3 – Температурні сенсори
1.Терморезистивні сенсори
2.Термоелектричні сенсори
3.PN-перехідні сенсори температури
4.Оптичні та акустичні сенсори температури
5.Термо-механічні сенсори та актюатори
Історія
Вимірювання температури та термометри
1600 - термометри (водяна експансія, ртуть)
1650 – перша спроба створення температурної шкали (Боїль)
1700 - “стандартна” температурна шкала (Марелотті, Ренальдіні, Ньютон) – не прийнята
1708 – Фаренгейтова шкала
1742 – шкала Цельсія
1848 - шкала Кельвіна (базована на термодинамічній роботі Картона)
1927 – Міжнародна Практична Температурна
Шкала (IPTS)
Більше історії - сенсори
Сенсори температури є найстарішими
1821 – Ефект Зібека (Thomas Johann Seebeck) – термоелектричний ефект
1826 – перший сенсор - термопара – заснований на ефектіі Зібекаі (Antoinei Cesar Becquerel)l)
1834 – ефект Пелтьє (Charles Athanase Peltier).
Перший прилад Пелтьє створено в 1960-х рокахВикористовувався для охолодження та нагріванняі
1821 – відкриття залежності електропровідності від
температури (Sir Humphrey Davey)
1771 – Вільямі Сіменсі (Williamilli Siemens)i створює перший резистивний сенсор з платини
Температурні сенсори - основне
Температурніі сенсори є оманливо простими:
Термопара –два будь-якіі неоднорідніі і матеріали,і звареніі разом іі підід’’єднаніі до мікровольтметраі .
Прилад Пелтьє – будь-яка термопара, підід’’єднана до джерела постійногоі живлення
Резистивний сенсор – довгий провідник,і підід’’єднаний до омметру.
•Додаткова інформація:і ія
Деякіі температурніі сенсори можуть бути актюаторами
Можуть бути використаніі для вимірюванняі іншихі величин ( електромагнітноїі радіації,і і швидкостіі повітря,і , потоку іі т.д.)
•Більшістьі і сучасних сенсорівів базуються на напівпровідникахі і
Температурні сенсори - типи
Термоелектричні сенсори
Термопари та термобатареї
Прилади Пелтьє (використовуються як актюатори, але
можуть бути використаніі як сенсори)
Терморезистивні сенсори та актюатори
Провідниковіі і сенсори та актюатори
Напівпровідниковіі і і сенсори – термістори,і діодиі
Сенсори, базовані на напівпровідниковому
переході
Інші сенсори
Базованіі на другорядному ефектіі (швидкостіі звуку, фази світла)і
Непряміі сенсори (інфрачервоніі і термометри)
Базованіі на збільшеніі і металів,ів біметаліві ів
Теплові актюатори
Класифікація теплових актюаторів
Біметалічні актюатори
Збільшувальні актюатори
Теплові екрани
Деколи процеси сенсорики та актюації
об’єднані в одному приладі
Терморезистивні сенсори
Два стандартні типи:
Резистивніі детектори температури (РДТ)
Металічнийі провідникі
Тонка плівкаіКремнієваі основа
Терморезистор
Коефіцієнті і негативної температуриКоефіцієнті і позитивної температури
Терморезистивний ефект
Електропровідність залежить від температури
Провідники та напівпровідники
Для вимірювання опору, всі параметри повинні бути константами
R = LS
Терморезистивний ефект (продовження)
Залежність опору провідника від довжини та площі:
Електропровідність -
R = LS
= |
0 |
|||||
1 + |
|
T T0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Опір як функція від |
R T = |
L |
1 + |
|
T T0 |
|
|
|
|
|
|||||||
0S |
||||||||
температури |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
– температурний коефіцієнт опору [С ]
Терморезистивний ефект (продовження)
T - температура [ C ]
0 – електропровідність провідника при еталонній температурі T0.
T0 зазвичай встановлюється 20 C,
проте може приймати будь-які значення.
– температурний коефіцієнт опору [C ] при температурі T0