1.2.2. Датчики температуры

Датчики температуры имеют наиболее широкую разновидность поскольку многие процессы, в том числе и в повседневной жизни, регулируются температурой, например:

-регулирование отопления на основании температуры теплоносителя на входе и выходе, а также на основании в помещении и температуры окружающей среды;

- регулирование температуры воды в стиральной машине;

- регулирование температуры электроутюга, электроплиты, духовки и т.д.;

- контроль и регулирование температуры в двигателе внутреннего сгорания;

- контроль и регулировка температуры во вращающей печи для производства цемента и т.д.

При использовании такого рода датчиков температура измеряется, как правило, на основании зависимости электрического сопротивления от температуры. В зависимости от того, возрастает или понижается электрическое сопротивление датчика при повышении температуры, различают полупроводниковые датчики, соответственно с положительным или отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (КТС). Металлические датчики температуры из никеля или платины всегда обладают положительным ктс.

Датчики температуры сопротивления из никеля и платины

Для точности измерения температуры в диапазоне от -200 до +850 С° чаще всего применяются датчики температуры из никеля и платины. Электрическое сопротивление металлических проводников изменяется согласно уравнения:

R_t=R₀(1+α х Т_t)

Где: - сопротивление при 0° С, R_t - сопротивление при температуре Т₁, α – температурный коэффициент, равный для платины 3,9 х 10^-3 К^-1, а для никеля 5,39 х 10^-3 К^-1.

Сопротивление при 0°С в большинстве случаев выбирается равным 100 Ом. Такие измерительные резисторы обозначают Р_t 100 или N_t 100. Применяются также стандартно изготовленные сопротивления в 500 Ом и 1 кОм. Допустимые отклонения от этих значений в пересчете на градусы по шкале Цельсия соответственно составляют:

- для класса А +- (0,15 + 0,002 Т)°С;

- для класса В +- (0,3 + 0,005 Т)° С;

где температура выражена в градусах Цельсия. Эта зависимость граф

ически представлена на рис. 4.

Для измерения температуры датчик необходимо подключать к измерительной схеме на выходе которой формируется напряжение, пропорциональное температуре. Простейшей разновидностью такой схемы подключения является измерительный мост ( рис.5)

Для измерения температуры можно применять любые выпускаемые промышлен-ностью термодатчики. Наиболее дешевые датчики типа Р_t 100 выпускаются в тонко-пленочном исполнении. Они состоят из тонкой (0,6 мм) керамической подложки, на которую методом катодного ВЧ распыления напыляется слой платины толщиной около 2 мкм. В напыленном слое лазером выжигают орнамент и проводят тонкую доводку. Затем методом термокомпрессорной сварки изготавливают контактные выводы.

Рисунок 4- Допустимые отклонения значений сопротивления и температуры для измерительных резисторов согласно требованиям стандарта ФРГ DIN 43760.

После этого для защиты активного платинового слоя от повреждений его еще раз покрывают керамическим изолирующим слое толщиной 10 мкм. На рис. 5 показаны три датчика, изготовленные таким способом.

Рисунок 5- Простая измерительная схема для терморезистров (например Pt100)

Для измерения температуры можно применять любые выпускаемые промышленностью термодатчики. Наиболее дешевые датчики типа Р_t 100 выпускаются в тонко-пленочном исполнении. Они состоят из тонкой (0,6 мм) керамической подложки, на которую методом катодного ВЧ распыления напыляется слой платины толщиной около 2 мкм. В напыленном слое лазером выжигают орнамент и проводят тонкую доводку. Затем методом термокомпрессорной сварки изготавливают контактные выводы.

После этого для защиты активного платинового слоя от повреждений его еще раз покрывают керамическим изолирующим слое толщиной 10 мкм. На рис. 5 показаны три датчика, изготовленные таким способом.

Температурные микро датчики сопротивления производства фирмы Degussa-Hanau широко применяемые в зарубежной промышленности представлены на рис. 6.