температуры носит линейный характер. Медные термометры сопротивления применяются для длительного измерения температуры в диапазоне от -200 до 200⁰С.

Полупроводниковые терморезисторы, называемые термисторами, имеют температурный коэффициент электропроводимости, в 6 — 10 раз больший, чем у металлических терморезисторов, вследствие чего чувстви-тельность термисторов к изменению температуры значительно выше, чем у терморезисторов.

а б

а – чувствительный элемент; 1 – пластмассовый цилиндр; 2 – медная проволока; 3 – выводные провода; 4 – металлическая гильза; б – защитный чехол: 1 – трубка; 2 – клеммная головка; 3 – фланец

Рисунок 19 – Схема медного терморезистора

Чувствительный элемент полупроводникового терморезистора – термис-тора – изготавливается из окислов различных металлов: меди, кобальта, магния, марганца и др. Размолотые в порошок компоненты прессуются и спекаются в виде столбика, шарика или шайбы. Там, где необходимо, напыляются электроды и подпаиваются выводы из медной проволоки. Для предохранения от атмосферных воздействий чувствительный элемент термистора покрывают защитной краской, помещают в герметизирующий металлический корпус или запаивают в стекло. С увеличением температуры сопротивление термисторов уменьшается.

Термисторы изготавливаются с номинальным сопротивлением от 1 до 200 кОм (при 20⁰С). В зависимости от типа могут применяться для измерения температур от — 100 до 600⁰С. Они имеют значительно меньшие массы и размеры, чем металлические термометры сопротивления.

Основной характеристикой термисторов как датчиков автоматической системы управления является зависимость их сопротивления от температуры :

, (15)

где А – постоянная, зависящая от размеров и формы термистора;

В – постоянная, зависящая от физических свойств материала полупроводника;

Т – температура термосопротивления в градусах абсолютной шкалы, ^оК;

e – основание натурального логарифма.

Температурный коэффициент чувствительности a термистора имеет отрицательное значение и зависит от температуры:

. (16)

Величины А и В для параметров определяются опытным путём, так как для одной партии датчиков их значения могут сильно различаться. Для этого экспериментально определяют сопротивление термистора при двух значениях температуры Т₁ и Т₂:

. (17)

Решив эти уравнения относительно коэффициента В, находят его значения:

. (18)

По известному значению В находят величину А:

. (19)

К недостаткам термисторов относятся нелинейность температурной характеристики, недостаточная стабильность характеристик, большой разброс значений сопротивления в одной и той же партии (более 30%) и характер зависимости сопротивления от температуры (отклонения температурного коэффициента достигают ±5% и более). Это затрудняет получение линейных шкал и не обеспечивает взаимозаменяемости термисторов, используемых в системах автоматического управления производственными процессами. Чтобы устранить недостатки термисторов в системах автоматики, они включаются в измерительную цепь параллельно термонезависимым сопротивлениям. Подобные комбинации, используемые для исправления характеристики термистора, называются корректированными термоэлементами.

Автоматическое управление технологическими комплексами имеет большую зависимость от точности работы первичных преобразователей – датчиков. Важное значение в каждом конкретном случае имеет погрешность датчика измеряемой величины.

Погрешности измерения делятся на следующие виды: абсолютные; относительные; приведенные.

Абсолютная погрешность(обозначается ∆) выражается в единицах измеряемой величины и является отклонением результата измерения Хот истинного значения величины Х_и :

. (20)

Она характеризует величину и знак полученной погрешности, но не определяет качество проведенного измерения.

Относительная погрешность(обозначается δ) измеряется в процентах и является отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины :

. (21)

Приведенная погрешность (обозначаетсяδ_пр.) выражает потенциальную точность измерения и является отношением абсолютной погрешности к некоторому нормируемому значению Х_N (например, сумма конечных значений шкалы) :

. (22)

Оценка погрешности датчика, установленного на производственном оборудовании, позволяет применить компенсационные мероприятия для снижения ее влияния на результаты преобразования измеряемой величины.

Ход работы

Оборудование и приборы: лабораторная установка; термометр сопротивления; ртутный термометр; вольтамперомметр; нагревательный элемент.

1) Ознакомиться с устройством никелевого и медного термометров сопротивления.

2) Определить сопротивление термометра при температуре 20⁰С.

3) С помощью термостата создать температуру среды в 40, 60, 80, 100⁰С.

4) Измерить вольтамперомметром сопротивление термометра при температурах 20, 40, 60, 80, 100⁰С. Измерения повторить не менее трёх раз.

5) Построить характеристику зависимости сопротивления терморезис-тора от температуры среды.

6) Рассчитать погрешности аналитического и эмпирического способов определения сопротивления термометра.

7) Результаты исследования и расчетов занести в таблицу 8. Написать отчет.

Таблица 8 – Результаты исследования и расчетов

Содержание отчета:

‒ название pаботы;

‒ цели;

‒ результаты обработки косвенных измерений температуры;

‒ общие выводы.

Контрольные вопросы и задания

1) Охарактеризуйте назначение термисторов.

2) Опишите назначение и устройство термометров сопротивления.

3) Что такое абсолютная и относительная погрешность? Единицы их измерения.

