POLITECHNIKA RZESZOWSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I
INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Zakład Badań Konstrukcji

Ćwiczenie nr 1

„Wyznaczanie charakterystyk statycznych i dynamicznych czujników temperatury”

Prowadzący: Wykonali:

mgr inż. Rafał Klich Dyląg Szymon

Dobosz Dominika

gr. L-2

rok akadem.

2005/2006

1. Wprowadzenie:

Układy pomiarowe stanowią część układów automatyki, w skład których wchodzą czujniki, przetworniki oraz wzmacniacze. Czujnik jest to element, na który bezpośrednio oddziaływuje wielkość mierzona. Podstawą do oceny i porównań czujników są następujące cechy:

- zakres pomiarowy

- klasa dokładności

- próg czułości

- odporność na zakłócenia

- liniowość

- jednoznaczność

- niezawodność

- niska cena

- powtarzalność charakterystyk

- własności statyczne i dynamiczne.

Do pomiaru temperatury wykorzystaliśmy trzy rodzaje czujników:

- termoparę

- termistor

- czujnik rezystancyjny Pt-100.

Termopara jest wykonane z dwóch przewodów różnych metali, zespawanych lub dokładnie zgrzanych ze sobą. Jeśli podgrzejemy końcówki zgrzanych ze sobą metali a do drugich końców podłączymy miliwoltomierz to po ogrzaniu spoiny miliwoltomierz wskaże tzw. napięcie termoelektryczne. Najczęściej do wykonania termopary stosuje się metale: miedź-konstantan, żelazo-konstantan, nichrom-konstantan, nichrom-nikiel, platynorod-platyna.

W czujnikach rezystancyjnych i piezorezystancyjnych wykorzystuje się zależność oporności niektórych metali i półprzewodników od temperatury. Czujniki rezystancyjne wykonuje się z: platyny, miedzi, niklu. Zaś piezoelektryczne z: tlenków żelaza, manganu, litu i tytanu.

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zbadanie charakterystyki statycznej termistora i wykreślenie wykresu T [C^o] =f[R(Ώ)], oraz zbadanie charakterystyk dynamicznych termopary i termistora wraz z wykreśleniem ich wykresów ich odpowiedzi czasowej U[mV)] = f[t(s)] oraz R(Ώ) = f{t(s)].

3. Charakterystyka statyczna:

Charakterystyka stanowi zależność jaka zachodzi między sygnałem wejściowym

a wyjściowym w stanach ustalonych. Wielkości charakteryzujące działanie w stanach ustalonych to: klasa dokładności, histereza, próg czułości.

3.1. Schemat układu:

TERMISTOR

3.2. Przebieg ćwiczenia:

Aby wykonać charakterystykę statyczną należało napełnić kolbę wodą i podgrzewać ją od temperatury 20 ⁰C do temperatury 95 ⁰C. Jednocześnie w kolbie znajdował się czujnik wzorcowy temperatury i obiekt badany. Pomiar wykonywało się co 5 ⁰C, równocześnie odczytując zmianę napięcia dla termopary i zmianę oporności dla termistora. Otrzymane wyniki dały podstawę do wykreślenia charakterystyk statycznych.

3.3. Wyniki:

Termistor
T	R
^oC	
20,3	0,153
25	0,128
30	0,106
35	0,087
40	0,072
45	0,059
50	0,05
55	0,042
60	0,035
65	0,03
70	0,026
75	0,022
80	0,019
85	0,017
90	0,015
95	0,013

4. Charakterystyka dynamiczna:

Charakterystykę czasową elementu automatyki stanowi jego odpowiedź na określony sygnał wejściowy. Podstawowymi sygnałami wejściowymi do wyznaczania tych charakterystyk są wymuszenia skokowe lub impulsowe.

1. Przebieg ćwiczenia:

Ta część doświadczenia polegała na podgrzaniu wody w kolbie do temperatury 95 ⁰C

i gwałtownym wrzuceniu badanego czujnika do niej. W tym samym czasie należało dokonać pomiaru zmiany napięcia dla termopary i zmiany oporności dla czujnika Pt 100

i termistora w czasie. Wyniki dały podstawę do wykreślenia charakterystyk dynamicznych.

2. Wyniki:

1. Termopara:

T (^oC) = 95,5

U(V) = 3,72

termopara
t	U
s	V
0	0
0,2	1,87
0,5	2,81
1	3,72
2	3,72

2. Termistor:

T (^oC) = 95,5

R(Ώ) = 0,14

termistor
t	R
s	
0	0,89
0,3	0,54
0,5	0,23
1	0,14
2	0,14

6. Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzamy, że badany statycznie termistor jest urządzeniami działającymi poprawnie. Stwierdzamy również, iż urządzenia zachowują się poprawnie podczas prób dynamicznych a niedokładność charakterystyk czasowych jest spowodowana niedokładnością odczytu.

---