kategorier: Utvalgte artikler » Hjemmeautomatisering
Antall visninger: 96658
Kommentarer til artikkelen: 2
Temperatursensorer. Del to termistorer
Den første delen av artikkelen snakket kort om historie med forskjellige temperaturskalaer og deres oppfinnere Fahrenheit, Reaumur, Celsius og Kelvin. Nå er det verdt å bli kjent med temperatursensorer, prinsippene for deres drift, enheter for å motta data fra disse sensorene.
Andelen temperaturmålinger i teknologiske målinger
I moderne industriell produksjon måles mange forskjellige fysiske mengder. Av disse er massen og volumstrømmen 15%, væskenivået er 5%, tiden er ikke mer enn 4%, trykket er omtrent 10%, og så videre. Men temperaturmålingen er nesten 50% av det totale antallet tekniske målinger.
En så høy prosentandel oppnås med antall målepunkter. Så ved en gjennomsnittlig størrelse på et kjernekraftverk kan temperaturen måles til omtrent 1500 poeng, og ved et stort kjemisk anlegg når dette tallet tjue eller flere tusen.
En slik mengde indikerer ikke bare et bredt utvalg av måleinstrumenter, og som et resultat, et mangfold av primære svingere og temperatursensorer, men også stadig økende krav til nøyaktighet, hastighet, støyimmunitet og pålitelighet av måleinstrumenter for temperatur.
De viktigste typene av temperatursensorer, driftsprinsippet
Nesten alle temperatursensorer som brukes i moderne produksjon bruker prinsippet om å konvertere den målte temperaturen til elektriske signaler. En slik konvertering er basert på det faktum at det er mulig å overføre et elektrisk signal med høy hastighet over lange avstander, mens eventuelle fysiske mengder kan konverteres til elektriske signaler. Konvertert til digital kode, kan disse signalene overføres med høy nøyaktighet og også legges inn for prosessering til en datamaskin.
Motstand termoelementer
De blir også kalt termistorer. Operasjonsprinsippet deres er basert på det faktum at alle ledere og halvledere har Temperaturmotstandskoeffisient forkortet TCS. Dette er omtrent det samme som den termiske ekspansjonskoeffisienten som er kjent for alle: når de varmes opp, utvides kroppene.
Det skal bemerkes at alle metaller har en positiv TCS. Med andre ord øker lederens elektriske motstand med økende temperatur. Her kan vi huske det faktum at glødepærer brenner ut oftest i påkoblingsøyeblikket, mens spolen er kald og dens motstand er liten. Derav den økte strømmen når den er slått på. Halvledere har en negativ TCS, med økende temperatur, reduseres motstanden, men dette vil bli diskutert litt høyere.
Metalltermistorer
Det ser ut til at det er mulig å bruke hvilken som helst leder som et materiale for termistorer, men en rekke krav til termistorer sier at dette ikke er tilfelle.
Først av alt, materialet for fremstilling av temperatursensorer bør ha en tilstrekkelig stor TCS, og avhengigheten av motstanden på temperaturen skal være ganske lineær i et bredt temperaturområde. I tillegg må metalllederen være inert overfor miljøpåvirkninger og gi god reproduserbarhet av egenskaper, noe som vil gi mulighet for utskifting av sensorer uten å ty til forskjellig finjustering av måleinstrumentet som helhet.
For alle disse egenskapene er platina nesten ideelt (bortsett fra den høye prisen), så vel som kobber. Slike termistorer i beskrivelsene kalles kobber (TCM-Cu) og platina (TSP-Pt).
Termistorer TSP kan brukes i temperaturområdet -260 - 1100 ° C.Hvis den målte temperaturen er i området 0 - 650 ° C, kan TSP-sensorene brukes som referanse og referanse, siden ustabiliteten til kalibreringskarakteristikken i dette området ikke overstiger 0,001 ° C. Ulempene med TSP-termistorer er de høye kostnadene og ikke-lineariteten til konverteringsfunksjonen i et bredt temperaturområde. Derfor er nøyaktig temperaturmåling bare mulig i det området som er angitt i tekniske data.
Billigere kobbertermistorer av TSM-merket, som er avhengighet av motstand på temperaturen som er ganske lineære, har fått en mer utbredt praksis. Som mangel på kobbermotstander kan lav motstand og utilstrekkelig motstand mot høye temperaturer (lett oksidasjon) vurderes. Derfor har kobbertermistorer en målegrense på ikke mer enn 180 ° C.
En to-ledningslinje brukes til å koble til sensorer som TCM og TSP, hvis avstanden til sensoren fra enheten ikke overstiger 200 meter. Hvis denne avstanden er større, brukes en tretråds kommunikasjonslinje, der den tredje ledningen brukes til å kompensere for motstanden til ledningstrådene. Slike tilkoblingsmetoder er vist i detalj i de tekniske beskrivelsene av enheter som er utstyrt med TCM- eller TSP-sensorer.
Ulempene med sensorene som vurderes er deres lave hastighet: termisk treghet (tidskonstant) for slike sensorer varierer fra titalls sekunder til flere minutter. Det er også produsert termistorer med lav treghet, hvis tidskonstant ikke er mer enn tiendedels sekund, noe som oppnås på grunn av deres små dimensjoner. Slike termistorer er laget av støpt mikrobølgeovn i et glassskall. De er svært stabile, forseglede og lave treghet. I tillegg, med små dimensjoner, har de motstand opptil flere titalls kilo-ohm.
Halvleder termistorer
De blir også ofte kalt termistorer. Sammenlignet med kobber og platina har de en høyere følsomhet og negativ TCS. Dette antyder at med økende temperatur, reduseres motstanden. TCS-termistorer er en størrelsesorden høyere enn deres kobber- og platina-kolleger. Med veldig små dimensjoner kan termistorenes motstand nå opp til 1 MΩ, noe som eliminerer påvirkningen på måleresultatet av motstanden til tilkoblingsledningene.
For å måle temperatur er de mest brukte halvledertermistorene KMT (basert på oksider av mangan og kobolt), samt MMT (oksider av mangan og kobber). Konverteringsfunksjonen til termistorene er ganske lineær i temperaturområdet -100 - 200 ° C, påliteligheten til halvledertermistorer er veldig høy, egenskapene er stabile i lang tid.
Den eneste ulempen er at det i masseproduksjon ikke er mulig å reprodusere de nødvendige egenskapene med tilstrekkelig nøyaktighet. Den ene forekomsten er betydelig forskjellig fra den andre, på omtrent samme måte som transistorer: Det ser ut til å være fra samme pakke, men gevinsten er forskjellig for alle, du finner ikke to av de samme. En slik spredning av parametere fører til det faktum at når du bytter ut en termistor, er det nødvendig å justere utstyret igjen.
Oftest brukes en brokrets til å motta termiske omformere, der broen er balansert ved hjelp av et potensiometer. Når motstanden til termistoren endres på grunn av temperatur, kan broen bare balanseres ved å vri på potensiometeret.
En lignende ordning med manuell justering brukes som demonstrasjon i utdanningslaboratorier. Potensiometermotoren har en skala som er kalibrert direkte i temperaturenheter. I virkelige målekretser gjøres selvfølgelig alt automatisk.
Den neste delen av artikkelen vil snakke om bruk av termoelementer og mekaniske ekspansjonstermometre - Temperatursensorer. termo
Boris Aladyshkin, electro-no.tomathouse.com
Se også på elektrohomepro.com
: