Sıcaklık sensörleri. İkinci Bölüm termistörler

Makalenin ilk kısmı kısaca hakkında konuştu çeşitli sıcaklık ölçeklerinin geçmişi ve mucitleri Fahrenheit, Reaumur, Celsius ve Kelvin. Şimdi sıcaklık sensörleri, çalışma prensipleri, bu sensörlerden veri almak için cihazlar ile tanışmaya değer.

Teknolojik ölçümlerde sıcaklık ölçümü oranı

Modern endüstriyel üretimde, birçok farklı fiziksel miktar ölçülür. Bunlardan kütle ve hacim akış hızı% 15, sıvıların seviyesi% 5, süre% 4'ten fazla değil, basınç yaklaşık% 10'dur, vb. Ancak sıcaklık ölçümü, toplam teknik ölçüm sayısının neredeyse% 50'sidir.

Böyle yüksek bir yüzdeye, ölçüm noktası sayısı ile ulaşılır. Böylece, bir nükleer santralin ortalama büyüklüğünde, sıcaklık yaklaşık 1.500 noktada ölçülebilir ve büyük bir kimyasal tesiste bu sayı yirmi veya daha fazlaya ulaşır.

Böyle bir miktar sadece çok çeşitli ölçüm cihazlarını ve bunun sonucunda çok sayıda birincil transdüseri ve sıcaklık sensörünü değil, aynı zamanda sıcaklık ölçüm cihazlarının doğruluğu, hızı, gürültü bağışıklığı ve güvenilirliği konusundaki talepleri de sürekli olarak gösterir.

Sıcaklık sensörlerinin ana tipleri, çalışma prensibi

Modern üretimde kullanılan hemen hemen tüm sıcaklık sensörleri, ölçülen sıcaklığı elektrik sinyallerine dönüştürme ilkesini kullanır. Böyle bir dönüşüm, herhangi bir fiziksel miktarın elektrik sinyallerine dönüştürülebildiği halde, bir elektrik sinyalinin uzun mesafelerde yüksek hızda iletilmesinin mümkün olmasına dayanmaktadır. Dijital koda dönüştürülen bu sinyaller yüksek doğrulukta iletilebilir ve ayrıca bir bilgisayara işlenmek üzere girilebilir.

Direnç Termokuplları

Onlar da denir termistörler. Çalışma prensibi, tüm iletkenlerin ve yarı iletkenlerin sahip olduğu gerçeğe dayanmaktadır. Sıcaklık Dayanımı Katsayısı kısaltılmış TCS. Bu yaklaşık olarak herkes tarafından bilinen termal genleşme katsayısı ile aynıdır: ısıtıldığında, bedenler genişler.

Tüm metallerin pozitif bir TCS'ye sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Diğer bir deyişle, artan sıcaklıkla birlikte iletkenin elektrik direnci artar. Burada, akkor ampullerin açılma sırasında en sık yantığı gerçeğini hatırlayabiliriz, bobin soğukken ve direnci küçüktür. Bu nedenle açıldığında artan akım. Yarı iletkenler, artan sıcaklıkla birlikte negatif bir TCS'ye sahiptir, dirençleri azalır, ancak bu biraz daha yüksek tartışılacaktır.

Metal termistörler

Termistörler için bir iletken olarak herhangi bir iletkenin kullanılması mümkün görünmektedir, ancak, termistörler için bir takım gereksinimler bunun böyle olmadığını söylüyor.

Her şeyden önce, sıcaklık sensörlerinin üretimi için malzeme yeterince büyük bir TCS'ye sahip olmalı ve direncin sıcaklığa bağımlılığı geniş bir sıcaklık aralığında oldukça doğrusal olmalıdır. Ek olarak, metal iletken çevresel etkilere karşı inert olmalı ve ölçüm cihazının bir bütün olarak çeşitli ince ayarlarına başvurmadan sensörlerin değiştirilmesine izin verecek özelliklerin iyi tekrarlanabilirliğini sağlamalıdır.

Tüm bu özellikler için, platin bakırın yanı sıra (yüksek fiyat hariç) neredeyse idealdir. Açıklamalardaki bu tür termistörlere bakır (TCM-Cu) ve platin (TSP-Pt) denir.

TSP termistörleri -260 - 1100 ° C sıcaklık aralığında kullanılabilir.Ölçülen sıcaklık 0 - 650 ° C aralığındaysa, TSP sensörleri referans ve referans olarak kullanılabilir, çünkü bu aralıktaki kalibrasyon özelliğinin dengesizliği 0.001 ° C'yi aşmaz. TSP termistörlerinin dezavantajları, geniş bir sıcaklık aralığında dönüştürme fonksiyonunun yüksek maliyeti ve doğrusal olmayışıdır. Bu nedenle, doğru sıcaklık ölçümü yalnızca teknik verilerde belirtilen aralıkta mümkündür.

Direnci oldukça doğrusal olan sıcaklığa bağımlı olan TSM markasının daha ucuz bakır termistörleri daha yaygın bir uygulama kazanmıştır. Bakır direnç eksikliği olarak, düşük direnç ve yüksek sıcaklıklara yetersiz direnç (kolay oksidasyon) düşünülebilir. Bu nedenle, bakır termistörlerin ölçüm sınırı 180 ° C'den fazla değildir.

