Контрольные вопросы:
Определить значения выходного напряжения для приведенных ниже рисунков
Что такое ПИП, и какие бывают разновидности их по принципу действаия?
Для каких целей снимают характеристики всех ПИП?
Укажите по рисункам 1-4, где входная величина, а где выходная?
Какой из ПИП приведенных на рисунке « надежнее и почему?
Какое напряжение можно измерить на выходе ПИП на рисунке 4, если сердечник размещен симметрично и почему?
Какую часть характеристики следует учитывать при выборе ПИП на рисунках 3 и 4 и почему?
Как будет выглядеть характеристика на рисунке 4, если полностью вынуть сердечник из ПИП?
Почему с увеличением входной величины на рисунке 3 увеличивается выходная величина?
Часть 2 пип температуры
Общие сведения.
В качестве измерительных преобразователей температуры применяют такие элементы, которые существенно изменяют свои свойства в зависимости от температуры. В терморезисторах используются свойства металлов и полупроводников изменять при нагревании и охлаждении электрическое сопротивление.
Термосопротивление платиновое (обозначается ТСП) имеет в качестве чувствительного элемента тонкую платиновую проволоку, медное термосопротивление (обозначают ТСМ) - проволоку из электролитической меди.
В металлах при повышении температуры увеличивается хаотическое движение электронов, они чаще сталкиваются с ионами, направленное движения электронов затрудняется и вследствие этого, электрическое сопротивление возрастает.
Зависимость сопротивления проводника от температуры определяется по формуле:
|
(1) |
где С – коэффициент, зависящий от материала проводника;
Т – абсолютная температура, К;
–
температурный
коэффициент;
е – основание натуральных логарифмов.
Температурный коэффициент характеризует чувствительность терморезистора к измерению температуры. Для металлических термосопротивлений температурный коэффициент положительный.
Достоинства металлических термосопротивлений: высокая точность измерений, стабильность характеристик. Недостаток: температурный коэффициент мал, поэтому в схемах измерения необходимо использовать электронные усилители.
Характеристики полупроводниковых термосопротивлений в отличие от металлических зависят от большого числа факторов: химического состава полупроводника, диапазона температур, приложенного напряжения и т.д. Наиболее распространены в качестве измерительных преобразователей температуры термисторы - термосопротивления с отрицательным температурным коэффициентом. При нагревании термистора в нем увеличивается количество свободных электронов и резко возрастает электропроводность. Для определения сопротивления термистора в диапазоне допустимых токов и температур можно использовать выражение (1), но температурный коэффициент т в этом случае будет отрицательным, а по величине в 6...10 раз больше, чем у металлических термосопротивлений.
Термисторы имеют небольшие габариты и стоимость, широкий диапазон номинальных сопротивлений, большой срок службы. Благодаря высокой чувствительности, могут применяться в безусилительных схемах, например, для измерения температуры двигателей. Недостатки термисторов: нелинейность температурных характеристик, большой разброс параметров, что ограничивает их взаимозаменяемость.
В зависимости от материала полупроводниковые терморезисторы делятся на медно-марганцевые (ММТ) и кобальто-марганцевые (КМТ) .
Использовать в качестве измерительных преобразователей температуры можно не только серийные термосопротивления, но и транзисторы и диоды. Известно, что у них при увеличении температуры значительно снижается сопротивление p-n - перехода. Германиевые элементы чаще используются для этих целей, так как их температурная чувствительность в 2...4 раза выше, чем кремниевых.
Если при измерении температуры не требуется высокая точность, то применяются устройства с механическими измерительными преобразователями.
В датчике температуры камерном биметаллическом (ДТКБ) в качестве измерительного устройства применяется биметаллическая пластинка, которая при нагревании или охлаждении изменяет свои размеры. Если температура становится ниже установленного задатчиком значения, то замыкаются контакты и включается нагревательный элемент или сигнальное устройство.
Аналогично работает устройство с гидравлическим преобразователем. При увеличении температуры возрастает давление жидкости в закрытом объеме. Камера, имеющая форму спирали или гармошки изменяет свои размеры и включает контактное устройство.