Термистори - Студиопедия
Термисторъте измервателен преобразувател, чието активно съпротивление се променя с температурата. Термисторът може да бъде метален или полупроводников резистор.
Температурните сензори с термистори се наричат съпротивителни термометри.
Има два вида термистори: метални и полупроводникови.
Принципът на работа и конструкцията на металните термистори. Както знаете, устойчивостта на металите се увеличава с повишаване на температурата. Металните термистори обикновено са направени от мед или платина.
Функцията на преобразуване на медния термистор е линейна:
където R0 е съпротивлението при 0 0 С;a= 4,28 * 10 -3 температурен коефициент.
Функцията на преобразуване на платинов термистор е нелинейна и обикновено се апроксимира с квадратичен трином. температура-
коефициентът на платина е приблизително равен на o \u003d 3,91 * 10 -3 K -1
Чувствителният елемент на меден термистор (фиг.4.41, a ) е пластмасов цилиндър /, върху който медна жица 2 с диаметър 0,1 mm е навита бифилярно в няколко слоя. Горната част на намотката е покрита с глиптален лак. Към краищата на намотката са запоени медни проводници3с диаметър 1,0-1,5 mm. Проводниците са изолирани с азбестов шнур или порцеланови тръби. Чувствителният елемент се вкарва в тънкостенна метална гилза4.Гилзата с оловни проводници е поставена в защитен калъф (фиг. 21), който представлява затворена от единия край тръба 1. В отворения й край е поставена клемна глава 2.
в производството на платинаТермисторите използват по-устойчиви на топлина материали.
Основните параметри на най-често срещаните термистори и обозначението на техните степени в съответствие с GOST 6651-84 са дадени в таблицата
Номиналните функции на преобразуване (статични характеристики) на медни и платинени термистори и тяхната грешка се определят от GOST 6651-84.
Схеми за свързване на метални термистори. Съпротивителен термометър и проводници, свързващи го с вторичното устройство
включени в серия. Обикновено се използват медни проводници, чието съпротивление зависи от тяхната температура. Температурните промени в съпротивлението на проводника водят до грешки в измерването на температурата.
Вторичните преобразуватели на съпротивителни термометри са проектирани да минимизират тази грешка, доколкото е възможно. Ако се изисква най-голяма точност на измерване на температурата, например при метрологична работа, се използва компенсационна верига. Съгласно тази схема се използват платинени термистори с четири скоби. Проводници 1-1 се използват за подаване на ток, а другите два2-2се използват за измерване на спада на напрежениетоUtвърху чувствителната към температура намотка. Спадът на напрежениеUtсе измерва с потенциометър. Спадът на напрежениетоU0върху еталонната намоткаR0 също се измерва.Съпротивлението на термистора в този случай е равно на
Благодарение на компенсационния метод на измерване, няма спад на напрежението върху проводниците, свързващи термометъра с потенциометъра, и тяхното съпротивление не влияе на резултата от измерването.
Принципът на действие и основните видове преобразуватели. Фотоелектрическият преобразувател е фотоелектронно устройство (фотоклетка), използвано като измервателен преобразувател. Има три видапреобразуватели: преобразуватели с външен фотоефект, с вътрешен фотоефект и фотоволтаични преобразуватели. Преобразувателите от последните два вида са намерили най-голямо приложение.
Преобразувателите с външен фотоелектричен ефект включват вакуумни и газови фотоклетки и фотоелектронни
Вакуумните фотоклетки се състоят от вакуумирана стъклена колба, съдържаща два електрода: анод и катод. Когато фотокатодът е осветен под въздействието на светлинни фотони, той излъчва електрони. Ако се приложи напрежение между анода и фотокатода, тогава тези електрони образуват електрически ток; тъй като се причинява от фотони, се нарича фототок За фотоемисията на електрони е необходимо енергията на фотона да е E = vh където v е честотата на светлината; h е константата на Планк, била по-голяма от работата на изхода на електроните Ф, характерна за даден фотокатоден материал. Честотата vgr=Ф/h се нарича червена граница на фотоелектричния ефект, а съответстващата й дължина на вълнатаλgr=s/vgrкъдето c е скоростта на светлината, се нарича дълговълнов праг на фотоелектричния ефект. Акоλ>λGy, тогава никакъв интензитет на светлината не може да причини фотоелектричен ефект.
Чувствителният елемент на преобразувателите с вътрешен фотоелектричен ефект (фоторезистори) е направен под формата на плоча, върху която е нанесен слой от полупроводников фоточувствителен материал. Като фоточувствителен материал обикновено се използва кадмиев сулфид, кадмиев селен или оловен сулфид.
Електрическата проводимост на полупроводниковите материали се дължи на възбуждането на електрони във валентната зона и нивата на примеси. При възбуждане електроните преминават в зоната на проводимост; във валентната лента се появяват дупки. При осветяване възбуждането на електроните се увеличава, което води до увеличаване на електрическата проводимост. Червената граница на фоторезисторите е в инфрачервения диапазонобласти, например за оловен сулфидλgr = 2.7 микрона. При слаба осветеност на преобразувателя броят на електроните, възбудени от светлина, е пропорционален на осветеността, неговата електрическа проводимост
където If е фототокът; U е напрежението, приложено към преобразувателя, също пропорционално на осветеността.
При висока осветеност пропорционалността се нарушава. Типична зависимост на фототока от осветеността е показана на фиг. 24. Чувствителността на фоторезисторите се определя от множеството промени в тяхното съпротивление. За някои видове тя достига стойността
където RT е тъмното съпротивление, т.е. съпротивлението на неосветен преобразувател; R200 е съпротивлението при E = 200 лукса. CVC на фоторезисторите е линеен (фиг. 24), т.е. тяхното съпротивление не зависи от приложеното напрежение.
Инерцията се характеризира с времевата константа t , За кадмиево-сулфидни преобразуватели t е в диапазона 1-140 ms, за кадмиево-селенови преобразуватели е 0,5-20 ms.
Фоторезисторите са много чувствителни. Въпреки това, тяхното съпротивление варира в зависимост от температурата, подобно на съпротивлението на термисторите. За да се намали температурната грешка, те се включват в съседните рамена на моста.
Характеристики на използването на фотоелектрични преобразуватели за измерване на несветлинни количества, фотоелектричните преобразуватели, използвани за измерване на несветлинни количества, имат редица характеристики. Възможно е измерване без контакт с обекта на измерване, няма механично въздействие върху обекта на измерване. Трансдюсерите са чувствителни към интензитета на светлината и нейния цвят. Техният недостатък е голяма грешка, която се определя главно от умора, стареене и зависимостта на параметрите на преобразувателя от температурата. Благодарение на тези характеристики фотоволтаичниятпреобразувателите са намерили приложение главно в следните случаи.
1. За измервания, при които трансмитерът работи в релеен режим. Пример е измерването на скоростта на въртене на вал с диск с отвори. Дискът прекъсва лъча светлина, падащ върху фотоелектрическия преобразувател. Измерената скорост се преобразува в честота на електрически импулси.
2. Като директен преобразувател в компенсиращи измервателни уреди.
3. При измерване на несветлинни стойности, когато междинната стойност на преобразуването е светлинната стойност, например при измерване на концентрацията на вещество в разтвор, когато междинната стойност е промяната в абсорбцията на светлина от разтвора.
За да се намали грешката при измерване, в диференциалните или компенсационните измервателни вериги се включват фотоелектрически преобразуватели. Диференциална схема с два фотоелектрически преобразувателя, която служи за измерване на концентрацията на разтвор, е показана на фиг. 26. Първият лъч светлина от източника преминава през измервателния обект 2, например през кювета с тестовия разтвор, и влиза във фоторезистора 3. Вторият лъч преминава през оптичния клин 4, използван за конфигуриране на устройството, и влиза във втория фоторезистор 5. Фоторезисторите са включени в мостовата верига. Благодарение на диференциалната верига, температурните и други допълнителни грешки се компенсират. Въпреки това, поради разпространението на характеристиките и параметрите на фотоелектрическите преобразуватели, каналите на диференциалната верига са малко по-различни един от друг и компенсацията t е непълна. Предимството на схемата е нейната пригодност за измерване на бързо променливи величини. Инерцията на устройството се определя от инерцията на фотоелектрическите преобразуватели и изходното устройство.
НеНамери ли каквото търсеше? Използвайте търсачката: