Sensor ng temperatura. Bahagi Dalawa Mga Thermistor

Ang unang bahagi ng artikulo ay maikling pinag-usapan kasaysayan ng iba't ibang mga antas ng temperatura at ang kanilang imbentor na si Fahrenheit, Reaumur, Celsius at Kelvin. Ngayon sulit na makilala ang mga sensor ng temperatura, ang mga prinsipyo ng kanilang operasyon, mga aparato para sa pagtanggap ng data mula sa mga sensor na ito.

Ang proporsyon ng pagsukat ng temperatura sa mga sukat ng teknolohikal

Sa modernong pang-industriya na produksiyon, maraming iba't ibang pisikal na dami ang sinusukat. Sa mga ito, ang rate ng daloy at dami ng daloy ay 15%, ang antas ng likido ay 5%, ang oras ay hindi hihigit sa 4%, ang presyon ay halos 10%, at iba pa. Ngunit ang pagsukat ng temperatura ay halos 50% ng kabuuang bilang ng mga teknikal na sukat.

Ang ganitong isang mataas na porsyento ay nakamit sa pamamagitan ng bilang ng mga puntos sa pagsukat. Kaya, sa isang average na laki ng isang planta ng nuclear power, ang temperatura ay maaaring masukat sa tungkol sa 1,500 puntos, at sa isang malaking kemikal na halaman ang bilang na ito ay umabot sa dalawampu o higit pang libo.

Ang nasabing dami ay nagpapahiwatig hindi lamang isang malawak na iba't ibang mga instrumento sa pagsukat at, bilang isang resulta, isang karamihan ng mga pangunahing transducer at sensor ng temperatura, ngunit patuloy na dinaragdagan ang mga kahilingan sa kawastuhan, bilis, kaligtasan sa sakit ng ingay, at pagiging maaasahan ng mga instrumento sa pagsukat ng temperatura.

Ang mga pangunahing uri ng sensor ng temperatura, ang prinsipyo ng operasyon

Halos lahat ng mga sensor ng temperatura na ginagamit sa modernong produksyon ay gumagamit ng prinsipyo ng pag-convert ng sinusukat na temperatura sa mga signal ng elektrikal. Ang nasabing pag-convert ay batay sa katotohanan na posible na magpadala ng isang de-koryenteng signal sa mataas na bilis sa mahabang distansya, habang ang anumang pisikal na dami ay maaaring ma-convert sa mga signal ng elektrikal. Na-convert sa digital code, ang mga signal na ito ay maaaring maipadala nang may mataas na katumpakan, at pinasok din para sa pagproseso sa isang computer.

Paglaban Thermocouples

Tinawag din sila thermistors. Ang kanilang prinsipyo ng operasyon ay batay sa katotohanan na ang lahat ng mga conductor at semiconductors ay mayroon Coefficient ng resistensya ng temperatura pinaikling Mga Tks. Ito ay halos pareho sa koepisyent ng thermal expansion na kilala ng lahat: kapag pinainit, lumalawak ang mga katawan.

Dapat pansinin na ang lahat ng mga metal ay may positibong TCS. Sa madaling salita, ang de-koryenteng paglaban ng conductor ay nagdaragdag sa pagtaas ng temperatura. Dito maaalala natin ang katotohanan na ang mga maliwanag na maliwanag na bombilya ay madalas na sumunog sa sandali ng pag-on, habang ang likid ay malamig at ang paglaban nito ay maliit. Samakatuwid ang tumaas na kasalukuyang kapag naka-on. Ang mga semiconductor ay may negatibong TCS, na may pagtaas ng temperatura, bumababa ang kanilang pagtutol, ngunit tatalakayin ito ng kaunti mas mataas.

Mga thermistors ng metal

Mukhang posible na gumamit ng anumang konduktor bilang isang materyal para sa mga thermistors, gayunpaman, ang isang bilang ng mga kinakailangan para sa mga thermistor ay nagsasabi na hindi ito ganoon.

