6.4 Порядок виконання роботи

6.4.1 Встановити термометр у посудину з водою разом із датчиком. За допомогою R2 встановити напругу на виході схеми 0В.

6.4.2 Взяти термометр в руки разом із датчиком і прогріти їх. За допомогою R5 встановити напругу 100мВ. На рис. 6.5 наведено приклад побудови залежності для випадку двох температур 15 ºC і 36 ºC.

6.4.3 За допомогою каліброваного таким чином датчика виміряти температуру в приміщенні і проконтролювати її за показами термометра.

Рис. 6.5 – Графік залежності напруги від двох температур

6.5 Контрольні питання

1) Якою залежністю описується ВАХ напівпровідни-кового діода?

2) З яких складових частин складається пристрій для вимірювання температури на основі діода?

3) Яким чином здійснюється збудження напівпровідни-кового переходу?

4) Який характер графічної залежності потенціалу p-n переходу в залежності від температури?

5) Яким чином узгоджується реальний коефіцієнт перетворення напруга-температура із потрібним діапазоном напруги?

6) Якими перетворювачами можна визначити абсолютне значення температури?

7) Для чого застосовують напівпровідникові датчики температури?

Лабораторна робота №7

7.1 Назва роботи: Вимірювання температури і тиску за допомогою тензорезистивних давачів

7.2 Мета роботи: Набути практичних знань з монтажу електричних схем і теоретичного матеріалу про вимірювання температури і тиску за допомогою тензорезистивних здавачів .

Тривалість роботи: 2 аудиторні години.

7.3 Основні теоретичні положення

7.3.1. Датчик температури

Кремнієві датчики температури відносяться до найбільш широко використовуваних датків. Вимірювання температури за допомогою кремнієвих датчиків представляє собою зацікавленість у випадку масового використання, так як вони значно дешевші від інших датчиків і мають великий температурний коефіцієнт. Недоліками даних датчиків є менший діапазон вимірювальних температур і велика нелінійність.

Для більш точних вимірювань за допомогою кремнієвих датчиків температури їх квадратичну характеристику лініаризують. Найпростіше цього досягають включенням незалежного від температури опору паралельно кремнієвому датчику, якщо схема живиться постійним струмом. У випадку коли схема живиться постійною напругою, то включається послідовно з датчиком (рис.7.1).

Рис. 7.1 – Схема включення з датчиком

Вимірювальна температура знаходиться таким чином:

для , (7.1)

для (7.2)

В результаті перетворення отримаємо:

, (7.3)

де та

Опір залежить від вибору середньої температури . Величина опору однакова як для постійного струму, так і для постійної напруги.

Датчик температури типу KTY81 повинен бути лінеаризований для середньої температури . При маємо

.

Рис. 7.2 – Вимірювальна схема для кремнієвого датчика температури КТУ81(R6)

На рисунку 7.2 зображена схема формування вимірювального сигналу для кремнієвого датчика KTY81. Датчик розміщений в плечі вимірювального моста, який складається з резисторів R5, R7, R8, R9 і самого датчика R6. Резистор служить для лінеаризації R6. Вимірювальний міст живиться напругою 2,7В, стабілізованою за допомогою діода Зенера. Ця напруга вибрана такою малою, що вимірювальний струм не перевищує 1мА для запобігання виникнення помітних похибок із-за само нагріву. Регулювальний потенціометр встановлює напругу на нуль, а регулювальний потенціометр встановлює вихідну напругу на 5В. Чутливість вимірювального моста складає 4*** і підвищується підсилювачем на виході до 5***. В діапазоні вимірювань 0 … 100 С в цьому випадку виходить аналоговий сигнал від 0 до 5В.

7.3.2 Давач тиску

Для вимірювання тиску користуємося тензодатчиками тиску, проте їх виготовляють із напівпровідників. Тому для цього вводимо корекцію по температурі або потрібно взяти датчик з вбудованою корекцією.

Давач з вбудованою температурною корекцією використати було б краще ніж підключати таку схему до вимірювального перетворювача. Тому скористаємося давачем тиску КР100А з вбудованою температурною корекцією. На рис. 7.3 зображена його принципова схема та технічні характеристики.

Рис. 7.3 Принципова схема давача тиску КР 100А з вбудовано температурною корекцією

1 – вхідна напруга моста

2 – вихідна напруга моста

3 – вихідна напруга моста

4 – температурна компенсація

6 – вхідна напруга моста

Технічні характеристики давача

Робоча напруга ,

Робочий діапазон тисків ,

Чутливість при температурі

Рис. 7.4 Електрична схема давача тиску КР 100А з вбудовано температурною корекцією