Датчики температуры. Классификационные признаки и характеристика каждой разновидности.
По принципу действия датчики температуры делятся на:
ртутные;
биметаллические ;
сильфонные ;
термопары;
термосопротивления.
Принцип работы ртутного датчика температуры: под действием температуры жидкость во внутренней части колбы изменяет свой объем, при этом её уровень в зауженной части колбы соответственно меняется. Изменение уровня приводит к замыканию (или размыканию) уровневых контактов с общим контактом, находящемся в расширенной части колбы. При этом сигнал меняет свое состояние дискретно, поэтому данный датчик является датчиком дискретного типа.
Схема ртутного и биметаллического датчиков температуры.
Принцип работы этого датчика состоит в том, что под действием изменения температуры , биметаллическая пластина удлиняясь изгибается в сторону пластины с меньшим линейным температурным расширением. В результате этого ее свободный конец перемещается по дуге вместе с движком потенциометра, который преобразует это перемещение в выходной электрический сигнал.
Сильфоном называется гофрированный герметичный сосуд, который под действием внутреннего давления может упруго изменять свой продольный линейный размер (аналогично пружине)
Принцип работы сильфонного датчика. Под действием изменения температуры, меняется объем жидкости или газа, помещенных во внутреннюю полость сильфона. В результате этого меняются продольные размеры сильфона, что приводит к перемещению его свободного торца, связанного с движком потенциометра, который преобразует это перемещение в выходной электрический сигнал.
Рис. 30. Схема сильфонного а) и термопарного б) датчиков температуры.
Термопара относится к датчикам температуры генераторного типа. Принцип работы термопары. При нагреве проводников термопары в точке их спая происходит диффузия электронов, т.е. переход их из одного проводника в другой, в результате чего на одном из проводников появляется избыток электронов, т.е. отрицательный потенциал, а на другом – недостаток электронов, т.е. положительный потенциал. Величина разности потенциалов проводников пропорциональна величине нагрева места спая. Так как эта разность потенциалов небольшая, поэтому полученный сигнал требует дальнейшего усиления.
Термосопротивления. Датчики этого типа параметрические, так как принцип их действия основан на изменении сопротивления электрическому току при изменении температуры их нагрева. Термосопротивления бывают двух типов: металлические и полупроводниковые. В качестве материалов для металлических термосопротивлений используются : Fe, Си, Ag, Аи, Pt, Мо и др.
Особенностью работы металлических термосопротивлений является то, что под действием температуры их сопротивление электрическому току увеличивается, т.е. выходной сигнал датчика с увеличением температуры падает по уровню, что является недостатком этого типа датчиков.
Полупроводниковые термосопротивления, в отличие от металлических, имеют высокую первоначальную величину сопротивления электрическому току, которая уменьшается с увеличение их нагрева. Поэтому, с ростом температуры выходной сигнал таких датчика увеличивается. Полупроводниковые термосопротивления называются термисторами и находят значительно большее применение в системах автоматики. Изготавливаются термисторы из окислов различных металлов. При изготовлении таких термосопротивлений оксидными пленками покрываются диэлектрические каркасы.