2.2 Резистивные датчики перемещения светового луча

Резистивные датчики перемещения светового луча могут рассматриваться как потенциометр, у которого подвижный контакт реализован световым лучом. Основные преимущества таких датчиков заключаются в том, что в них:

• отсутствует трение;

• отсутствует износ механических частей.

Структура резистивного датчика перемещения светового луча представлена на рис. 2.7, а его эквивалентная схема -на рис. 2.8.

Рис. 2.7 Рис. 2.8

2.3 Терморезисторы

Терморезисторы представляют класс резисторов, которые сильно изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры:

R = f(T)

2.3.1 Передаточная функция терморезисторов

Математически зависимость между сопротивлением полупроводникового терморезистора (термистора) и температурой может быть представлена формулой

R = Аe^B/T (2.9)

где А и B –постоянные коэффициенты, причём B > 0; T –абсолютное значение текущей температуры.

2.3.2 Параметры терморезистора

Параметры А и B могут быть определены по результатам измерений сопротивлений R₁ и R₂ при двух разных температурах Т₁ и Т₂. График функции (2.9) приведён на рис. 2.9

Рис. 2.9

В соответствии с (2.9) для двух точек на графике получим:

(2.10)

Из (2.10) получим

,

откуда выражаем коэффициент

. (2.11)

Учитывая, что

,

получаем общую формулу для терморезисторов:

. (2.12)

Если T₁ –номинальная температура, то R₁ –номинальное сопротивление терморезистора.

2.3.3 Вольтамперная характеристика

Для получения вольтамперной характеристики терморезистора получим зависимости напряжения и тока терморезистора от температуры.

При установившейся температуре терморезистора T выделяемая тепловая мощность P=U²/R=I²R равна мощности передачи тепла в окружающую среду P=b(T-T₀), где b –коэффициент теплопередачи, в общем случае, зависящий от температуры окружающей среды T₀ и конструктивных особенностей:

(2.13)

Из (2.13) с учётом (2.12) получим:

(2.14)

Уравнения (2.14) представляют вольтамперную характеристику терморезистора в параметрической форме (рис. 2.10).

Рис. 2.10

Характеристика имеет точку перегиба и участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Этот эффект объясняется саморазогревом терморезистора при большом токе. Для определения температуры T_m, соответствующей точке перегиба, продифференцируем уравнения (2.14):

Вольтамперная характеристика имеет перегиб при T=T_m, если B > 4T₀.

2.3.4 Параметры терморезисторов

Для обоснованного выбора конкретного типа терморезистора разработчику аппаратуры производитель предоставляет набор основных классификационных параметров:

• B – коэффициент термочувствительности;

• R₁ –номинальное сопротивление при номинальной температуре T₁;

• Р_max –максимальная мощность;

• T_min… T_max – диапазон рабочих температур.

Типичный внешний вид терморезисторов приведён на рис. 2.11.

Рис. 2.11