Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Датчики температуры

Измерение температуры в устройствах автоматики производят с помощью датчиков, функционирующих на основе зависимости того или иного параметра чувствительного элемента от температуры. Работа их основана на тепловом расширении твердых тел, жидкостей или газов, на изменении сопротивления проводников или полупроводников или изменении термо-ЭДС.

Ртутно-контактные термометры (Рис. 3.3.), конструк-тивно выполняются в виде двух - или много-позиционных чувствительных устройств с двумя или несколькими контактами, вмонтированными в стеклянный корпус ртутного термометра.

У всех ртутно-контактных термометров один из контактов (1, Рис. 3.3. а, б, в) введен в ртутный столбик на уровне С0, который выбирается меньше наименьшей контролируемой температуры. При достижении температуры значения С1, на котором установлен контакт 2, замыкается цепь между контактами 1 и 2 и во внешнюю цепь (на рис. 2 не показана) будет подан сигнал о достижении этого уровня температуры. Если второй контакт регулируемый (Рис. 3.3, б), то уровень температуры С1 можно устанавливать с помощью магнитной муфты (элементы 3, 4 на рисунке), поднимая или опуская контакт 2.

Ртутно-контактные датчики применяют для измерения температуры в пределах от 0 до 300 оС. Их контакты рассчитаны на ток от 50 мкА до долей ампера, что, в ряде случаев требует использования усилительных устройств. Точность измерения обычно не хуже ± 2 оС.

 

Рис. 3. Ртутно-контактные термометры: а) двухконтактный; б) с регулируемым контактом; в) многокон-тактный; 1 – контакт, связанный с ртутью; 2, 3, 4 - температурные контакты; С0, С1, С3 – фиксированные уровни температуры.

 

Терморезисторы функционируют на основе свойства проводников увеличивать электрическое сопротивление при возрастании температуры. Статические характеристики таких датчиков описываются выражением

 

,

 

где: - электрическое сопротивление при температуре

=0 оС;- температурный коэффициент сопротивления (ТКС) проводящего материала терморезистора.

Эта зависимость линейна (Рис. З.4, а).

В качестве проводящего материала в терморезисторах используют медь или платину. Они обладают стабильными ТКС. Из этих материалов изготавливают тонкую проволоку, диаметр от 0,05 до 0,1 мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала. Для защиты от повреждения всю конструкцию помещают в защитный корпус. ТКС для терморезисторов лежит в пределах от 0,2 до 0,43 Ом/оС, диапазон измерения от минус 200 оС до плюс 500 оС.

Термисторы – это полупроводниковые термочувстви-тельные датчики, действие которых основано на свойстве полупроводников уменьшать электрическое сопротивление при возрастании температуры. Статическая характеристика термисторов не линейна (Рис. 3.4, б) и описывается экспоненциальной зависимостью

 

,

 

где R20 – сопротивление термистора при температуре = 0 оС; В – постоянная величина для данного термистора, определяемая на основе испытаний.

 

Рис. 3 4. Статические характеристики: а) терморезистора; б) термистора.

Термисторы обладают большей чувствительностью чем, терморезисторы. Их ТКС, отрицательный или положительный, и превышает ТКС терморезисторов в 5…25 и более раз. Диапазон измерения температуры от минус 100 оС до плюс 300 оС.

Терморезисторы и термисторы являются датчиками параметрического типа.

Манометрические датчики, представляют собой устройства, в которых воспринимаемые изменения темпера-туры преобразуются в изменения давления, а затем – в механические перемещения (двойное преобразование) и далее – в электрический сигнал (тройное преобразование).

Принцип действия этих приборов основан на изменении давления газа или насыщенного пара от кипящей при низкой температуре жидкости в замкнутой системе при изменении температуры.

На рисунке 3.5 изображена схема манометрического термометра, замкнутая система которого состоит из баллона 1, погружаемого в измеряемую среду, соединительной трубки с капиллярным отверстием 2, манометра 3, соединенного через систему рычагов со стрелкой 4, и измерительной шкалы 5.

При достижении стрелкой контактов 6происходит их замыкание, благодаря чему в системе автоматики появится регулирующий сигнал. Капиллярная трубка может быть длиной до 40м. Это дает возможность удалить шкалу прибора от измеряемой среды на значительное расстояние.

Манометрические термометры бывают жидкостные и газовые. Жидкостные термометры наполняют ртутью, ацетоном, эфиром и другими веществами, имеющими большой коэф-фициент объемного расширения. Газовые термометры заполняют азотом или инертным газом.

Статическая характеристика манометрического датчика нелинейная. Чувствительность его тем выше, чем больше объем термобаллона. Свойства и параметры таких датчиков зависят от вещества-заполнителя термобаллона и конструкции основных элементов.

Рис. 3.5. Манометрический электроконтактный термометр: а) – одновитковый- б) – многовитковый- и в) спиральный сильфоны; 1 – стрелка; 2 – полая трубка (одновитковый сильфон; 3 – трубка-спираль; 4 – валик; 5 – трубка сильфона; 6 – гофра.

 

Биметаллические датчики относятся к дилато-метрическим преобразователям, в которых используется эффект температурного расширения материалов. Измерительным (чувствительным) элементом биметаллических датчиков является лента, спаянная из двух полосок металлов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. При нагреве такая лента изгибается в сторону материала с меньшим температурным коэффициентом. Механическое усилие, развиваемое при этом, используется для перемещения в преобразующем элементе (переменном резисторе, контактной группе и др.) или для приведения в действие исполнительного органа другого типа.

Термоэлектрические преобразователи температуры (термопары) представляют собой спай двух разнородных металлических проводников или полупроводников. Возникающая на границе соединения разнородных материалов ЭДС зависит от температуры. Чувствительность термопар обычно невелика и составляет значение от 10 до 70 мкВ /°С. Диапазон измерения температур для различных термопар составляет от минус 200 до плюс 2500°С. Они относятся к генераторным датчикам.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:756

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.