Konrad Pawlak 233633

ĆWICZENIE 8

POMIAR OPORNOŚCI W FUNKCJI TEMPERATURY

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyki temperaturowej elementów oporowych takich jak rezystor oraz termistor typu Ntc (czyli o ujemnym współczynniku temperaturowym). Za układ pomiarowy służyły trzy karty w sterowniku Eurodriver – karta RBR przeznaczona do pomiaru oporności, karta TRM1 służąca jako termometr cyfrowy i druga karta TRM1 wykorzystywana jako przetwornik ADC. Po podłączeniu aparatury pomiarowej zgodnie z instrukcją przystąpiono do kalibracji układu.

2. Kalibracja.

W celu kalibracji dokonano pomiaru kilku charakterystycznych temperatur w jednostkach pomiarowych przetwornika (ciekłego azotu, lodu i wrzątku), następnie przypisano im wartości w stopniach Celsjusza i wyznaczono współczynniki prostej A i B w programie Origin.

Wyk.1. Kalibracja.

A=-0,04511 B=-26,91238

3. Wyznaczenie charakterystyki rezystancji rezystora w funkcji temperatury.

W celu wyznaczenia charakterystyki rezystancji w funkcji temperatury należało skorzystać ze wzoru zamieszczonego w instrukcji:

Wzór 1:

gdzie:

Rz - opornik zakresowy (tu 100k lub 1M)

Rx - mierzona oporność

U - napięcie stałe zasilające mostek 10V

UN - napięcie nierównowagi mostka

Ustawiono dla rezystora zakres 100k, zanurzono termometr wraz z rezystorem w ciekłym azocie, odczekano na ustabilizowanie się wskazań termometru i rozpoczęto pomiary. Wyjęto rezystor z azotu i odczekano do jego ocieplenia się do temperatury zbliżonej do pokojowej. Z zebranych danych wartości napięcia nierównowagi mostka wyliczono oporności, a następnie przedstawiono je na Wykresie 2.

Wyk.2 Rezystancja rezystora w funkcji temperatury, ocieplanie.

Następnie przeprowadzono analogiczne pomiary, tym razem jednak najpierw zanurzono termometr z rezystorem w czajniku z wrzątkiem, odczekano aż wskazania temperatury się ustabilizują, wyciągnięto termometr w rezystorem z czajnika i zaczęto pomiar aż do osiągnięcia temperatury zbliżonej do pokojowej. Charakterystykę ochładzania rezystora w funkcji temperatury przedstawia Wykres 3.

Wyk.3 Rezystancja rezystora w funkcji temperatury, ochładzanie.

Kolejnym punktem pomiarów było zbadanie zmiany właściwości termistora NTC w zależności od temperatury. Pomiary były analogiczne do tych dla rezystora, z tą różnicą, że wykonano je na zakresie 1M. Wykres 4 przedstawia ilustruje zmianę oporności po wyjęciu termistora z wrzątku.

Wyk.4. Rezystancja termistora w funkcji temperatury, ochładzanie.

Następnie zanurzono termometr wraz z termistorem w ciekłym azocie, wyciągnięto po ustabilizowaniu się temperatury i rozpoczęto pomiar. Wykres 5 ilustruje zmianę rezystancji w funkcji temperatury.

Wyk.5. Rezystancja termistora w funkcji temperatury, ocieplanie

4.Wnioski.

Pierwszym wnioskiem jest to, że wraz z temperaturą oporność elementów ulega zmianie, dla rezystora jest to dość niewielka zmiana, natomiast dla termistora skok jest duży, wynoszący kilka rzędów wielkości. Charakterystyczne również dla termistora typu NTC okazało się to, że wraz ze wzrostem temperatury, oporność tego elementu maleje. Kalibracja w trzech punktach zapewniła dość dużą precyzję pomiaru, dlatego można je uznać za dość dokładne.

UWAGI:

Wykresy, zarówno dla rezystora jak i termistora dla całego zakresu temperatury mogłyby być złożone. Taki sposób umożliwiłby wyciągnięcie odpowiednich wniosków. Interesująca jest charakterystyka mierzonego rezystora. Zgodnie z teorią rezystancja rezystora metalicznego powinna rosnąć z temperaturą R=R₀[1+a(T-T0)+b(T-T0)²+1........], a w tym przypadku maleje. Jakie jest wytłumaczenie takiego zachowania? Dla termistora można dopasować zależność R(T) i wyciągnąć z dopasowania stałą W. Proszę zamieścić wykresy jako wklej specjalnie. Umożliwia to ewentualną potrzebę edytowania rysynku.