2.2.2 Расчет датчика термометра сопротивления

с полупроводниковым преобразователем

Полупроводниковые термосопротивления, имеющие отрицательный температурный коэффициент сопротивления, в 5-10 раз больший по сравнению с металлами, все чаще находят применение в качестве теплочувствительного элемента датчика. Однако ввиду нелинейной зависимости сопротивления термистора от температуры и разброса его характеристик теплочувствительные элементы подбираются по экспериментальным данным, кривым (рисунок 1.10) или таблицам. В остальном расчет термометра в этом случае не отличается от приведенного.

При использовании термистора со стандартными измерительными схемами и измерительными механизмами необходимо учесть, что для обеспечения полного отклонения стрелки логометра плечо , содержащее термистор, в одном и том же диапазоне температур должно иметь ту же кратность изменения сопротивления, что и стандартный датчик этого прибора. Это условие можно выполнить включением параллельно и последовательно с термистором добавочных температур стабильных сопротивлений. Имеются два вида соединений добавочных сопротивлений и термистора, которые практически равноценны (рисунок 1.11, 1.12).

Для расчета датчиков-термисторов рекомендуется следующая последовательность.

Рисунок 1.10-Зависимость сопротивления от температуры для термисторов.

Рисунок 1.11- Последовательно-параллельная схема

соединения термистора в датчике.

Рисунок 1.12 - Параллельно-последовательная схема

соединения термистора в датчике.

Рисунок 1.13- Графическое построение характеристики

датчика с термистором.

1. Определяем k — кратность изменения сопротивления стандартного датчика в заданном диапазоне температур.

k = ,

где R_Дθ1, R_Дθ2 — сопротивления датчика термометра, соответствующие крайним значениям температурного диапазона измерения — θ₁, θ₂ (рисунок 1.13).

2. Определяем приращение сопротивления термистора в указанном интервале температур

ΔR_θ= R_θ1 R_θ2 Ом.

3. Определяем наименьшее значение сопротивления датчика термометра при температуре θ₁

= Ом,

где — минимально возможное значение сопротивления датчика при температуре θ₁

Δσ_θ— приращение проводимости теплочувствительного элемента датчика-термистора

сим.

4. Определяем масштабный коэффициент Р

где R_θ2 — сопротивление стандартного датчика при максимальной температуре θ₂.

Величина Р для сохранения измерительной схемы должна равняться единице.

При Р>1 напряжение питания и номиналы сопротивлений измерительной схемы необходимо увеличить в Р раз.

Если значение Р меньше единицы, его принимают равным 1. В этом случае =R_Дθ2

5. Определяем приращение сопротивления датчика с термистором в качестве теплочувствительного элемента в диапазоне температур θ₁ и θ₂.

Ом.

6. Определяем добавочные сопротивления r₁ и r₂ для схемы рисунок 1.11:

Ом;

Ом,

где .

Определение добавочного сопротивления r₁ и r₂ для схемы рисунок 1.12:

Ом.

Если расчет датчика с термистором в качестве теплочувствительного элемента вести из условия совмещения середины шкалы стандартного указателя со средним значением температуры измеряемого диапазона, то добавочные сопротивления r₁ и r₂ (рисунок 1.12) определяются из соотношений [8]:

Ом;

где R_θ0 — значение сопротивления термистора при температуре θ₀, равной .

Значение и определим по формулам:

Для схемы на рисунке 1.11

для схемы на рисунке 1.12