Una sa lahat, ang materyal para sa paggawa ng mga sensor ng temperatura ay dapat magkaroon ng sapat na malaking TCS, at ang pag-asa sa paglaban sa temperatura ay dapat na medyo linear sa isang malawak na saklaw ng temperatura. Bilang karagdagan, ang conductor ng metal ay dapat na mabigyan ng mga impluwensya sa kapaligiran at magbigay ng mahusay na muling paggawa ng mga pag-aari, na magpapahintulot sa kapalit ng mga sensor nang hindi gumagamit ng iba't ibang pagmultahin ng aparato ng pagsukat sa kabuuan.

Para sa lahat ng mga pag-aari na ito, ang platinum ay halos perpekto (maliban sa mataas na presyo), pati na rin ang tanso. Ang ganitong mga thermistor sa mga paglalarawan ay tinatawag na tanso (TCM-Cu) at platinum (TSP-Pt).

Ang mga Thermistors TSP ay maaaring magamit sa saklaw ng temperatura -260 - 1100 ° C.Kung ang sinusukat na temperatura ay nasa saklaw ng 0 - 650 ° C, kung gayon ang mga sensor ng TSP ay maaaring magamit bilang sanggunian at sanggunian, dahil ang kawalang-tatag ng katangian ng pagkakalibrate sa saklaw na ito ay hindi lalampas sa 0.001 ° C. Ang mga kawalan ng mga thermistor ng TSP ay ang mataas na gastos at hindi pagkakasunud-sunod ng pag-andar ng conversion sa isang malawak na saklaw ng temperatura. Samakatuwid, ang tumpak na pagsukat ng temperatura ay posible lamang sa saklaw na ipinahiwatig sa teknikal na data.

Ang mga mas thermistor na tanso ng tanso ng TSM brand, ang dependence ng paglaban sa temperatura na kung saan ay medyo linear, ay nagkamit ng mas malawak na kasanayan. Bilang isang kakulangan ng resistors ng tanso, ang mababang resistivity at hindi sapat na pagtutol sa mataas na temperatura (madaling oksihenasyon) ay maaaring isaalang-alang. Samakatuwid, ang mga thermistor ng tanso ay may limitasyong pagsukat na hindi hihigit sa 180 ° C.

Ang isang dalawang-wire na linya ay ginagamit upang ikonekta ang mga sensor tulad ng TCM at TSP, kung ang distansya ng sensor mula sa aparato ay hindi lalampas sa 200m. Kung ang distansya na ito ay mas malaki, kung gayon ang isang linya ng komunikasyon na tatlong-wire ay ginagamit, kung saan ginagamit ang pangatlong kawad upang mabayaran ang paglaban ng mga lead wires. Ang ganitong mga pamamaraan ng koneksyon ay ipinapakita nang detalyado sa mga teknikal na paglalarawan ng mga aparato na nilagyan ng mga sensor ng TCM o TSP.

Ang mga kakulangan ng mga sensor na isinasaalang-alang ay ang kanilang mababang bilis: thermal inertia (oras pare-pareho) ng naturang mga sensor na saklaw mula sa sampu-sampung segundo hanggang ilang minuto. Totoo, ang mga thermistor na low-inertia ay ginagawa rin, ang oras na patuloy na kung saan ay hindi hihigit sa mga ikasampu ng isang segundo, na nakamit dahil sa kanilang maliit na sukat. Ang ganitong mga thermistor ay gawa sa magkaroon ng hulma na microwire sa isang shell shell. Ang mga ito ay lubos na matatag, selyadong, at mababang pagkawalang-galaw. Bilang karagdagan, na may maliit na sukat, mayroon silang pagtutol hanggang sa ilang mga sampu-sampung kilo-ohms.

Mga Semiconductor Thermistors

Madalas din silang tinawag thermistors. Kung ikukumpara sa tanso at platinum, mayroon silang mas mataas na sensitivity at negatibong TCS. Ipinapahiwatig nito na sa pagtaas ng temperatura, bumababa ang kanilang pagtutol. Ang mga thermistor ng TCS ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa kanilang mga tanso at platinum counterparts. Sa napakaliit na sukat, ang paglaban ng mga thermistors ay maaaring umabot ng hanggang sa 1 MΩ, na nag-aalis ng impluwensya sa resulta ng pagsukat ng paglaban ng mga wire ng pagkonekta.

Upang masukat ang temperatura, ang pinaka-malawak na ginagamit ay semiconductor thermistors KMT (batay sa mga oxides ng mangganeso at kobalt), pati na rin ang MMT (mga oxide ng mangganeso at tanso). Ang pag-andar ng conversion ng mga thermistors ay medyo linear sa saklaw ng temperatura ng -100 - 200 ° C, ang pagiging maaasahan ng mga semiconductor thermistors ay napakataas, ang mga katangian ay matatag sa loob ng mahabang panahon.

Ang tanging disbentaha ay na sa paggawa ng masa ay hindi posible na muling kopyahin ang mga kinakailangang katangian na may sapat na kawastuhan. Ang isang halimbawa ay makabuluhang naiiba sa iba pa, sa katulad na paraan ng mga transistor: tila mula sa parehong pakete, ngunit ang pakinabang ay naiiba para sa lahat, hindi mo mahahanap ang dalawang magkaparehas sa isang daang. Ang ganitong pagkalat ng mga parameter ay humahantong sa ang katunayan na kapag pinalitan ang isang thermistor, kinakailangan upang ayusin muli ang kagamitan.

Kadalasan, ang isang tulay circuit ay ginagamit upang ang lakas ng paglaban ng thermal convert, kung saan ang tulay ay balanse gamit ang isang potentiometer. Kapag ang paglaban ng thermistor ay nagbabago dahil sa temperatura, ang tulay ay maaari lamang balansehin sa pamamagitan ng pag-on sa potentiometer.

Ang isang katulad na pamamaraan na may manu-manong pagsasaayos ay ginagamit bilang isang demonstrasyon sa mga laboratoryo sa edukasyon. Ang potentiometer engine ay may scale na naka-calibrate nang direkta sa mga yunit ng temperatura. Sa totoong pagsukat ng mga circuit, siyempre, ang lahat ay awtomatikong ginagawa.

Ang susunod na bahagi ng artikulo ay pag-uusapan tungkol sa paggamit ng mga thermocouples at mechanical expansion thermometers - Sensor ng temperatura. Thermocouples

Boris Aladyshkin, electro-tl.tomathouse.com

Ang automation sa bahay

Praktikal na Electrical Engineering at Electronics

Comments

[#1 andy78]

Mayroong dalawang uri ng metal thermistors: tanso at platinum. Alinsunod dito, ang mga ito ay may label na TSM at TSP (thermal resistance copper at platinum). Ang paglaban ng platinum ay maaaring masukat ang mga temperatura hanggang sa 600 ° C, at ang tanso ay hindi maaaring lumampas sa 180 - 200 ° C, dahil sa mas mataas na temperatura, ang tanso ay aktibong na-oxidized, na humahantong sa kabiguan ng thermistor.

Ang semiconductor thermal resistance ay ginawa batay sa mga non-ferrous metal oxides. Una sa lahat, ito ay tanso, pilak, at mangganeso, pati na rin ang kanilang mga mixtures sa iba't ibang mga proporsyon, na nagbibigay-daan upang makakuha ng iba't ibang mga katangian ng thermal resistensya. Ang mga sensor na ito, kapwa metal at semiconductor, ay pasibo, at sa kanilang sarili ay hindi nakakagawa ng anumang signal. Ngunit, konektado sa isang circuit ng pagsukat, bilang isang panuntunan, isang circuit ng tulay, kontrolin ang signal ng output nito sa pamamagitan ng pagbabago ng kuryente nito sa ilalim ng impluwensya ng temperatura.

Ang semiconductor thermal resistances, tulad ng lahat ng mga aparato ng semiconductor, ay may malawak na pagkakaiba-iba sa mga teknolohikal na katangian, na humahantong sa pangangailangan na i-configure ang mga kagamitan sa pagsukat sa kaganapan ng isang kapalit ng thermal resistance. Ang sukat ng pagsukat ng mga thermistors uri ng MMT-1, MMT-4, KMT-1 at KMT-4 ay hindi lalampas sa 120 - 150 ° C. Ang mas mababang limitasyon ng mga sukat ay nasa zone ng mga negatibong temperatura, simula sa -70 - 50 ° C.

[#2]

Ang isang thermistor ay kinakailangan upang magpainit ng diesel sa isang tangke ng kotse. R = 4.5 ohms. Ang paglipat ng temperatura - 135'C

Ano ang maaari mong ihandog? Salamat!