Терморезисторы с отрицательным ткс(термисторы).

Термисторы- полупроводниковые резисторы, сопротивление которых падает при повышении температуры.

ТКС=3-6%/К, что в10 раз больше, чем у платиновых или никелевых датчиков.

Состав термисторов после спекания: Fe₂O₃; Ti O₂; NiO.

Температурная характеристика описывается формулой:

R_t=R_nexp[(1/T-1/T_N)],

Где R_t,R_n –сопротивление при температуре T иT_N (размерность-),

- константа материала терморезистора(размерность-).

ТКС терморезистора определяется формулой:

² .

Д иапазон рабочих температур –80-+250С.Динамические характеристики определяются конструктивным исполнением: диском, стержнем…

=20005000К

Вольт-амперная характеристика- важная характеристика: связь между током через датчик и падением напряжения на нем.При токе 1мА ВАХ этих датчиков прямолинейная,т. к. нет саморазогрева:

П ри увеличении тока- саморазогрев, при больших токах- перегиб характеристики:

Л инеаризация характеристики: добавочное сопротивление Rp- параллельное и Rs- последовательное:

Комбинированное включение- более линейная характеристика.Общая характеристика- как сумма характеристик R(t) для терморезистора и Rconst.

Терморезисторы с положительным ткс(позисторы).

И з легированной титанатной керамики: конструктивное исполнение: диск, стержень, очень высокий положительный ТКС (_r).

T1 T2

_r =10004343T2-T1  (процент от базовой величины),

где Т2,Т1- точки минимального и максимального диапазона.

Типовые данные:

R(T=25) 75…250Ом

R(T=200) 1.8кОм

I рабочий 30мА.Imax<=80мА

_r =35

Рабочий диапазон: -55..+125С,масса 0.2г.

Схема включения.

И змерение разности температур.

Схема состоит из двух мостов:Уитстона- напряжение между точками 1,2 указывает разность температур между датчиками F1 и F2, а напряжение

между точками 2,3- температура датчика F2, , а напряжение между точками 3,1- температура датчика F1.

Одновременное измерение температур Т1-Т2 важно при определении термического КПД тепловой машины( процесс Карно):

КПД=W=T1-T2/T1=T/T1

Т. е. Для определения КПД достаточно найти отношение двух напряжений:Ud2 и Ud1.

Калибровка:для точной настройки.

Опорные точки: 0С(273.15К)- тающий лед;

100С(373.15К)-кипение на уровне моря.

Линейность: при проверке снимаются несколько точек (или вся шлала с шагом (1..10) С.Если нелинейность нельзя улучшить аналоговыми средствами (ОС УПТ),то на цифровом уровне- через поправочную таблицу, в которой Ui для к аждого значения температуры Тi.

Датчики давления (мембранные датчики).

Для малых давлений- кремниевые датчики.

Для больших давлений- магнитоупругие датчики.

Преимущества кремниевых датчиков:

• высокая чувствительность,

• хорошая линейность,

• незначительный гистерезис,

• малое время срабатывания,

• компактная конструкция,

• выходной сигнал несколько вольт на постоянном токе.

Конструкция: кремниевая пластина, часть которой вытравливают до образования тонкой мембраны.На мембране выполняют резистивные элементы.При изменении давления мембрана прогибается и под действием пьезоэлектрического эффекта происходит изменение сопротивления резистивных элементов. Толщина мембраны и геометрическая форма R-элементов определяется областью допустимых давлений.

Недостаток: повышенная температурная чувствительность,которая м. б. скомпенсирована.

Область применения: в зависимости от диапазона давлений:

До 40 м бар- измерение уровня жидкости

До 100 м бар- измерение расхода

До 1 бар- барометры,впрыск топлива ДВС

До 2 бар- измерение разряжения на тракте всасывания ДВС

До 10 бар- давление масла и воздуха в тормозных системах,компрессоры холодильников

До 50 бар-пневматические системы,промежуточные работы

До 500 бар-гидравлические системы(строительные машины).

Обычно 4 однотипных пьезорезистора,образующие мост соединенный таким образом,что при прогибе мембраны сопротивление резисторов R1,R3 вырастает, R2,R4 уменьшается- в результате достигается высокая чувствительность измерительного моста.

Ua=Ucc*(R1R3 – R2R4)/(R1+R2)*(R4+R3):

К омпенсация температурной погрешности.

Различают:

-температурный коэффициент смещения 0

-температурный коэффициент чувствительности.

Каждую погрешность компенсируют индивидуально.

Kt0- температурный коэффициент смещения 0-2*10^-4 1К.

Температурная погрешность при нулевом давлении  в 10 раз меньше температурный коэффициент чувствительности Ktч (-2*10^-3 1К)

Пассивная компенсация.

П ассивная компенсация чувствительности моста.

У становка нуля шкалы и пассивная компенсация температурного смещения 0 с помощью дополнительного R0.

Подбором шунтирующих резисторов R, R0 и терморезистора Rt можно оказать влияние на смещение 0 и на изменение чувствительности.

Барометр.

На уровне моря давление- 1013мбар=766ммрт.ст..

На высоте 10км-264мбар=198ммрт.ст.

На высоте 20км-55мбар=41ммрт.ст.

Изменение давления от высоты:

Pl=P0*exp(-h/H) или h=H*ln(P0/Pl) (для высотомера)

Где Pl-давление на высоте h,

P0- давление на уровне моря (1013мбар),

H- константа.

В зависимости от погодных условий давление на уровне моря колеблется от 980ммрт.ст. до 1025мбар и соответсвует перепаду высот 500м.

У становка нуля осуществляется делителем R3=R4=20k и P2=10k.Калибровка- резистором P1.

Высотомер.

Аналогичен барометру.

Если чувсствительность датчика 150мВ/бар ,то на выходе 15В/бар.