4) Какие факторы способствуют уменьшению погрешности и повышению чувствительности термисторов?

5) Назовите основные характеристики термометров сопротивления.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Термозащита электродвигателей от перегрева

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

• Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
• При высокой температуре окружающей среды.
• Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
• Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

• Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
• Число уровней и тип действия (2-я цифра)
• Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC. 

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.

По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

• Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
• Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
• Датчики устанавливаются на каждой фазе
• Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111

Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211

Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

Терморезисторы — Студопедия

Терморезистором называется измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры. В качестве терморезистора может использоваться металлический или полупроводниковый резистор.

Датчики температуры с терморезисторами называются термометрами сопротивления.

Имеются два вида терморезисторов: металлические и полупроводниковые.

Принцип действия и конструкция металлических терморезисторов. Как известно, сопротивление металлов увеличивается с увеличением температуры. Для изготовления металлических терморезисторов обычно при меняются медь или платина.

Функция преобразования медного терморезистора линейна:

R_t=R₀(1+at) (33)

где R0 — сопротивление при 0⁰ С; а = 4,28 * 10^-3 температурный коэффициент.

Функция преобразования платинового терморезистора нелинейна и обычно аппроксимируется квадратичным трехчленом. Температур-

ный коэффициент платины примерно равен о= 3,91 * 10^-3 К^-1

Чувствительный элемент медного терморезистора (рис. 4.41,а) представляет собой пластмассовый цилиндр /, на который бифилярно в несколько слоев намотана медная проволока 2 диаметром 0,1 мм. Сверху катушка покрыта глифталевым лаком. К концам обмотки припаиваются медные выводные провода 3 диаметром 1,0—1,5 мм. Провода изолированы между собой асбестовым шнуром или фарфоровыми трубочками. Чувствительный элемент вставляется в тонкостенную металлическую гильзу 4. Гильза с выводными проводами помещается в защитный чехол (рис 21), который представляет собой закрытую с одного конца трубку 1. На открытом ее конце помещается клеммная головка 2. Для удобства монтажа защитный чехол может иметь стланец 3.

При изготовлении платиновых терморезисторов используются более теплостойкие материалы.

Основные параметры наиболее распространенных терморезисторов и обозначения их градуировок по ГОСТ 6651-84 приведены в таблице

Номинальные функции преобразования (статические характеристики) медных и платиновых терморезисторов и их погрешность определяются ГОСТ 6651-84.

Схемы включения металлических терморезисторов. Термометр сопротивления и провода, соединяющие его со вторичным прибором

включены последовательно. Обычно используются медные провода, сопротивление которых зависит от их температуры. Температурные изменения сопротивления проводов приводят к погрешности измерения температуры.

Вторичные преобразователи термометров сопротивления выполняются такими, чтобы максимально уменьшить эту погрешность. Если требуется наибольшая точность измерения температуры, например при метрологических работах, используется компенсационная схема. По этой схеме применяют четырехзажимные платиновые терморезисторы. Провода1-1 используются для подвода тока, а два других 2—2 служат для измерения падения напряжения Ut на термочувствительной обмотке. Падение напряжения Utизмеряется с помощью потенциометра. Измеряется также падение напряжения U0на образцовой катушке R0. Сопротивление терморезистора при этом равно

Rt= R₀U/U₀. (34)

Благодаря компенсационному методу измерения отсутствует падение напряжения на проводах, соединяющих термометр с потенциометром, и их сопротивление не влияет на результат измерения.

Рис 21 Рис 22

Фотоэлектрические преобразователи

Принцип действия и основные типы преобразователей. Фотоэлектрический преобразователь представляет собой фотоэлектронный прибор (фотоэлемент), используемый в качестве измерительного преобразователя. Имеются три типа преобразователей: преобразователи с внешним фотоэффектом, с внутренним фотоэффектом и фотогальванические преобразователи. Наибольшее применение нашли преобразователи двух последних типов.

К преобразователям с внешним фотоэффектом относятся вакуумные и газонаполненные фотоэлементы и фотоэлектронные

умножители.

Рис 23

Вакуумные фотоэлементы состоят из вакуумированной стеклянной колбы, содержащей два электрода: анод и катод. При освещении фотокатода под влиянием фотонов света он эмитирует электроны. Если между анодом и фотокатодом приложено напряжение, то эти электроны образуют электрический ток; поскольку он вызван фотонами, его называют фототокомДля фотоэмиссии электронов необходимо, чтобы энергия фотона E=vh где v— частота света; h постоянная Планка, была больше работы выхода электронов Ф, характерной для данного материала фотокатода. Частота v_гр=Ф/h называется красной границей фотоэффекта, а соответствующая ее длина волны λгр=с/v_гр где с- скорость света, — длинноволновым порогом фотоэффекта. Если λ > λГр, то никакая интенсивность света не может» вызвать фотоэффект.

Чувствительный элемент преобразователей с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов) выполнен в виде пластинки, на которую нанесен слой полупроводникового фоточувствительного материала. В качестве фоточувствительного материала обычно используется сернистый кадмий, селенистый кадмий или сернистый свинец.