Sensörün cihaza olan mesafesi 200 metreyi aşmıyorsa, TCM ve TSP gibi sensörleri bağlamak için iki telli bir hat kullanılır. Bu mesafe daha büyükse, üçüncü telin kurşun tellerin direncini telafi etmek için kullanıldığı üç telli bir iletişim hattı kullanılır. Bu bağlantı yöntemleri, TCM veya TSP sensörleri ile donatılmış cihazların teknik açıklamalarında ayrıntılı olarak gösterilmiştir.

Dikkate alınan sensörlerin dezavantajları düşük hızlarıdır: bu tür sensörlerin termal ataleti (zaman sabiti) onlarca saniye ile birkaç dakika arasında değişir. Gerçek, düşük ataletli termistörler de üretilir, zaman sabiti saniyenin onda birini geçmez, bu da küçük boyutları nedeniyle elde edilir. Bu termistörler bir cam kabukta kalıplanmış mikrodaldan yapılır. Oldukça stabil, sızdırmaz ve düşük ataletli. Ek olarak, küçük boyutlarda, onlarca kilo-ohm'a kadar direnç gösterirler.

Yarıiletken Termistörler

Bunlara sıklıkla denir termistörler. Bakır ve platin ile karşılaştırıldığında, daha yüksek hassasiyet ve negatif TCS'ye sahiptirler. Bu, artan sıcaklıkla dirençlerinin azaldığını gösterir. TCS termistörleri, bakır ve platin muadillerinden daha büyük bir mertebedir. Çok küçük boyutlarda, termistörlerin direnci 1 MΩ'ye kadar ulaşabilir, bu da bağlantı tellerinin direncinin ölçüm sonucu üzerindeki etkisini ortadan kaldırır.

Sıcaklığı ölçmek için en yaygın olarak kullanılanlar yarı iletken termistörler KMT (manganez ve kobalt oksitlerine dayalı) ve ayrıca MMT'dir (manganez ve bakır oksitleri). Termistörlerin dönüşüm fonksiyonu -100 - 200 ° C sıcaklık aralığında oldukça doğrusaldır, yarı iletken termistörlerin güvenilirliği çok yüksektir, özellikler uzun süre stabildir.

Tek dezavantajı, seri üretimde gerekli karakteristiklerin yeterli doğrulukla çoğaltılmasının mümkün olmamasıdır. Bir örnek diğerinden önemli ölçüde farklı, transistörlerle aynı şekilde: aynı paketten gibi görünüyor, ancak kazanç herkes için farklı, yüzte iki özdeş olanı bulamıyorsunuz. Böyle bir parametre dağılımı, bir termistörü değiştirirken, ekipmanı tekrar ayarlamak gerektiğine yol açar.

Çoğu zaman, köprünün bir potansiyometre kullanılarak dengelendiği termal direnç dönüştürücülerine güç vermek için bir köprü devresi kullanılır. Termistörün direnci sıcaklıktan dolayı değiştiğinde, köprü sadece potansiyometreyi çevirerek dengelenebilir.

Manuel ayarlama ile benzer bir şema, eğitim laboratuvarlarında bir gösteri olarak kullanılır. Potansiyometre motorunun doğrudan sıcaklık birimlerinde kalibre edilmiş bir ölçeği vardır. Gerçek ölçüm devrelerinde, elbette, her şey otomatik olarak yapılır.

Makalenin bir sonraki bölümü termokuplların ve mekanik genleşme termometrelerinin kullanımı hakkında konuşacak - Sıcaklık sensörleri. termokupl

Boris Aladyshkin, electro-tr.tomathouse.com

Ev otomasyonu

Pratik Elektrik Mühendisliği ve Elektronik

Comments

[#1 andy78]

İki tür metal termistör vardır: bakır ve platin. Buna göre, TSM ve TSP (termal direnç bakır ve platin) olarak etiketlenirler. Platin direnci 600 ° C'ye kadar sıcaklıkları ölçebilir ve bakır 180 - 200 ° C'yi geçemez, çünkü daha yüksek sıcaklıklarda bakır çok aktif olarak oksitlenir, bu da termistörün arızalanmasına neden olur.

Yarıiletken termal direnci, demir dışı metal oksitler temelinde yapılır. Her şeyden önce, bakır, gümüş ve manganez ve bunların çeşitli oranlarda karışımları, termal direncin çeşitli özelliklerini elde etmeyi sağlar. Bu sensörler, hem metal hem de yarı iletken pasiftir ve kendi başlarına herhangi bir sinyal üretmezler. Ancak, bir ölçüm devresine bağlı olarak, kural olarak bir köprü devresi, sıcaklığın etkisi altında elektrik direncini değiştirerek çıkış sinyalini kontrol eder.

Yarı iletken termal dirençler, tüm yarı iletken cihazlar gibi, teknolojik özelliklerde geniş bir varyasyona sahiptir, bu da termal direncin değiştirilmesi durumunda ölçüm ekipmanını yapılandırma ihtiyacına yol açar. MMT-1, MMT-4, KMT-1 ve KMT-4 tipi termistörlerin ölçüm aralığı 120-150 ° C'yi geçmez. Alt ölçüm limiti -70 - 50 ° C'den başlayan negatif sıcaklıklar bölgesindedir.

[#2]

Bir araba tankında dizel ısıtmak için bir termistör gereklidir. R = 4,5 ohm. Anahtarlama sıcaklığı - 135'C

Ne sunabilirsiniz? Teşekkürler!