ЛР3
.docxМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
образования
«Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Институт «Микроприборов и систем управления» (МПСУ)
Кафедра «Информатика и вычислительная техника» (ИВТ)
Лабораторная работа №3
по дисциплине
«Датчики физических величин»
Тема: «Исследование датчиков температуры.»
Цель работы: ознакомление с принципом работы датчиков температуры.
Продолжительность работы: 3 ч.
Аппаратура: нагревательный элемент – резистор ПЭВ-25 10 Ом 5%; термометр спиртовой ТБ-3-М1; термистор B57164-K 103-J, 10 кОм, 5%; термопара К-типа (Хромель-алюмель); штатив; лабораторный стенд NI ELVIS; персональный компьютер.
Выполнили студенты группы ИВТ-31: |
Аргунов Артём Владимирович Плотников Егор Андреевич Никитина София Геннадьевна
|
Преподаватель: |
Страчилов Максим Васильевич |
Выполнение работы
1. Исследование термистора
Собрали рабочее место согласно схеме, где в качестве исследуемого датчика установили термистор (рис.1).
Рис.1. Экспериментальная установка.
На макетной плате стенда ELVIS собрали схему моста с автобалансировкой (рис.2).
Рис.2. Эскиз моста с автобалансировкой.
С выключенным питанием макетной платы подключили выводы нагревательного элемента к клеммам источника +5В на макетной плате.
2. Определение передаточной характеристики
Включили
питание макетной платы. Установили
резисторы
номиналом 10 кОм. Отслеживая
температуру, занесли текущие значения
выходного напряжения измерительной
схемы (таблица 1).
|
|
|||||||
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
|
|
1,385 |
1,403 |
1,421 |
1,435 |
1,453 |
1,467 |
1,488 |
1,511 |
|
3243,902 |
3156,098 |
3068,293 |
3000,000 |
2912,195 |
2843,902 |
2741,463 |
2629,268 |
Таблица 1. Значения выходного напряжения измерительной схемы.
3. Линеаризация характеристики
Установили
параллельно термистору линеаризующий
термистор
кОм. Зафиксировали полученные значения
(таблица 2).
|
|
|||||||
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
|
|
1,428 |
1,443 |
1,456 |
1,469 |
1,484 |
1,500 |
1,534 |
1,555 |
|
4060,936 |
3930,923 |
3819,936 |
3710,484 |
3586,061 |
3455,497 |
3185,185 |
3022,901 |
Таблица 2. Значения выходного напряжения при линеаризующем резисторе.
4. Исследование явления самопрогрева
Установили
резистор
схемы с автобалансировкой номиналом 1
кОм. Зафиксировали
полученные значения (таблица 3).
|
|
|||||||
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
|
|
1,413 |
1,430 |
1,446 |
1,463 |
1,477 |
1,496 |
1,513 |
1,524 |
|
310,732 |
302,439 |
294,634 |
286,341 |
279,512 |
270,244 |
261,951 |
256,585 |
Таблица
3.
Значения выходного напряжения при
.
5. Обработка экспериментальных данных
На
основе полученных значений
рассчитаем соответствующие значения
сопротивления термистора.
Для этого, воспользуемся формулами:
Из (1), (2), (3) получим:
Значение
в
таблице рассчитывается по формуле (4).
Расчёт аппроксимирующей функции
Возьмём
значения
из первого эксперимента при 35 и 55
:
Рассчитаем коэффициент β:
Т.к. значение вышло небольшим, возьмём паспортное значение:
Рассчитаем аппроксимирующую функцию:
Во
втором эксперименте появляется
линеаризующий
термистор
.
Формула будет выглядеть следующим
образом:
Для
третьего эксперимента
,
поэтому воспользуемся следующей
формулой:
Совмещенные графики трёх экспериментов
Ошибка определения температуры
Ошибка определения температуры, обусловленная явлением самопрогрева термистора:
|
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
65 |
Ошибка , кОм |
2933,17073 |
2853,65854 |
2773,65854 |
2713,65854 |
2632,68293 |
2573,65854 |
2479,51220 |
2372,68293 |
Значения термочувствительности
Расчёт термочувствительности при 40 определяется по формуле:
Передаточная характеристика термистора |
Явление самопрогрева |
Линеаризация |
Аппроксимирующая функция |
0,002406739 |
0,002359047 |
0,001914099 |
-0,03327875 |
Вывод: исследовали датчики температуры, термистора. Нашли передаточную характеристику термистора в разных температурных условиях. Изучили явление самопрогрева и линеаризацию за счёт резистора.