Электропроводность полупроводниковых материалов обусловлена возбуждением электронов в валентной зоне и примесных уровнях. При возбуждении электроны переходят в зону проводимости; в валентной зоне появляются дырки. При освещении возбуждение электронов увеличивается, что вызывает увеличение электропроводности. Красная граница фоторезисторов находится в инфракрасной области, например, для сернисто-свинцовых λгр= 2,7 мкм. При небольших освещенностях преобразователя число возбужденных светом электронов пропорционально освещенности, его электрическая проводимость

G=Iф/U (35)

где Iф — фототок; U — напряжение, приложенное к преобразователю, также пропорционально освещенности.

При больших освещенностях пропорциональность нарушается. Типичная зависимость фототока от освещенности приведена на рис 24 Чувствительность фоторезисторов определяется кратностью изменения их сопротивления. Для некоторых типов она достигает значения

К = R_T/R₂₀₀=10⁵ (36)

где RT— темновое сопротивление, т. е. сопротивление неосвещенного преобразователя;R₂₀₀— сопротивление при Е = 200 лк. ВАХ фоторезисторов линейна (рис 24), т. е. их сопротивление не зависит от приложенного напряжения.

Рис 24

Рис 25

Инерционность характеризуется постоянной времени т. У сернисто-кадмиевых преобразователей т лежит в пределах 1- 140 мс,у селенисто-кадмиевых — 0,5—20 мс.

Фоторезисторы имеют высокую чувствительность. Однако их сопротивление зависит от температуры подобно сопротивлению термисторов. Для уменьшения температурной погрешности они включаются в смежные плечи моста.

Особенности применения фотоэлектрических преобразователей для измерения несветовых величин, фотоэлектрические преобразователи, используемые для измерения несветовых величин, имеют ряд особенностей. Имеется возможность измерения без контакта с объектом измерения, отсутствует механическое воздействие на объект измерения. Преобразователи чувствительны к силе света и его цвету. Их недостатком является большая погрешность, которая в основном определяется усталостью, старением и зависимостью параметров преобразователя от температуры. Вследствие этих особенностей фотоэлектрические преобразователи нашли применение в основном в следующих случаях.

1. При измерениях, в которых преобразователь работает в релейном режиме. Примером может служить измерение частоты вращения вала, имеющего диск с отверстиями. Диск прерывает луч света, падающий на фотоэлектрический преобразователь. Измеряемая скорость преобразуется в частоту электрических импульсов.

2. В качестве прямого преобразователя в компенсационных измерительных приборах.

З.При измерении несветовых величин, когда промежуточной величиной преобразования является величина световая, например, при измерении концентрации вещества в растворе, когда промежуточной величиной является изменение поглощения света раствором.

Рис 26

Для уменьшения погрешности измерения фотоэлектрические преобразователи включаются в дифференциальные или компенсационные измерительные цепи. Дифференциальная схема с двумя фотоэлектрическими преобразователями, служащая для измерения концентрации раствора, приведена на рис. 26. Первый луч света от источника проходит через объект измерения 2, например через кювету с исследуемым раствором, и попадает на фоторезистор 3. Второй луч проходит через применяемый для настройки прибора оптический клин 4 и попадает на второй фоторезистор 5. Фоторезисторы включены в мостовую цепь. Благодаря дифференциальной схеме компенсируются температурные и другие аддитивные погрешности. Однако вследствие разброса характеристик и параметров фотоэлектрических преобразователей каналы дифференциальной цепи несколько отличаются друг от друга, и компенсация tполучается неполной. Достоинством схемы является ее пригодность для измерения быстропеременных величин. Инерционность прибора обусловливается инерционностью фотоэлектрических преобразователей и выходного прибора.

Основы термистора, принцип работы, типы и области применения

Термистор — это датчик температуры, изготовленный из полупроводникового материала, который демонстрирует значительное изменение сопротивления пропорционально незначительному изменению температуры. Термисторы недороги, прочны, надежны и быстро реагируют. Из-за этих качеств термисторы используются для измерения простых температурных измерений, но не для высоких температур. Термистор прост в использовании, дешев, долговечен и предсказуемо реагирует на изменение температуры.Термисторы в основном используются в цифровых термометрах и бытовых приборах, таких как холодильник, духовки и т. Д. Стабильность, чувствительность и постоянная времени являются конечными свойствами термистора, которые делают эти термисторы прочными, портативными, экономичными, чувствительными и наилучшими для измерения температуры в одной точке. Термисторы доступны в различных формах, таких как стержень, диск, валик, шайба и т. Д. В этой статье дается обзор принципа работы термистора и его применения.

Что такое термистор и как он работает?

Термистор — это недорогой и легко доступный термочувствительный резистор, принцип работы термистора в том, что его сопротивление зависит от температуры.При изменении температуры сопротивление термистора изменяется предсказуемым образом. Преимущества использования термистора — точность и стабильность.

Типы термисторов

Термисторы подразделяются на два типа, такие как

• Элементы термистора
• Датчики термистора

Элементы термистора

Элементы термистора являются самой простой формой термистора, обычно они используются, когда пространство очень мало ограниченное. OMEGA предлагает широкий ассортимент термисторных элементов, которые различаются не только по форм-фактору, но также по сопротивлению и температурным характеристикам.Поскольку термисторы нелинейные, устройство, используемое для считывания температуры, должно линеаризовать показания.

Терморезисторные зонды

Автономный терморезисторный элемент является сравнительно деликатным и не может быть расположен в тяжелых условиях. OMEGA предлагает термисторные датчики, которые представляют собой термисторные элементы, закрепленные в металлических трубках. Термисторные датчики гораздо больше подходят для промышленной среды, чем термисторные элементы.

Схема простой пожарной сигнализации с использованием термистора

Эта простая схема пожарной сигнализации основана на термисторе, и с помощью этой схемы возможно обнаружение пожара.

• Эта схема очень полезна в системах домашней безопасности.
• Эта схема работает на основе принципа коммутационных свойств транзистора
• Термистор и резистор R1 образуют делитель потенциала н / б для управления транзистором
• Полупроводниковые материалы, используемые для термисторов, чувствительны к температуре
• Транзистор переключается ON при падении напряжения через резистор R1.
• Предположим, что температура атмосферы составляет около 25 ° C, и затем сопротивление термистора изменяется, тогда напряжение на термисторе изменяется в соответствии с принципом закона Ома V = IR.
• Когда напряжение на резисторе R1 низкое, недостаточно включить транзистор.
• Когда температура увеличивается, сопротивление термистора уменьшается, так что падение на резисторе R1 увеличивается, что включает транзистор.
• Когда транзистор включен, ток от Vcc начинает течь через зуммер 6 В, который генерирует звуковой сигнал. Диод используется для включения однонаправленной проводимости, а конденсатор удаляет внезапные переходные процессы из термистора.

Температуру термистора можно рассчитать по измеренному сопротивлению с помощью уравнения Стейнхардта-Харта.

1 / T = A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3
Где R в W и T в oK

В приведенном выше уравнении A, B и C являются константы, которые можно определить из экспериментальных измерений сопротивления. Для типичного термистора вот несколько точек данных

Используя эти три значения, мы можем получить три уравнения в A, B и C.

(1/273) = A + B ln (16330) + C (ln (16330)) 3

(1/298) = A + B ln (5000) + C (ln (5000)) 3

(1/323) = A + B ln (1801) + C (ln (1801)) 3

Эти уравнения могут быть решены и рассчитаны для A, B, C
A = 0,001284
B = 2.364x 10-4
C = 9.304x 10-8

Используя эти значения, вы можете рассчитать температуру и обратную величину, и мы получим график зависимости сопротивления от Кельвина

График сопротивления против сопротивления Кельвина

Расчет температуры по Сопротивление

Если у вас есть значение сопротивления, то вы можете определить температуру из приведенного выше уравнения Стейнхардта-Харта.

1 / T = A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3

Из приведенного выше уравнения можно вычислить температуру

T = 1 / [A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3]

Тестирование термистора

Это всего лишь примерный тест для термистора. Мультиметр должен поддерживаться в режиме сопротивления. Две клеммы мультиметра должны быть подключены к двум клеммам термистора.

Тестирование термистора

Здесь не нужно фокусироваться на полярности. Теперь нагрейте термистор, подвинув к нему наконечник паяльника с подогревом. Теперь вы можете плавно наблюдать изменения показаний мультиметра в зависимости от того, является ли тестируемый термистор PTC или NTC.

При неисправных термисторах необходимо соблюдать следующие правила.

• Изменение показаний термистора никогда не будет плавным
• Для короткого термистора показания счетчика всегда будут равны нулю, тогда как в открытом термисторе показания счетчика всегда будут бесконечными.

Применение термисторов

• Термистор используется для измерения температуры.
• Термистор используется в качестве компонента электрической цепи
• Для температурной компенсации
• Защита цепи
• Регулирование напряжения
• Задержка и регулировка громкости.
• Термисторы используются в автомобильной промышленности
• КИПиА
• Бытовая электроника
• Пищевая переработка и переработка
• Промышленная электроника
• Медицинская электроника
• Военная и аэрокосмическая промышленность

Для лучшего понимания этой концепции здесь мы имеем объяснил два проекта в качестве приложения.

Температурно-регулируемая нагрузка от термисторного датчика

Основная цель этого проекта — разработка схемы автоматического управления нагрузкой с использованием термисторного датчика с фиксированным температурным пределом. Когда температура поднимается выше точного предела, включается лампа, чтобы довести температуру до нормального значения. Благодаря автоматическому включению нагрузки, эта система не требует вмешательства человека для соблюдения нагрузки температуры.

Используется отрицательный коэффициент с термистором и операционным усилителем для активации реле в случае температуры. выход за пределы диапазона.Термистор обычно используется вместо разных датчиков температуры, потому что они экономически эффективны.

Но большинство их характеристик сопротивления и температуры чрезвычайно нелинейны и нуждаются в коррекции для приложений, где требуется линейный отклик. Изменение температуры изменит входные параметры на операционный усилитель. Операционный усилитель обеспечивает o / p для включения реле и включения / выключения лампы через ее контакты.

В будущем этот проект может быть разработан с использованием цифрового датчика температуры вместо аналогового.Тем самым мы можем повысить точность системы контроля температуры.

