1.4 Вывод

Были рассмотрены малоинерционные датчики ADT7320 и DS18B20. Принцип действия этих датчиков одинаков: преобразование температуры в электрический сигнал. В зависимости от целей использования датчика стоит рассматривать какой-то один из них.

Наиболее простым и дешёвым (из рассмотренных выше датчиков), по конструкции является DS18B20 [8]. Данный тип датчиков обладает меньшей разрядностью 9-12bit и как следствие меньшим разрешением измерения и индикации, чем у аналога ADT7320 (чем 13-16bit) [9] .

Так же датчик DS18B20 имеет наиболее простой и удобный интерфейс 1-Wire[10], чем SPI у ADT7320, что позволяет ему работать как одиночным устройством, так и в параллельном соединении с другими устройствами имея при таком соединении уникальный номер и возможность наиболее быстрой замены в случае выхода из строя [11].

Рассмотренный так же, в данной курсовой работе, датчик ADT7320 в свою очередь имеет в два раза большую точность измерения температур ±0,25 ºС (в диапазоне -20…+105 ºС) , по сравнении с аналогом DS18B20 (±0,5 ºС) [12]. Датчику ADT7320 необходимо чуть меньшее номинальное напряжение питания 2,7V [13] и гораздо меньший номинальный ток потребления 210 мкА (46 мкА при измерениях один раз в секунду) [14].

Глава 2 Разработка датчика мгновенных температур

Одной из задач данной работы является разработка датчика мгновенных температур с диапазоном от 0 до 100 С°

2.1 Расчет конструкции

Конструкция, разрабатываемого датчика мгновенных температур с диапазоном от 0 до 100 С°. на рис.5

Рис.5 Конструкция датчик мгновенных температур с диапазоном от 0 до 100 С°.

Исходя из того, что длина датчика ( l ) влияет на время отклика датчика мгновенных температур, следует что длину нити необходимо по возможности увеличить, насколько это конструктивно возможно .

Для увеличения длины, сохранения компактности и прочности измерительного элемента – нити , он будет намотан спиралью вдоль четырёх опорных стержней , два стержня будут подключены к выводам сигнала датчика.

Материалом нити датчика был выбран нихром. Преимущество нихрома – это высокое удельное электрическое сопротивление. Несмотря на достаточно низкий температурный коэффициент, по сравнению с платиной и золотом, имеет высокую пластичность т прочность, что позволяет подвергать его сварке, точению, волочению, штамповке и другим видам механической обработки, что не маловажно при последующем ремонте датчика. Он так же устойчив к окислению, имеет большой диапазон измеряемых температур [15].

Ниже представлены расчеты параметров измерительной части датчика мгновенных температур (нити).

Узнаём длину одного витка по формуле:

где

d - диаметр витка = 0.01 (м)

к – шаг витка = 0.001 (м)

Lv = 0.031 - длина одного витка

Количество витков на всём участке обмотки находится по формуле:

n=l/k , где

l = 0.09 (м)– длина участка обмотки

n= 90 - количество витков на участке обмотки

Общую длину участка нити узнаём по формуле:

L_общ = n* L_v

L_общ = 2.513 (м)

Для выполнения расчетов конструкции необходимо рассчитать начальное сопротивление нити из платины R₀:

где ρ - удельное сопротивление металла (нихрома) = 140*10^-8

L - длина нити равная = 2.513(м)

S -площадь поперечного сечения (м)

Необходимо рассчитать площадь поперечного сечения:

D – диаметр нити равный = 0.001(м)

r - радиус равный половине диаметра(D)= 0.0005(м)

S = πr² = 3.14*(0.0005)² =7.85*10^-7(м)

Узнав площадь сечения находим R₀

R₀ = 140*10^-8 (2.513/7.85*10^-7 ) = 4.482(Ом)

где R₀-сопротивление нити (Ом)

Узнав R₀ находим ∆R

∆R= R₀ * α * ∆T = 0.112 (Ом)

Где α-температурный коэффициент сопротивления (ТКС) = 0.25*10^-3

∆T-изменение измеряемых температур (100 С°)

В итоге находим R

R= R₀ (l+α * ∆T) = 11.375 (Ом)