1. Podaj rodzaje i właściwości przetworników do pomiaru temperatury

a) Rezystancyjne termometry- temperatura od -200oC do +100oC, wartość błędu

(0,02 do 0,2oC), współczynnik temperaturowy: 0,4%/oC

b) Termorezystor – dzielimy je na dwie grupy:

a. Termorezystory metalowe:

i. Platynowe (-200 do 850oC

ii. Niklowe (-60 do 200oC)

iii. Miedziane (-50 do 150oC)

b. Termorezystory półprzewodnikowe (TERMISTORY)

TERMOREZYSTORY METALOWE- WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW:

• Duży współczynnik cieplny (temperaturowy) zmian rezystancji

• Duża rzeczywistość umożliwiająca wykonanie czujników o małych wymiarach

• Odporność na korozję

• Powtarzalność podstawowych czujników wykonanych z tego samego materiału

• Brak histerezy i ciągłość funkcji zależności rezystancji od temperatury

• Łatwość obróbki mechanicznej, tzn. odpowiednia ciągliwość i wytrzymałość

• Wysoka temperatura topnienia

• Stałość własności fizycznych i chemicznych w wykorzystywanym zakresie

temperatury

Termistor jest elementem półprzewodnikowym którego rezystancja zależy od

temperatury. Zmiana wartości rezystancji może nastąpić na skutek wzrostu

temperatury otoczenia termistora lub wydzielanego w nim ciepła. Termistory nadają

się bardzo dobrze do pomiaru temperatury oraz do sterowania jej zmianami w

zakresie od -50°C do +300°C z błędem nie przekraczającym 0,1 do 0,2°C.

Rozróżniamy termistory o:

• Ujemnym współczynniku temperaturowym rezystancji NTC,

• Dodatnim współczynniku temperaturowym PTC,

Skokowej zmianie rezystancji CTR

Zalety termistorów: duży współczynnik rezystancji, duża rezystywność, bardzo małe

wymiary (perełki o średnicy 0,3-1 mm).

Wadami termistorów są: mała powtarzalność i stałość parametrów (zwłaszcza w

temp. Powyżej 200 oC), niestabilność czasowa, bardzo duża nieliniowość

c) Termopara (termoelement)- to para drutów wykonanych z różnych metali (lub

stopów) i połączonych na końcach za pomocą spawania, zgrzewania, lutowania lub

skręcania. Na złączu tych drutów powstaje różnica potencjałów. Termopary

odznaczają się dużą niezawodnością, dokładnością i elastycznością konstrukcji co

pozwala na ich zastosowanie w różnych warunkach. Materiały wykorzystywane do

budowy termoelementów powinny w miarę możliwości posiadać:

a. wysoką temperaturę topnienia

b. dużą odporność na czynniki zewnętrzne

c. małą rezystywność

d. wysoką temperaturę pracy ciągłej

e. mały współczynnik cieplny rezystancji

f. niezmienność parametrów w czasie

W praktyce działanie termopar opiera się na zjawiskach Seebecka, Peltiera i

Thomsona. Najistotniejsze jest zjawisko Seebecka i polega ono na powstawaniu siły

elektromotorycznej i przepływie prądu elektrycznego w miejscu styku dwóch metali

lub półprzewodników o różnych temperaturach, w zamkniętym obwodzie

termoelektrycznym.

d) Pirometr- Pirometry są to przyrządy do pomiaru temperatury, w których

wykorzystywana jest zależność między wypromieniowaną energią a temperaturą.

Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się moc ogólna promieniowania oraz moc

promieniowania w poszczególnych długościach fal. Jednocześnie maksimum mocy

emitowanej przesuwa się w kierunku fal krótkich. Wykorzystując te zależności

powstały trzy podstawowe rodzaje pirometrów: radiacyjne, monochromatyczne

i bichromatyczne. Głównym elementem każdego z tych pirometrów jest przetwornik

energii promienistej na sygnał elektryczny. Stosowane są przetworniki

fotoelektryczne zamieniające bezpośrednio energię promieniowania na sygnał

elektryczny oraz przetworniki, w których następuje zamiana energii promieniowania

na energię cieplną.

e) Termograf - przez pomiar intensywności promieniowania podczerwonego

ewentualnie dla kilku długości jego fal wysyłanego przez oddalony obiekt, można

z duża dokładnością określić temperaturę tego obiektu.

f) Pomiary wartości niskich temperatur- pomiar niskich temperatur opiera się na

pomiarze wartości rezystancji zwykłego, węglowego rezystora objętościowego oraz

na pomiar wartości współczynnika przenikalności magnetycznej niektórych soli

paramagnetycznych.

g) Scalone czujniki temperatur - Wśród czujników temperatury bardzo popularne są

czujniki zintegrowane

w postaci układów scalonych. Są one tanie, łatwe w zastosowaniu, gdyż wartości

sygnałów wyjściowych są już na poziomie kilku woltów, bardziej liniowe niż inne

czujniki i nadają się do pomiarów w zakresie od -50oC do 150oC. Wymagają

dodatkowych układów zasilania, łatwo je przystosować do własnych aplikacji. Ich

wadą jest długi czas reakcji spowodowany plastikową obudową oraz niezbyt duża

dokładność (od ±0,5oC do ±4oC). Wyróżnia się trzy typy zastosowań tych czujników:

- z wyjściem analogowym (np. MAX6605÷08, DS56, 60, TC1046, AD22100, 103,

TMP01, 17, 37, LM20 ÷ 335).

- z wyjściami progowymi (np. MAX6501÷75, TC07. 620÷624, MIC502, TMP03,

SMT160-30). Działają one na zasadzie przekroczenia mierzonej temperatury

powyżej/poniżej zadanego progu. Na wyjściu sygnał logiczny „włącz”/”wyłącz”.

- z wyjściem cyfrowym (np. DS1724, 1822, 1920, MAX6652, MIC384, AD7416,

MAX1805). Współpracują z magistralami 1, 2, 3 i 5-wire, I2C, RS232, SMBus,

SPI.

SCALONE CZUJNIKI TEMPERATUR

Zalety: tańsze od termorezystorów, znacznie bardziej liniowe od termistorów i termoogniw,

wartości sygnałów wyjściowych są większe od termoogniw i termistorów, w jednym scalaku

można umieścić potrzebne układy korekcyjne.

Wady: wrażliwość na temperaturę, światło, naprężenie, zakres pracy od 50 do 150 stopni C,

większa stała czasowa w porównaniu z termoparami (plastikowa obudowa).