POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Wydział Elektryczny

Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii

Przedmiot:

Laboratorium Podstawy Elektrotermii

Temat:

Ba danie M eta lowych t er mo metrów o porowych

Rok akademicki:
2013/2014
Kierunek: Elektrotechnika
Studia: dzienne
Rok studiów: 2
Semestr: czwarty
Nr grupy: 1

Wykonawcy:
1. Maksymilian Belter
2. Katarzyna Szydłowska
3. Marcin Budzyński
4. Grzegorz Goździalski
5. Krzysztof Siegert
6. Łukasz Lorek
7. Przemysław Nowak

Data

Wykonania

ćwiczenia

Oddania

sprawozdania

05.03.2014

12.03.2014

Ocena:

Uwagi:

I. Cel dwiczenia:

Wykonywane przez nas dwiczenie miało na celu poznanie właściwości, budowy,

elementów oraz zastosowania miernika temperatury opartego na przetworniku
termoelektrycznym: oporniku termometrycznym Pt100.

II. Wstęp teoretyczny:

Znajomośd temperatury wymagana jest w wielu płaszczyznach życia codziennego oraz

zawodowego. W celu dokonania pomiarów tej wielkości wykorzystywanych jest kilkanaście
rodzajów przyrządów pomiarowych, których działanie bazuje na podstawowych prawach
fizyki. Przykładem może byd badany przez nas termometr w którym przetwornikiem
termicznym jest rezystor Pt100.

Taki termometr opiera swoje działanie na powszechnym zjawisku zmiany rezystancji

wraz z temperaturą –wraz ze wzrostem temperatury rośnie opór przewodnika i analogicznie:
dla jej spadku maleje. Można więc zmierzyd temperaturę przy pomocy kilku podstawowych
elementów: elementu rezystancyjnego oraz omomierza. Oczywiście należy też znad wartości
rezystancji danego elementu dla określonej temperatury.

Przemysłowe termometry oporowe są prostym układem składającym się z opornika

termicznego (np. rezystor termometryczny Pt100), miernik rezystancji odpowiednio
wyskalowany w stopniach Celsjusza/Farenheita/Kelwina oraz przewodów w celu połączenia
komponentów. Element termo-aktywny może byd połączony z miernikiem na dwa sposoby:



Dwuprzewodowo



Trójprzewodowo

Z czego druga metoda łączenia stosowana jest, aby częściowo wyeliminowad zmiany
rezystancji przewodów spowodowane wahaniami temperatury otoczenia.

Rezystancyjne mierniki temperatury posiadają własną rezystancję, dlatego wyposaża

się dodatkowo w nastawne oporniki wyrównawcze. Łączy się je szeregowo w obwód z
rezystorem termometrycznym oraz miernikiem i dostosowuje tak, aby sumaryczna wartośd
rezystancji przewodów i opornika wyrównawczego była równa rezystancji miernika podanej
przez producenta na urządzeniu.

Podana metoda mierzenia temperatury obarczona jest błędem spowodowanym

nagrzewaniem się rezystora przez płynący przez niego prąd pomiarowy.

III.

Przebieg dwiczenia:

W celu przeprowadzenia dwiczenia skorzystaliśmy z pieca z nastawną temperaturą

(nastawiliśmy ją na maksimum), opornika termometrycznego Pt100, omomierza, dwóch
rezystancyjnych mierników temperatury wyskalowanych w stopniach Celsjusza (dla pomiaru
dwu- i trójprzewodowego) przewodów łączeniowych, dwóch oporników dekadowych oraz
autotransformatora w celu uzyskania wymaganego dla pieca napięcia.

Schemat połączenia układu grzewczo – pomiarowego (zaciski A-B-(A

1

) stanowią wyjście na miernik):

Sch.1: Schemat zasilania pieca
1-piec,2-element grzejny, 3-regulator temperatury, 4-pomiarowy opornik termometryczny Pt100

Sch.2: Układy połączeo termometrów rezystancyjnych:
A – ilorazowy miernik temperatury dwuprzewodowy, B – ilorazowy miernik temperatury trójprzewodowy, R

wr

–

opornik wyrównawczy

1. Pomiar temperatury omomierzem:

Piec został rozgrzany do maksymalnej (na jaką pozwalał stosowany regulator PID)

temperatury – poznaliśmy to po częstej zmianie stanu przełącznika. Do zacisków A-B płytki
na której znajdował się piec podłączyliśmy omomierz i odczytaliśmy wartośd rezystancji
opornika Pt100:

161.87 Ω

Z tabeli (zał. 1) odczytaliśmy wartośd temperatury:

163⁰C

Wskazanie uznaliśmy za rzetelne.

2. Pomiar temperatury przy zastosowaniu ilorazowego miernika

temperatury dwu- oraz trójprzewodowego:

Pod przewodnictwem opiekuna laboratoriów wymieniliśmy i zapoznaliśmy się z

elementami potrzebnymi do stworzenia termometru oporowego, po czym przystąpiliśmy do
łączenia układu zgodnie ze schematem (B). Jako oporniki wyrównawcze użyte zostały przez
nas dwa rezystory dekadowe R

1

oraz R

2

– obydwa zostały nastawione na 10Ω. Załączony

układ wskazał temperaturę:

163⁰C

Układ zatem został dobrze połączony. Następnym krokiem było zasymulowanie

zmieniającej się temperatury otoczenia przewodów rezystor Pt100 – miernik (zmiana
rezystancji wyrównawczej, która odwzorowywała zmianę rezystancji przewodów):



„Zima” R

1

=8Ω R

2

=8Ω

168⁰C



„Lato” R

1

=12Ω R

2

=12Ω

163⁰C

Następnie zasymulowaliśmy zmienną temperaturę dla układu dwuprzewodowego:



„Zima” R

1

=10Ω R

2

=8Ω

172⁰C



„Lato” R

1

=10Ω R

2

=12Ω

159⁰C

Wyniki były zaskakujące.

IV. Wnioski:

Pomiar temperatury jest nieodzowny w życiu codziennym. Jest także niezbędny gdy

chodzi o zastosowanie laboratoryjne. Tanim, prostym, skutecznym oraz obarczonym
niewielkim błędem sposobem mierzenia temperatury jest stosowanie rezystorów
termometrycznych i mierników temperaturowych.

Wykonane przez nas dwiczenie pokazuje prostotę zastosowania rezystora Pt100 oraz

różnice między połączeniem dwuprzewodowym, a trójprzewodowym. Układ połączony
dwoma przewodami z rezystorem jest wrażliwy na zmiany temperatury w otoczeniu
przewodów. Nie nadaje się zatem do precyzyjnego pomiaru jeśli przewody położone są na
otwartej przestrzeni. W takim przypadku należy się posłużyd się układem trójprzewodowym
w którym trzeci – dodatkowy przewód – zwarty jest z jednym z pozostałych (sch.1).
Używanie trzeciego przewodu niesie jednak za sobą dodatkowe koszty i w sytuacji gdy
temperatura otoczenia jest niezmienna (warunki laboratoryjne, domowe zastosowanie) jest
zbędne.

V. Załączniki:

1. Tabela wartości temperatury dla określonej rezystancji opornika

termometrycznego Pt100

2. Zapiski prowadzone na laboratorium