Промышленный регулятор температуры

Основная цель этого проекта промышленного регулятора температуры используется для контроля температуры любого устройства в промышленности. Температура может отображаться на ЖК-дисплее в диапазоне от –55 ° C до + 125 ° C. Микроконтроллер 8051 является сердцем схемы, которая контролирует все функции. В качестве датчика температуры используется микросхема DS1621. Эта микросхема обеспечивает 9-битные показания температуры, эти показания определяют контроль температуры устройства.Пользовательские настройки температуры сохраняются в памяти EPROM через микроконтроллер.

Максимальные и минимальные настройки температуры вводятся в микроконтроллер с помощью набора переключателей, которые хранятся в EEPROM -24C02. Максимальные и минимальные настройки предназначены для разрешения любого необходимого гистерезиса. Сначала используется кнопка «Set», затем настройка температуры с помощью INC, а затем кнопка «Enter».

Аналогично для кнопки DEC. Реле управляется от микроконтроллера через транзисторный драйвер.Контакт реле используется для нагрузки (лампы) в цепи. Для нагрузки нагревателя большой мощности можно использовать контакт, катушка которого управляется контактами реле вместо лампы, как показано на рисунке.

Таким образом, это все о термисторе, принципе работы термистора, его типах и областях применения, они используются для различных применений измерения температуры. Надеюсь, что характеристики и применение термистора, в дополнение к этому, могли бы дать вам лучшее и полезное понимание темы.Пожалуйста, напишите ваши предложения и комментарии в разделе комментариев, приведенном ниже. Вот вам вопрос, зачем нужна схема делителя потенциала для термисторов?

Принцип работы, типы и области применения термистора

Температурное зондирование считается наиболее важной частью любого электронного применения. В бытовых приборах или промышленных условиях необходимо измерение температуры, чтобы установить определенные пределы для работы. Для этой цели существуют различные датчики, некоторые из них, которые часто являются предпочтительными, представляют собой термопары, полупроводниковые датчики, резистивные температурные детекторы, широко известные как термометры сопротивления и терморезисторы.

При экспериментах с поведением полупроводникового материала, называемого сульфидом серебра, найден первый термистор, основанный на отрицательном температурном коэффициенте. Это стало возможным благодаря человеку Майклу Фарадею в 1833 году. Он задокументировал свое наблюдение о том, что с уменьшением сопротивления сульфида серебра температура имеет тенденцию к увеличению. Из-за возникающих трудностей при изготовлении применение было ограниченным. В 1930 году Сэмюэль Рубен изобрел коммерческий термистор.

Что такое термистор?

Тип резистора, значение сопротивления которого чувствительно к изменению температуры, известен как термистор. Это пассивный компонент в цепи. Материал, используемый в конструкции, отличается от RTD. Термисторы изготовлены с использованием керамики или полимеров.

Температура, измеренная этим термистором, дает точные значения. Это дешевый и надежный характер. Но это не очень хорошо, когда мы подключаем его в очень холодных и жарких условиях.Когда предъявляются повышенные требования к поддержанию, термисторы с ограниченным диапазоном предпочтительны. В случае большого температурного диапазона используются термометры сопротивления, потому что они составлены из чистых металлов.

Символом термисторов являются

Символ термистора

Принцип работы термистора

Функционирование термисторов описывается как

• Принцип, которому следует термистор, заключается в зависимости его значений сопротивления от изменения температуры.
• Значение сопротивления можно измерить с помощью омметра. Они соединены последовательно с батареей и счетчиком.
• Изменение сопротивления зависит от материала, выбранного в конструкции термистора.
• Термисторы считаются особой разновидностью резисторов. Обычно резистор известен тем, что ограничивает величину тока в цепи.
• Но в этих терморезисторах изменение сопротивления зависит от изменения температуры.
• Если температура имеет тенденцию к увеличению, сопротивление в цепи уменьшается в этих специальных вариантах резисторов. Это решается исходя из коэффициента температуры.

Типы термисторов

Чтобы понять типы термисторов, необходимо проанализировать уравнение, которое показывает линейную зависимость между температурой и сопротивлением.

dR = k.dT

dR = изменение значения сопротивления

k = температурный коэффициент первого порядка

dT = изменение температуры

Это уравнение известно как приближение дифференцирующего типа первого порядка ,Анализ изменения температуры основан на коэффициенте.

Если коэффициент температуры положительный. Затем повышение температуры увеличивает значение сопротивления. Следовательно, этот тип термистора называется типом положительного температурного коэффициента.

Если коэффициент температуры отрицательный. Тогда повышение температуры приводит к уменьшению сопротивления. Этот тип термистора известен как тип отрицательного температурного коэффициента.

Положительный температурный коэффициент (PTC)

Термисторы типа PTC подразделяются на два типа.Первая классификация известна как силисторы. Силисторы изготовлены из кремния и имеют линейные температурные характеристики. Другим типом классификации является переключающий тип термисторов с положительным температурным коэффициентом. Этот термистор изначально ведет себя как NTC, где сопротивление увеличивается с увеличением температуры, но после пересечения определенной температуры сопротивление увеличивается с увеличением температуры.

PTC-термистор

Эта точка перехода устройства называется температурой Кюри.Когда эта точка пересечена, устройство ведет себя с положительным температурным коэффициентом.

Отрицательный температурный коэффициент (NTC)

Поскольку значение коэффициента k является отрицательным, температура и сопротивление становятся обратно пропорциональными друг другу. Повышение температуры приводит к уменьшению сопротивления и наоборот. Этот тип термистора является наиболее предпочтительным. Потому что они могут быть реализованы практически в любом типе устройства, где температура играет основную роль.

NTC-термистор

Он способен обеспечивать точные значения температуры, а также достаточно хорош для обеспечения контроля температуры. Они используются в качестве «резистивных датчиков температуры» и «ограничителей тока». по сравнению с силисторами и термометрами сопротивления термисторы NTC очень чувствительны к изменениям температуры. Рабочий диапазон датчиков NTC составляет от -55 до 200 ° C.

Материалы, используемые в конструкции этих термисторов NTC, представляют собой оксиды кремния, железа, никеля и кобальта.На основе процесса производства они делятся на три группы.

Бисерные термисторы

Эти типы термисторов изготавливаются из свинцовой проволоки из платинового сплава и непосредственно соединяются с керамическим корпусом.

• Быстрое время отклика
• Повышенная стабильность
• Способность работать при более высоких температурах

Вышеуказанные характеристики наблюдаются в термисторах Bead по сравнению с термисторами Disk и Chip.Из-за его хрупкой природы, при использовании в цепях они запечатаны в стеклянном корпусе. Таким образом, на стабильность не влияют, и он также защищен от механических повреждений. Размер от 0,075 до 5 мм.

Дисковые и чиповые термисторы

Они изготовлены с использованием металлических поверхностей контактов. Они больше, из-за чего отклик становится медленнее, чем термисторы с бусинками.

Рассеиваемая мощность этого термистора пропорциональна квадратному значению тока.Следовательно, текущая емкость этих конденсаторов лучше, чем у термисторов с бусинами. Дисковые термисторы изготовлены из смеси оксида в круглой головке. Процесс литья ленты используется при изготовлении чип-термисторов. его размер составляет от 0,25 до 25 мм.

Термисторы со стеклянной герметизацией

Для использования термисторов с температурой выше 150 ° C предназначены термисторы, заключающие их в герметичное стекло. Они более стабильны и защищены от изменений окружающей среды.Размер этих термисторов колеблется от 0,4 до 10 мм.

Характеристики термисторов

Характеристики термисторов изменяются в зависимости от того, имеет ли он тип положительного коэффициента или тип отрицательного коэффициента. В PTC температура и сопротивление прямо пропорциональны, тогда как в NTC они обратно пропорциональны друг другу.

Характеристики термистора

Из приведенного выше рисунка видно, что характеристики, демонстрируемые термисторами, являются нелинейными.Температура термисторов может варьироваться двумя разными способами. Во-первых, изменяя температуру снаружи из-за изменения окружающей среды. Кроме того, концепция самонагревания может изменить внутреннюю температуру термистора.

Применения термистора

Применения термисторов следующие:

1. Они компактны. Он может использоваться в качестве датчика температуры в цифровых термометрах.
2. В автомобильной промышленности для измерения температуры охлаждающей жидкости и масла в грузовиках, а также в автомобилях они являются предпочтительными.
3. Бытовая техника использует термистор для увеличения или уменьшения количества требуемого тепла.
4. Для защиты цепей от эффекта перегрузки, то есть путем увеличения значения сопротивления. Следовательно, термисторы рассматриваются как элементы защиты цепи.
5. В цепях Wheat Stone Bridge, Аккумуляторы, Электронные устройства используются термисторы.

Единственная цель этого состоит в том, чтобы поддерживать величину сопротивления в цепи.Так что влияние температуры можно компенсировать.

Часто задаваемые вопросы

1. Что может использовать термистор?

Термистор — это слово, полученное из комбинации термиков и резисторов. Это ясно говорит о том, что единственная цель термисторов — бороться с теплом, основанным на сопротивлении. Кроме того, они являются наиболее предпочтительными в качестве датчиков температуры.

При увеличении нагрева в контуре цепь нагревается. В такой ситуации для защиты цепей используются термисторы.

2. Что вызывает отказ термистора?

Возникновение условий разомкнутой цепи из-за механического разделения между проводом и резистором. Это приводит к неправильному обращению или повреждению, вызванному теплом. Это одна из причин сбоя термистора.

Другой причиной может быть старение термистора. Из-за всех вышеупомянутых причин, колебания происходят в значениях температуры, и это отображает неправильный набор значений для температуры.Это может быть преодолено путем замены термистора.

3. Как вы проверяете термисторный датчик?

Для проверки термисторного датчика мы можем использовать аналоговый мультиметр. Следующие шаги при проверке термисторов:

• Подключите аналоговый мультиметр к выводам термистора. Там нет учета полярности.
• С помощью паяльника из железа мы можем нагреть термистор.
• Как только нагрев в термисторе имеет тенденцию к изменению, значения в мультиметре увеличиваются или уменьшаются.
• Графический анализ основан на выбранном типе термистора PTC или NTC.
• Для здоровых термисторов изменение показаний происходит плавно.

4. Имеет ли термистор непрерывность?

