1. Podaj rodzaje i właściwości przetworników do pomiaru temperatury

1. Rezystancyjne termometry- temperatura od -200^oC do +100^oC, wartość błędu
   (0,02 do 0,2^oC), współczynnik temperaturowy: 0,4%/^oC

2. Termorezystor - dzielimy je na dwie grupy:

1. Termorezystory metalowe:

1. Platynowe (-200 do 850^oC

2. Niklowe (-60 do 200^oC)

3. Miedziane (-50 do 150^oC)

2. 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

3. 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:

1. wysoką temperaturę topnienia

2. dużą odporność na czynniki zewnętrzne

3. małą rezystywność

4. wysoką temperaturę pracy ciągłej

5. mały współczynnik cieplny rezystancji

6. 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.

4. 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.

5. Termograf - przez pomiar intensywności promieniowania podczerwonego ewentualnie dla kilku długości jego fal wysyłanego przez oddalony obiekt, można
   z duża dokładnością określić temperaturę tego obiektu.

6. 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.

7. 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 -50^oC do 150^oC. Wymagają dodatkowych układów zasilania, łatwo je przystosować do własnych aplikacji. Ich wadą jest długi czas reakcji spowodowany plastikową obudową oraz niezbyt duża dokładność (od ±0,5^oC do ±4^oC). 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).

---