29. Термопреобразователи сопротивления

Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления металлов и полупроводников от температуры.

Металлические ТС изготавливаются из меди, никеля и платины. Зависимость электрического сопротивления от температуры Т принимается линейной в виде , где - сопротивление проводника при начальной температуре; - температурный коэффициент проводника. Диапазон измеряемых температур составляет для разных датчиков от -200 С до +1100 С.

Ряд требований к материалам:

- стабильность градуировки

- воспроизводимость наим статич хар-ки

-высокое значение температурного коэффициента сопротивления

-невысокая стоимость материала

Градуировка термометра опр-ся отнош-ем , R при 100⁰С, R при 0⁰С.

Cu термометры: им-ют стат хар-ку вида где α темпер коэф R. Преимущества Cu термометров это лин-я стат хар-ка. Недостаток узкий диапазон от -50⁰С до +180⁰С. При более выс t⁰С Cu нач окисл и хар-ки терм-ра изм; невыс надежность. Дост-во: низк стоимость.

Широкоприменяют чувствительные элементы изготовленные по плёночной технологии. Они маленькие и содержат малое количество никеля.

Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) применяются в диапазоне -100-+300. Из-за большого отрицательного коэффициента температуры сопротивления они высоко чувствительны. Их недостаток в значительной нелинейности статической характеристики. Используется в системах температурной сигнализации из-за ярковыраженного релейного эффекта.

Погр-ть терм-ра R норм-ся обсол погрешностью. Терм-ры Pt-е выпуск 3-х классов точности: А,В,С, а Cu-е 2-х классов В и С.

Констр-но терм-тр предст собой либо каркас, на кот. бифилярно намотана проволока, либо подложку, на кот. напыляется слой Cu или Pt. Бифил-ная намотка прим. для того, чтобы катушка не имела индуктивность, R δ(напыление) проволоке ~0,05 до 0,1мм. В образц. Pt терм-ов δ проволоки до 0,5мм. Это подложка наз. ЧИП-резистр.

Состоят из термопреобразователя сопротивления и вторичного прибора (обычно равновесные мосты и логометры).

Логометры

Это приборы магнитоэлектрической системы, кот-ые сост-ят из 2-х жесткоскрепленных м/у собой рам, кот. могут свободно поворачиваться в зазоре магнитной системы. Рамки движутся в зазоре между сердечником и полюсами постоянного магнита. Этот зазор имеет переменное сечение и увеличивается от центра к краям. В результате этого магнитная индукция от центра к краям уменьшается. Номинальное значение элементов моста подбирается так, чтобы он был уравновешенным. При увеличении измеряемой температуры увеличивается сопротивление термометра, а следовательно уменьшается ток, протекающий по рамке и вращающий момент. Под действием появляющейся разности моментов подвижная система начинает поворачиваться по часовой стрелке. При этом первая рамка будет двигаться в зазор с большей магнитной индукцией момент начнёт увеличиваться. Вторая рамка наоборот попадает в зазор с меньшей индукцией. Значит наступает равновесие системы, определяемое отношением токов. Показания логометров практически не зависят от напряжения питания при его колебаниях в пределах 20% от номинального. Кроме того для повышения чувствительности логометра рамки включают в мостовую электр схему.

Преимущество логометров в том, что отсутств-ет уравновешивающая пружина и прибор менее чувствителен к изменениям питающего U. Для выс-ой чувствит-ти рамки вкл-ют в схему неуравн-го моста. Резист может подключаться (термометр R) как по 2-х, так и по 3-х проводной схеме.

Измерительные мосты – равновесные и неравновесные.

Мост состоит из 4-х R1,R2,R3 –пост резисторов, R кат-ыt независимо от температуры окр-ей среды. Изгот-ют из мангониновой проволоки. Rt –термор-ор сопротивления. Мосты бывают уравн-ые и неуравн-ые. Уравнов-ый –такой, у которого измерит-ая диагональ (м/у а и b) I=0. Если мост неуравн-ын то U м/у а и b будет пропорц-но измерит-ой t. В уравновеш. мостах:

Rp –реохорд; Rp=Rp*(x/L)

Реохорд –такой перм-ый рез-ор, подвиж-ый контакт. Кот-ый соед-ен со стрелкой. Мост нах-ся в равновесии если выполн-ся условие RpR3=R2Rt.

Условие рав-сия моста это равно произв-ю сопр-ий противоп-ых плеч.

Если допустим Rt возрастает в следствии повышения t, то для сохранения равновесия моста необходимо высокое Rp (передвинув ползунок) незашунтированной части реохорда (передвинуть ползунок реохорда max, чтобы увеличить R незамкн-ой части)(увел-ть X).

Такое подключение термометра наз-ся 2-х проводным и здесь также на показания влияет измерение R соед. проводов в след-вии измерения t окр-ей среды, т.е. если R соед-ых проводов пренебречь нельзя, то усл. Равновесия моста имеет вид: RpR3=R2(Rt+2Rл)

Чтобы компенсировать влияние t окр/сред использ 3-х проводную схему подключения. (С) переехало в (С').

R3(Rp+Rл)=R2(Rt+Rл)

Если R2=R3 то Rp=Rt, т.е. Rt опред-ся R незашунтированной части реохорда. В наст-ее время выпускает-ся автомат-ие мосты, в кот-ых к измерит-ой диагонали подключ-ся усилитель, к выходу кот-го подключен реверсивный двигатель, вал кот в свою очередь соединен с подвижным контактом реохорда.