kategorier: Udvalgte artikler » Hjemmeautomatisering
Antal visninger: 96658
Kommentarer til artiklen: 2
Temperatursensorer. Del to termistorer
Den første del af artiklen blev kort omtalt historie med forskellige temperaturskalaer og deres opfindere Fahrenheit, Reaumur, Celsius og Kelvin. Nu er det værd at blive bekendt med temperatursensorer, principperne for deres drift, enheder til modtagelse af data fra disse sensorer.
Andelen af temperaturmåling i teknologiske målinger
I moderne industriel produktion måles mange forskellige fysiske mængder. Af disse er masse- og volumenstrømningshastigheden 15%, væskestandarden er 5%, tiden er ikke mere end 4%, trykket er ca. 10% og så videre. Men temperaturmåling er næsten 50% af det samlede antal tekniske målinger.
En så høj procentdel opnås med antallet af målepunkter. Så ved en gennemsnitlig størrelse på et atomkraftværk kan temperaturen måles til ca. 1.500 point, og ved et stort kemisk anlæg når dette antal tyve eller flere tusinde.
En sådan mængde indikerer ikke kun en lang række måleinstrumenter og som en konsekvens en lang række primære transducere og temperatursensorer, men også konstant stigende krav til nøjagtighed, hastighed, støjimmunitet og pålidelighed af temperaturmåleinstrumenter.
De vigtigste typer af temperatursensorer, driftsprincippet
Næsten alle temperatursensorer, der bruges i moderne produktion, bruger princippet om at konvertere den målte temperatur til elektriske signaler. En sådan konvertering er baseret på det faktum, at det er muligt at transmittere et elektrisk signal med høj hastighed over lange afstande, medens eventuelle fysiske mængder kan konverteres til elektriske signaler. Konverteret til digital kode kan disse signaler overføres med stor nøjagtighed og også indtastes til behandling på en computer.
Modstand termoelementer
De kaldes også termistorer. Deres driftsprincip er baseret på det faktum, at alle ledere og halvledere har Temperaturbestandighedskoefficient forkortet TCS. Dette er omtrent det samme som den termiske ekspansionskoefficient, der er kendt for alle: når de opvarmes, udvides kropperne.
Det skal bemærkes, at alle metaller har en positiv TCS. Med andre ord øges lederens elektriske modstand med stigende temperatur. Her kan vi huske det faktum, at glødepærer ofte brænder ud i tændingsøjeblikket, mens spolen er kold, og dens modstand er lille. Derfor er den øgede strøm, når den er tændt. Halvledere har en negativ TCS, med stigende temperatur falder deres modstand, men dette vil blive drøftet lidt højere.
Metaltermistorer
Det ser ud til, at det er muligt at bruge enhver leder som et materiale til termistorer, men et antal krav til termistorer siger, at dette ikke er tilfældet.
For det første skal materialet til fremstilling af temperatursensorer have en tilstrækkelig stor TCS, og afhængigheden af modstanden på temperaturen skal være ret lineær i et bredt temperaturområde. Derudover skal metallederen være inert over for miljøpåvirkninger og sikre god reproducerbarhed af egenskaber, som muliggør udskiftning af sensorer uden at ty til forskellige finjusteringer af måleindretningen som helhed.
For alle disse egenskaber er platin næsten ideel (bortset fra den høje pris) såvel som kobber. Sådanne termistorer i beskrivelserne kaldes kobber (TCM-Cu) og platin (TSP-Pt).
Termistorer TSP kan bruges i temperaturområdet -260 - 1100 ° C.Hvis den målte temperatur ligger i området 0 - 650 ° C, kan TSP-sensorerne bruges som reference og reference, da ustabiliteten af kalibreringskarakteristikken i dette område ikke overstiger 0,001 ° C. Ulemperne ved TSP-termistorer er de høje omkostninger og ikke-linearitet af konverteringsfunktionen i et bredt temperaturområde. Derfor er nøjagtig temperaturmåling kun mulig i det interval, der er angivet i de tekniske data.
Billigere kobbertermistorer fra TSM-mærket, hvis resistensafhængighed og temperatur er ganske lineær, har fået mere udbredt praksis. Som mangel på kobbermodstand kan lav modstand og utilstrækkelig modstand mod høje temperaturer (let oxidation) overvejes. Derfor har kobbertermistorer en målegrænse på højst 180 ° C.
En to-leder linje bruges til at forbinde sensorer som TCM og TSP, hvis afstanden fra sensoren til enheden ikke overstiger 200 m. Hvis denne afstand er større, anvendes en kommunikationslinje med tre ledninger, hvor den tredje ledning bruges til at kompensere for ledningstrådens modstand. Sådanne forbindelsesmetoder er vist detaljeret i de tekniske beskrivelser af enheder, der er udstyret med TCM- eller TSP-sensorer.
Ulemperne ved de betragtede sensorer er deres lave hastighed: termisk inerti (tidskonstant) af sådanne sensorer spænder fra titusvis af sekunder til flere minutter. Rigtigt fremstilles også termistorer med lav inerti, hvis tidskonstant ikke er mere end tiendedels sekund, hvilket opnås på grund af deres små dimensioner. Sådanne termistorer er lavet af støbt mikrobølgeovn i en glasskal. De er meget stabile, forseglede og lave inerti. Derudover har de med små dimensioner modstand op til flere titalls kilo-ohm.
Halvleder termistorer
De kaldes også ofte termistorer. Sammenlignet med kobber og platin har de en højere følsomhed og negativ TCS. Dette antyder, at med stigende temperatur falder deres modstand. TCS-termistorer er en størrelsesorden højere end deres kobber- og platinekvote. Med meget små dimensioner kan termistorenes modstand nå op til 1 MΩ, hvilket eliminerer påvirkningen på måleresultatet af forbindelsesledningenes modstand.
For at måle temperatur er det mest anvendte halvledertermistorer KMT (baseret på oxider af mangan og kobolt) såvel som MMT (oxider af mangan og kobber). Termistorernes konverteringsfunktion er ret lineær i temperaturområdet -100 - 200 ° C, pålideligheden af halvledertermistorer er meget høj, egenskaberne er stabile i lang tid.
Den eneste ulempe er, at det i masseproduktion ikke er muligt at gengive de nødvendige egenskaber med tilstrækkelig nøjagtighed. Den ene instans adskiller sig væsentligt fra den anden på meget den samme måde som transistorer: Det ser ud til at være fra den samme pakke, men gevinsten er anderledes for alle, du kan ikke finde to identiske ud af hundrede. En sådan spredning af parametre fører til det faktum, at når der udskiftes en termistor, er det nødvendigt at justere udstyret igen.
Oftest bruges et brokredsløb til at tåle termiske omformere, hvor broen er afbalanceret ved hjælp af et potentiometer. Når termistorens modstand ændres på grund af temperatur, kan broen kun afbalanceres ved at dreje på potentiometeret.
En lignende ordning med manuel justering bruges som demonstration i uddannelseslaboratorier. Potentiometermotoren har en skala, der er kalibreret direkte i temperaturenheder. I virkelige målekredsløb sker naturligvis alt automatisk.
Den næste del af artiklen vil tale om brugen af termoelementer og mekaniske ekspansionstermometre - Temperatursensorer. termoelementer
Boris Aladyshkin, electro-da.tomathouse.com
Se også på elektrohomepro.com
: