Изучение датчиков температуры. Определение погрешностей датчиков температуры

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный

технический университет»

Факультет электротехнический

Кафедра «Промышленная электроника»

О Т Ч Ё Т

по лабораторной работе № 2

Изучение датчиков температуры

Студент группы 4ПЭм-1
Преподаватель

Цель работы:

1.Изучить режимы работы и основные характеристики датчиков температуры.

2.Сравнить экспериментальные характеристики с теоретическими и оценить погрешности.

3.Определить погрешности датчиков температуры.

Основные сведения

Термостат представляет собой обычный тип температурных преобразователей с замыкающим или размыкающим одним или несколькими электрическим контактами, определяющими прохождение определенной температурной точки.

Технические характеристики биметаллического термостата, работа которого исследуется в данной лабораторной работе, приведены в табл.1.

Характеристика	Значение
Напряжение коммутируемой цепи, не более, В	-250
Номинальный ток при cos ф=1,0/0,6 не более, А	16/10
Число срабатываний при макс, токе 16/25 А и cos ф=1,0 не менее	30000/2500
Температура срабатывания, °С	57
Погрешность температуры срабатывания, не более, °С	±3; ±6; ±10
Температура возврата ниже точки настройки °С	15 ±5;
Переходное сопротивление не более, Ом	0,05
Электрическая прочность не менее, В	1500
Сопротивление изоляции не менее, Мом	50
Степень защиты термоограничителя	1Р4х

Таблица1. Технические характеристики биметаллического термостата,

Термопара представляет собой два спаянных проводника из разнородных металлов, например, из железа и меди или их сплавов.

Рисунок.1.  Принцип действия термопары

Т_ГС - Горячая температура;

Т_ХС - Холодная температура;

ГС - Горячий спай;

ХС - Холодный спай;

А и В - Конец проводника А и В;

В таблице 2 представлены наиболее распространенные типы термопар и металлы, из которых они состоят

Тип термопары	Первичная обмотка	Вторичная обмотка	Диапазон измеряемых температур, °С
Е	Хромель	Константан	0-600
J	Железо	Константан	-100-850
К	Хромель	Алюмель	-200-1300
R	Платина	Платинородий	0-1700
S	Платина	Платинородий	0-1700

Таблица 2 - Типы термопар и металлы

Термопары изготавливаются в виде зондов или двух проволочек из термопарных материалов, спаянных вместе на тонком кончике.

Терморезисторы относятся к параметрическим датчикам температуры, поскольку их активное сопротивление зависит от температуры. Терморезисторы называют также термометрами сопротивления или термосопротивлениями. Они применяются для измерения температуры в широком диапазоне от -270 до 1600 °С. Если терморезистор нагревать проходящим через него электрическим током, то его температура будет зависеть от интенсивности теплообмена с окружающей средой.

В таблице 3 приведены основные технические данные изучаемых в лабораторной работе терморезисторов (платинового и полупроводникового).

Характеристика		Терморезистор Honeywell HEL 775	Термистор Honeywell TD5A
1		2	3
Диапазон измеряемых температур. °С		-75...+540	-40...+150
Базовое сопротивление при +20 °С, Ом		1000	2000
Постоянные	А, °С-1	/3,81	3.84-10-3
	В, °С-2	/6,02	4,94-10-6
	С, °С-4	/-6,0	-
	α, °С-1	0,00375	-
	β, °С	0,16	-
	δ, °С	1,605±0,009	-
Погрешность		0,2% от полной шкалы	1 Ом
Точность измерения, °С		0,5	0,7
Время отклика, с		0,5	11
Линейность характеристики, %		0,1	-

Таблица 3 - Основные технические данные изучаемых в лабораторной работе терморезисторов

Схема включения терморезисторов и градуировочные кривые представлены на рисунке 2 и рисунке 3 соответственно.

Рисунок 2. Стандартная схема включения терморезисторов

 (мост Уитстона)

Рисунок.3. Градуировочные кривые а) терморезистора Honeywell HEL 775 и б) термистора Honeywell TD5A

Пирометр – это бесконтактный первичный измерительный преобразователь температуры, который определяет энергию излучения тела.

Рисунок.4. Принцип действия радиационного пирометра

В таблице 4 представлены основные технические характеристики изучаемого в работе пирометра Melexis MLX90247-ESF-DSA.

Характеристика	Инфракрасный пирометр
Напряжение питания, В	5
Диапазон измеряемых температур, °С	-70...+380
Тип термопреобразователя	термопара
Базовое сопротивление при +20 °С, кОм	20
Точность измерения, °С	0,5
Разрешающая способность, °С	0,02

Таблица 4 - технические характеристики пирометра Melexis MLX90247-ESF-DSA.

Примечания:

1.   Исследуемый емкостной выключатель имеет встроенный потенциометр для регулировки чувствительности. Для работы производится основная настройка на зазор 0,7...0,8 S_НОМ.

2.   Для определения рабочего зазора емкостного выключателя необходимо воспользоваться табл. П1.3, где приведены поправочные коэффициенты или табл. П1.4 и рис. 1.3, по которым определяется величина диэлектрической проницаемости материала и далее по значению ε_r - величина рабочего зазора.

3.   Рабочий зазор индуктивного выключателя зависит от металла, из которого изготовлен объект воздействия.

Ход работы

1.1. Снятие и построение градуировочной характеристики термопары.

Для снятия градуировочной кривой термопары мы установили в поле «Датчики температуры» минимодуль с изучаемой термопарой. К ее выходам подключили мультиметр, работающий в режиме измерения постоянного напряжения до 200 мВ. Изменяя с помощью регулятора температуры температуру нагревательного резистора, фиксировали значения на дисплее мультиметра через каждые 5 °С. Данные занесли в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты измерений

1.2.Снятие и построение экспериментальной характеристики платинового терморезистора

Для снятия экспериментальной характеристики платинового терморезистора мы установили в поле «Датчики температуры» минимодуль с изучаемым датчиком. К его выходам подключили мультиметр, работающий в режиме измерения сопротивления до 2 кОм.  Изменяя с помощью регулятора температуры температуру нагревательного резистора фиксировали значения на дисплее мультиметра через каждые 5 °С. Данные занесли в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты измерений

Построим на одном графике экспериментальную и табличную статические