Лабораторная работа №1,2 (часть 1,2) Принцип действия температурных датчиков

Лабораторная работа №1,2
(часть 1,2)
Принцип действия температурных датчиков

Цель работы: изучить принцип действия, конструкции, области применения датчиков температуры и экспериментально определить их статические характеристики.
Оборудование, используемое при выполнении работы: термисторы, цифровой мультиметр, проводники.

Краткие теоретические сведения
Термосопротивление или термопреобразователь сопротивления – это один из типов датчиков, используемых для измерения температуры. Принцип действия основан на способности различных материалов (в первую очередь металлов) изменять свое эл. сопротивление с изменением температуры (для металлов почти линейно - увеличивается примерно на 0,4% на градус). Наиболее часто применяют ТС изготовленные в виде катушки провода (медь, никель, платина) покрытой керамикой и установленной в защитную трубку.
Термистор – это резистор, сопротивление которого меняется от температуры.

• 
  Водонепроницаемая оболочка из нержавеющей стали
  
• 
  Диапазон измерений: от до
  
• 
  Длина провода: метр
  
• 
  Размер зонда: мм
  
• 
  Выход: провода
  
• 
  Тип: NTC
  

Уравнение Стейнхарта-Харта – математическая модель, описывающая сопротивление полупроводниковых терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления в зависимости от температуры.
В наиболее общем виде это уравнение:

где: – абсолютная температура (в Кельвинах);
– сопротивление при температуре (в Омах);
– коэффициенты уравнения Стейнхарта – Харта, зависящие от начального сопротивления терморезистора, его типа.
В практических расчётах членом суммы и последующими членами обычно пренебрегают так как они, как правило, вносит несущественный вклад в точность результата расчётов по уравнению.
Поэтому уравнение обычно записывают так:

где
Коэффициенты , , зависят от параметров терморезистора и от диапазона температур в котором это уравнение даёт достаточную для практического применения точность.
Обратное уравнение
Для вычисления сопротивления терморезистора при заданной температуре используется обратное уравнение Стейнхарта – Харта:

где


Экспериментальное определение коэффициентов уравнения Стейнхарта – Харта
Если коэффициенты уравнения неизвестны для конкретного терморезистора, то они могут определены экспериментально по трём сопротивлениям терморезистора при трёх разных температурах.
Коэффициенты находятся как решения системы из трёх уравнений:

где , и – значения сопротивления при температуре , и соответственно.
Подстановки и решение системы:
, ,
, ,
,



Уравнение позволяет по измеренному сопротивлению терморезистора вычислить его температуру и обратно – по температуре терморезистора вычислить его сопротивление и обеспечивает хорошую точность во всем рабочем диапазона температур, например, терморезистивного термометра.
Коэффициенты входящие в уравнение Стейнхарта – Харта обычно публикуются производителями терморезисторов в справочных данных на конкретные типы терморезисторов.



Рис. 1.1. Вид модели лабораторного стенда
1- водяной термостат с установленными термистором и термопарой, 2 - цифровой термометр, 3 - цифровой мультиметр, 4 - персональный компьютер)

Рис. 1.2. Схема термистор подключения на контроллере

Подключите один контакт резистора на 10 КОм к контакту 5 В, второй контакт резистора 10 КОм 1% - к одному контакту термистора. Второй контакт термистора подключается к земле. 'Центр' двух резисторов подключите к контакту аналог порту на контроллер.