Laboratorium Miernictwo i Automatyka

Ćwiczenie nr 9

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia był pomiar temperatur czujnikami stykowymi.

1. Przebieg ćwiczenia:

Zmieniając temperaturę badaliśmy działanie czujników. Po każdej zmianie temperatury o 5ᵒC i osiągnięciu danej temperatury sczytywaliśmy wartości rezystancji i napięć z metex-ów.

Sczytywaliśmy wartości kolejno: z pt100 (rezystancja), termistor (rezystancja), pozystor (rezystancja), czujnik ze złączem p-n (napięcie), termopara (napięcie)

Tabela 1.

pt100[Om]	termistor[kOm]	pozystor[kOm]	p-n [V]	termopara [mV]	T1	T0	1/T1 [K]	DT
100,28	1,781	1,627	0,028	-0,954	0	24	0	-24
102,31	1,342	1,692	0,05	-0,783	5	24	0,003595	-19
102,68	1,301	1,718	0,067	-0,553	10	24,1	0,003532	-14,1
104,15	1,13	1,767	0,107	-0,356	15	24,1	0,00347	-9,1
106,12	0,888	1,834	0,1527	-0,161	20	24,2	0,003411	-4,2
108	0,704	1,903	0,1997	0,042	25	24,3	0,003354	0,7
110,12	0,552	1,976	0,2549	0,249	30	24,3	0,003299	5,7
112,11	0,436	2,059	0,3067	0,454	35	24,4	0,003245	10,6
114,19	0,319	2,167	0,3777	0,657	40	24,5	0,003193	15,5
116,5	0,264	2,241	0,4178	0,857	45	24,6	0,003143	20,4
118,41	0,216	2,32	0,467	1,062	50	24,7	0,003095	25,3
120,45	0,175	2,416	0,5178	1,266	55	24,7	0,003047	30,3
122,5	0,141	2,509	0,5717	1,468	60	24,8	0,003002	35,2
124,56	0,115	2,594	0,623	1,674	65	24,8	0,002957	40,2
126,63	0,094	2,693	0,677	1,887	70	25	0,002914	45
128,77	0,077	2,805	0,732	2,093	75	25	0,002872	50
130,85	0,063	2,915	0,787	2,306	80	25	0,002832	55
132,93	0,052	3,02	0,8417	2,509	85	25,1	0,002792	59,9
134,86	0,044	3,123	0,8911	2,712	90	25,1	0,002754	64,9
136,82	0,037	3,226	0,9415	2,914	95	25,2	0,002716	69,8
138,74	0,032	3,336	0,9934	3,116	100	25,2	0,00268	74,8

T1- temperatura ustawiana; T0 – temperatura otoczenia; DT – różnica temperatur T1-T0;

Wykres 1.

Wykres przedstawia charakterystykę zależności rezystancji od temperatury czujnika pt100.

Wykres 2.

Wykres przedstawia charakterystykę zależności rezystancji od odwrotności temperatury dla termistora.

Wykres 3.

Wykres przedstawia charakterystykę zależności rezystancji od temperatury pozystora.

Wykres 4.

Wykres przedstawia charakterystykę zależności napięcia od temperatury na zakresie 2V dla czujnika ze złączem p-n.

Wykres 5.

Wykres przedstawia charakterystykę zależności napięcia od różnicy temperatur na zakresie 10mV dla termopary.

Błędy:

Błąd rezystancji odczytanej z metex-u dla czujnika pt100.

pt100[Om]	ΔR[Om]
100,28	0,30056
102,31	0,30462
102,68	0,30536
104,15	0,3083
106,12	0,31224
108	0,316
110,12	0,32024
112,11	0,32422
114,19	0,32838
116,5	0,333
118,41	0,33682
120,45	0,3409
122,5	0,345
124,56	0,34912
126,63	0,35326
128,77	0,35754
130,85	0,3617
132,93	0,36586
134,86	0,36972
136,82	0,37364
138,74	0,37748

Błąd rezystancji odczytanej z metex-u dla termistora.

termistor[kOm]	ΔR[kOm]
1,781	0,009905
1,342	0,00771
1,301	0,007505
1,13	0,00665
0,888	0,00544
0,704	0,00452
0,552	0,00376
0,436	0,00318
0,319	0,002595
0,264	0,00232
0,216	0,00208
0,175	0,001875
0,141	0,001705
0,115	0,001575
0,094	0,00147
0,077	0,001385
0,063	0,001315
0,052	0,00126
0,044	0,00122
0,037	0,001185
0,032	0,00116

Błąd rezystancji odczytanej z metex-u dla pozystora.

pozystor[kOm]	ΔR[kOm]
1,627	0,009135
1,692	0,00946
1,718	0,00959
1,767	0,009835
1,834	0,01017
1,903	0,010515
1,976	0,01088
2,059	0,011295
2,167	0,011835
2,241	0,012205
2,32	0,0126
2,416	0,01308
2,509	0,013545
2,594	0,01397
2,693	0,014465
2,805	0,015025
2,915	0,015575
3,02	0,0161
3,123	0,016615
3,226	0,01713
3,336	0,01768

Błąd napięcia odczytanego z metex-u dla czujnika ze złączem p-n.

p-n [V]	ΔU[V]
0,028	0,001154
0,05	0,001275
0,067	0,001369
0,107	0,001589
0,1527	0,00184
0,1997	0,002098
0,2549	0,002402
0,3067	0,002687
0,3777	0,003077
0,4178	0,003298
0,467	0,003569
0,5178	0,003848
0,5717	0,004144
0,623	0,004427
0,677	0,004724
0,732	0,005026
0,787	0,005329
0,8417	0,005629
0,8911	0,005901
0,9415	0,006178
0,9934	0,006464

Błąd napięcia odczytanego z metex-u dla termopary.

termopara [mV]	ΔU[mV]
-0,954	-0,00029
-0,783	-0,00023
-0,553	-0,00016
-0,356	-0,00011
-0,161	-4,7E-05
0,042	1,36E-05
0,249	7,57E-05
0,454	0,000137
0,657	0,000198
0,857	0,000258
1,062	0,00032
1,266	0,000381
1,468	0,000441
1,674	0,000503
1,887	0,000567
2,093	0,000629
2,306	0,000693
2,509	0,000754
2,712	0,000815
2,914	0,000875
3,116	0,000936

Porównanie wyników:

Czujnik pt100

R= Ro(1+At+Bt^2hb;hgjlljhvjvhj ==000nłkjjnjnnjnnjjnjnnjnjiij) A=3,911*10 K B=- 0,588*10 K wartości standardowe

Wyniki doświadczalne:

R=99,555133(1+0,003508347t + 0,00000484154t ) A=3,508*10 K B= 4,842*10 K

Termistor

R=Aexp[B/T] B=3000÷4000K

Wyniki doświadczalne: x=1/T

R=0,000000272exp{4373,3/T] B= 4373,3K

1. Wnioski:

Analizując wyniki przeprowadzonego doświadczenia można zauważyć charakterystyczne dla danych czujników cechy, takie jak liniowość, nieliniowość, i charakterystykę czujników.

Widzimy, że wykres czujnika pt100 jest nieliniowy i można aproksymować wielomianem drugiego stopnia, a co za tym idzie wyznaczyć wartości współczynników A i B. Współczynnik A ma zbliżoną wartość do standardowej wartości, natomiast współczynnik B różni się znacząco.

Analizując kolejny czujnik jakim jest termistor widzimy, że ma on charakterystykę wykładniczą jaka jest przewidywana. Współczynnik B przeciętnie wynosi od 3000 do 4000K, nasz doświadczalny wynik 4373,3K jest zbliżona do wartości znormalizowanej.

Kolejny czujnik- pozystor- powinien mieć charakterystykę zbliżoną do charakterystyki termistora, ale w tym zakresie temperatur ten czujnik wykazuje właściwości liniowe.

Następny czujnik ze złączem p-n wykazuje właściwości liniowe, co jest przewidywane w takim zakresie temperatur.

Ostatni badany czujnik, termopara, wykazuje charakterystykę liniową jak jest to przewidywane.

Zostały również zbadane błędy pomiarów dla każdego czujnika i można zauważyć, że są one stosunkowo niewielkie, co świadczy o dobrej dokładności przyrządów.