Термисторы — это устройства, предназначенные для отображения значения сопротивления в зависимости от температуры. Колебания сопротивлений будут влиять на его температуру. Следовательно, эти устройства не обладают непрерывностью.

Заключение

Датчики, зависящие от температуры, называются термисторами.Это чувствительные устройства, которые реагируют на небольшие изменения температуры. Требование к поддержанию определенной температуры в этих устройствах. Для измерения, контроля и охлаждения устройства Пельтье используются эти термисторы. Чтобы использовать его вместе с устройством, оно устанавливается на поверхность, и температура контролируется. После обсуждения вы можете описать, какова цель уравнения Стейна-Харта в термисторах?

.

Что такое термистор — Инженерные проекты

Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы обсудим Что такое термистор. Термистор представляет собой полупроводниковый модуль измерения температуры, его значение сопротивления больше, чем у проводящих веществ, и меньше, чем у изоляторов. Материалы, использованные для построения термистора, определили значение сопротивления и температуру термистора. Производители термистора устанавливают точную зависимость между температурой и их сопротивлением, потому что это очень важный фактор для пользователей термистора.

Оксиды металлов используются для создания термисторов. Во время их изготовления соотношение сопротивления и температуры определяется точно, потому что это важный фактор, который определяет функцию термистора. В сегодняшней статье мы рассмотрим рабочие, производственные и другие параметры. Итак, начнем с Что такое термистор.

Что такое термистор

• Термистор — это резистор, значение сопротивления которого изменяется с изменением температуры.
• Слово термистор — это комбинация двух слов: первое — термическое, что означает тепло, а второе — сопротивление.

• В электрических цепях термисторы используются для отключения пускового тока от электрических цепей, поскольку они также являются датчиками с изменением сопротивления, которое они указывают относительно тока.
• Существует две основные категории термисторов: первая — NTC (отрицательный температурный коэффициент), а вторая — PTC (положительный температурный коэффициент).
• Термистор с отрицательным температурным коэффициентом — это такой резистор, значение сопротивления которого падает с увеличением температуры.
• Термисторы NTC (отрицательный температурный коэффициент) в основном используются для расчета сопротивления и для ограничения значения тока в различных электрических цепях.
• Положительные температурные коэффициенты — это такие термисторы, значение сопротивления которых увеличивается с повышением температуры.
• PTC используется в схемах для обеспечения защиты от перегрузки по току в схемах.
• Эти резисторы формируются путем дробления оксидов различных металлов с использованием различных методов их создания.
• Основное различие между термометром сопротивления и терморезистором заключается в том, что термометры сопротивления изготавливаются из разных металлов, а термисторы — из керамики.

Работа термистора

• Сопротивление термистора изменяется в зависимости от изменения температуры. Для расчета сопротивления термистора можно использовать омметр.
• Если мы можем найти точное изменение сопротивления термистора с изменением температуры, то мы можем легко найти значение температуры по значению сопротивления.
• Материал, использованный для создания терморезистора, определяет степень изменения сопротивления.

• Если мы нарисуем графическое представление между сопротивлением и температурой, то получим нелинейную кривую. Это показано на данном рисунке.

Конструкция термистора

• Для производства порошка термистора в форме двух или более двух оксидов металлов смешиваются в пастообразные структуры.
• Затем в эту пасту из оксидов металлов вводят различные провода для подключения к цепи, после чего эту композицию помещают в печь для удаления воды и придания ей твердости.
• После высыхания паста, полученная из печи, будет покрыта стеклянным покрытием для защиты от влаги.
• На рынке доступны многочисленные типы, конфигурации и размеры термисторов.
• Термисторы меньшего размера имеют диаметр 0.От 15 до 1,5 мм, и их форма похожа на зерна.
• Эти резисторы также доступны в виде колец, которые формировались во время формования термистора диаметром от трех до двадцати пяти мм.
• Значения сопротивления, которые используются в термисторе, составляют один кОм, два кило-ома, десять кОм и т. Д.

Типы термисторов

• Существует два основных типа термисторов. NTC (отрицательный температурный коэффициент), а второй — PTC (положительный температурный коэффициент).
• Давайте обсудим их с подробностями.

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом

• Этот вид термисторов изготавливается путем прессования дисков, изготовленных из различных полупроводников.
• Когда температура этих термисторов увеличивается, энергия электронов материала также увеличивается, тогда они начинают течь в структуре термистора.

• Ток, обусловленный движениями этих электронов, может быть описан в заданной формуле.-19.

Ток, создаваемый движением электронов, может быть обнаружен амперметром.

Терморезистор с положительным температурным коэффициентом

• В этих термисторах приращение значения температуры также увеличивает сопротивление, а понижение температуры будет уменьшать сопротивление.
• В качестве термисторов NTC (отрицательный температурный коэффициент) обычно используются, но PTC используется для специальных схем, например, для обеспечения защиты. Это также работает как замена предохранителей.
• Диапазон рабочих температур для этого термистора составляет от шестидесяти градусов Цельсия до одного градуса Цельсия.
• В особых случаях его рабочая температура может быть от нуля до двухсот градусов Цельсия.

Сравнение между термистором и термопарой

• Подробно опишем различия между термистором и термопарой.

