LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M_3	Temat ćwiczenia: Termistor	Konspekt v. 1.1
Nr zespołu: III	Wydział, rok, grupa: WEiP, II, 6	Data: 27.03.2012 r.
Nazwisko i Imię:	Ocena:
	Teoria	Wykonanie ćwiczenia
1. Paweł Gorzała
2. Michał Łosiewicz

1. Wstęp teoretyczny:

Termistor - to nieliniowy rezystor, którego opór zależy od materiału oporowego. Termistor NTC – Negative Temperature Coefficient posiada ujemny współczynnik temperaturowy, jego rezystancja maleje ze wzrostem temperatury, natomiast termistor PTC posiadający dodatni współczynnik temperaturowy – opór rośnie ze wzrostem temperatury.

1 – NTC

2 – PTC

3 – CTR – rezystor o temperaturze krytycznej. T_k – temp. końcowa, T_p – temp. początkowa, T_s – temp. skoku

Rezystancja termistora:

$$\mathbf{R}_{\mathbf{T}}\mathbf{=}\mathbf{R}_{\mathbf{T1}}\mathbf{\bullet}\mathbf{e}^{\mathbf{(}\frac{\mathbf{B}}{\mathbf{T}}\mathbf{)}}$$

, gdzie: A – stała, B – stała materiałowa: 1000-6000K, R_T1 – rezystancja w temperaturze T.

$$\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}\mathbf{e}^{\mathbf{(}\frac{\mathbf{B}}{\mathbf{T}_{\mathbf{1}}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{B}}{\mathbf{T}_{\mathbf{2}}}\mathbf{)}}$$

Termistory PTC produkowane są w podobny sposób jak NTC, ale ich podstawą jest BiTiO₃ domieszkowany różnymi związkami. Termistory PTC stosuje się jako zabezpieczenia przeciwko nadmiernemu prądowi.

2 .Schemat stanowiska pomiarowego:

3. Wyniki pomiarów.

τ [min]	T1 [^oC]	R1 [kΩ]	T2 [^oC]	R2 [kΩ]
0	23,8	0,97	14,5	7,66
1	28,3	0,99	19,8	6,2
2	29,9	1,01	22	5,73
3	31,6	1,02	23,9	5,31
4	33,2	1,03	25,8	4,92
5	35	1,05	27,6	4,58
6	36,7	1,06	29,5	4,27
7	38,4	1,07	31,3	3,99
8	40,8	1,08	33,3	3,74
9	42	1,1	35,1	3,45
10	43,6	1,11	36,7	3,29
11	45,5	1,12	38,7	3,07
12	47,3	1,14	40,5	2,89
13	48,8	1,15	42,2	2,72
14	50,5	1,16	43,8	2,56
15	52,3	1,18	45,7	2,42
16	54,1	1,19	47,5	2,28
17	55,4	1,2	49	2,15
18	57,2	1,22	50,7	2,04
19	58,7	1,23	52,1	1,94
20	60,4	1,24	53,9	1,83
21	62	1,26	55,3	1,76
22	63,6	1,27	57	1,65
23	65,1	1,28	58,7	1,57
24	66,5	1,3	60,0	1,5
25	68,3	1,31	61,6	1,42
26	70,2	1,32	63	1,36
27	71,4	1,33	64,5	1,3
28	73,1	1,35	66,2	1,24
29	74,4	1,36	67,4	1,19
30	76,1	1,37	69	1,13
31	77,6	1,39	70,1	1,08
32	78,9	1,4	71,6	1,04
33	80,4	1,41	73,2	1
34	81,9	1,43	74,4	0,96
35	83,2	1,44	75,8	0,93
36	84,2	1,46	76,9	0,89
37	85,9	1,47	78,3	0,85
38	86,9	1,48	79,8	0,81
39	88,5	1,49	80,6	0,80
40	89,5	1,5	81,8	0,78
41	90,8	1,51	83,1	0,75
42	92	1,52	83,8	0,72
43	92,9	1,53	85	0,71

4. Wykaz użytych urządzeń:

a) Termistory:

- NTC 5K

Zakres pomiarowy: (-40) – (+150)°C, 5kΩ przy 25°C. Stal nierdzewna 1.4301, przewody PCV

- PTC-G

Zakres pomiarowy: (-50) – (+150)°C, 1000Ω przy 25°C. Stal nierdzewna 1.4301, przewody silikonowe.

b) Termopara:

- Nazwa: PTTK-TkbWM-0-I-1-500/1500, nr: 2570/10, typ: 1xNiCr-NiAl, klasa: 2.

c) Ohmomierz:

- MASTECH MAS83OB

5. Wykresy:

a) Wykres temperatury od czasu dla termistorów NTC i PTC:

b) Wykres rezystancji od czasu dla termistorów NTC i PTC:

Nagrzewanie się wody w łaźni: funkcja temperatury od czasu jest prawie liniowa. Na podstawie dalszych pomiarów doszlibyśmy do wniosków że dla wyższych temperatur wykres temperatury od czasu nie zachowałby liniowego charakteru.

c) Wykres rezystancji od temperatury dla termistora PTC:

d) Wykres rezystancji od temperatury dla termistora NTC:

Dla Termistora PTC krzywa R(T) ma charakter zbliżony do liniowego, jednakże w obszarze temperatur początkowej i końcowej zależność nie jest liniowa. Dla NTC krzywa jest zbliżona do hiperboli.

6. Zestawienie wartości oporności elektrycznej termistora w funkcji temperatury:

t[^oC]	RT[Ω]	T[K]	T^-1 [K^-1]	ln(R)
14,5	7660	287,5	0,003478261	8,944
19,8	6200	292,8	0,003415301	8,732
23,9	5310	296,9	0,003368137	8,577
29,5	4270	302,5	0,003305785	8,359
35,1	3450	308,1	0,003245699	8,146
40,5	2890	313,5	0,003189793	7,969
45,7	2420	318,7	0,003137747	7,792
50,7	2040	323,7	0,00308928	7,621
55,3	1760	328,3	0,003045995	7,473
60	1500	333	0,003003003	7,313
64,5	1300	337,5	0,002962963	7,17
70,1	1080	343,1	0,002914602	6,985
75,8	930	348,8	0,002866972	6,835
80,6	800	353,6	0,002828054	6,685
85	710	358	0,002793296	6,565

Za pomocą regresji liniowej obliczamy współczynniki prostej:

a = 3478,7

u(a) =14,5

b = -3,138

u(b) = 0,045

Obliczenie współczynnika B_25/85 dla kolejnych punktów:

$$B_{25/85} = \frac{\ln R_{1} - lnR_{2}}{\frac{1}{T_{1}} - \frac{1}{T_{2}}}$$

R25 [kΩ]	B25/85  [K]
7,66	3358,66592
6,2	3285,56371
5,31	3495,90988
4,27	3548,92566
3,45	3168,09006
2,89	3410,26097
2,42	3524,42043
2,04	3410,73531
1,76	3718,1454
1,5	3573,94357
1,3	3833,74964
1,08	3139,46545
0,93	3868,95956
0,8	3433,62792
0,71

7. Wnioski:

Wykonane ćwiczenie – pomiar temperatury za pomocą termistora wykonane zostało przy użyciu dwóch termistorów: NTC i PTC. Ewentualne błędy pomiaru jakie miały miejsce mogły wynikać z niedokładności odczytów jednocześnie czasu i temperatury, ponadto niedokładność przyrządów pomiarowych także mogła wpłynąć na wyniki.