Термисторы:

• Диапазон измерения температуры для термистора составляет пятьдесят пять по Цельсию плюс один пятьдесят пять по Цельсию.
• Используется для измерения температуры.
• Термистор показывает нелинейное поведение для сопротивления и температуры.
• В случае NTC (отрицательный температурный коэффициент) приращение температуры будет уменьшать сопротивление.
• Он может очень легко собираться в схемах, нет необходимости в специальной модификации для термистора.

Термопары

• Рабочий диапазон для термопары составляет от минус двести до минус трехдесяти для категории «Т», температура категории «J» составляет от девяноста пяти до семи шестидесяти градусов Цельсия, категория «k» имеет температурный диапазон от девяноста пяти до двенадцати шестидесяти градусов по Цельсию.
• Его точность выше.
• Принцип его работы заключается в том, что он находит значение различных значений на своих клеммах, а затем определяет температуру, используя эти напряжения.

Применение термистора

• Это некоторые применения термисторов.
  • Термистор, используемый для расчетов высокочастотных энергетических сигналов.
  • Теплопроводность различных веществ может быть найдена термистором.
  • Он также используется для расчета состава различных газов.
  • Давление жидкостей может быть рассчитано термисторами.

Это подробная статья о термисторе, если у вас есть какие-либо вопросы, задавайте комментарии. Спасибо за прочтение. Берегите себя до следующего урока.

Термисторы. Термометр сопротивления. Принцип действия

Термисторы. Термометр сопротивления. Принцип действия

Термистор — это полупроводниковое устройство (оно выполнено из полупроводникового материала с большим отрицательным температурным коэффициентом), в котором используется электрическое сопротивление полупроводниковой температуры.

Изменение сопротивления Rt Изменение температуры полупроводника характеризуется зависимостью:

Rt = A exp (B / T).2

На фиг.1 показана серия термисторов MMT и KMT. Термисторы MMT-типа 1 и KMT-1 (рис. 1, а) представляют собой полупроводниковый стержень 1, покрытый эмалевой краской с контактными крышками 2 и контактом 3. Эти выводы термисторов можно использовать только в сухих помещениях. Термисторы типов ММТ-4 и КМТ-4 (рис. 1, б) установлены в металлическом корпусе 6 и герметизированы. Они могут применяться в любых условиях влажности и в любой среде, не агрессивно воздействуя на корпус. Капсула герметизирована стеклом 8 и 9 жести.Стержень 5 в терморезисторе типа ММТ 4 — обернут металлической фольгой 4. Коллектор 7 выполнен из никелевой проволоки. Эти термисторы изготавливаются для номинальных значений сопротивления от 1 до 200 кОм (при 20 С) и могут использоваться для работы в диапазоне температур от -100 до 129 С.

Термометры сопротивления действия основаны на способности изменять электрическое сопротивление проводника при изменении температуры. В качестве материала для изготовления термометров используют только чистые металлы в качестве тонкой платиновой проволоки, имеющей диаметр 0.05 — 0,07 мм для измерения температуры до 630 С, а медь, никель или железо в виде проволоки диаметром 0,1 мм для измерения температуры 100-150 С.

Существуют следующие способы намотки термометров сопротивления материала:

— стеклянная пластина для поддержания элемента, имеющего острые углы надрезов по бокам, расстояние между зубьями которого равно 0,5-1 мм;

— на стеклянную трубку для поддержания ее элемента заключена тонкостенная металлическая трубка с пружинными асбестовыми подушками;

— На слюдяной или фарфоровой перекладине.

Наиболее часто используемые платина и медь.

Термометры сопротивления, используемые в устройствах контроля и автоматического контроля температуры. В них, кроме датчика, есть источник тока и измерительный мост. Схема сбалансированного постоянного моста показана на рис. 2.

Перетаскивание ведущего моста ползункового реостата R3 в сбалансированном состоянии, в котором гальванометр G не фиксирует ток на диагонали моста (Ir = 0). R3 = постоянный

Таким образом, на эквивалентных режимах значение R3 пропорционально измеренному сопротивлению Rt, которое зависит от температуры.Балансировка моста может быть выполнена автоматически. Для этого резистор изменен стрелками нулевого гальванометра G.

Наряду с уравновешенными и используемыми несимметричными мостами, характеризуется более надежным, но менее точным из-за влияния колебаний напряжения источника.

Платиновый термометр сопротивления типа TSP-972 (рис. 3) предназначен для измерения температуры от -10 до +120 С при относительной влажности 98%.

Принцип действия платины основан на свойстве изменять их сопротивление в зависимости от температуры.Измерительный термометр сопротивления фиксируется вторичным прибором, имеющим шкалу в градусах Цельсия. Термометр типа TSP-972 состоит из термопары 1 и головки 2. Чувствительным элементом термометра является спираль из платиновой проволоки марки Pl — 2 диаметром 0,05 мм, размещенная в канальной раме. Каналы каркаса заполнены порошком глинозема и заполнены глазурью. Концы спирали припаяны к клеммам из сплава серебра иридия и родия.

Головка состоит из термометра сопротивления и крышки корпуса 3 на болтах.Строительная защитная арматура сварная.

Термометр виброустойчивый и ударопрочный.

,