Odporový teploměr

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 7. června 2017; kontroly vyžadují 20 úprav .

Odporový teploměr - elektronická součástka , snímač určený k měření teploty .

Princip činnosti je založen na závislosti elektrického odporu kovů , slitin a polovodičových materiálů na teplotě [1] .

Při použití jako odporový prvek polovodičových materiálů se obvykle nazývá tepelný odpor, termistor nebo termistor [2] .

Kovový odporový teploměr

Je to rezistor vyrobený z kovového drátu nebo kovového filmu na dielektrickém substrátu a mající známou závislost elektrického odporu na teplotě.

Nejpřesnějším a nejběžnějším typem odporových teploměrů jsou platinové teploměry. Je to dáno tím, že platina má stabilní a dobře prozkoumanou závislost odolnosti na teplotě a neoxiduje na vzduchu, což zajišťuje jejich vysokou přesnost a reprodukovatelnost. Referenční teploměry jsou vyrobeny z vysoce čisté platiny s teplotním koeficientem 0,003925 1/ K při 0 °C.

Měděné a niklové odporové teploměry se také používají jako pracovní měřicí přístroje. Technické požadavky na pracovní odporové teploměry jsou stanoveny v normě GOST 6651-2009 (Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Odporové tepelné převodníky z platiny, mědi a niklu. Všeobecné technické požadavky a zkušební metody). Norma poskytuje rozsahy, toleranční třídy, tabulky jmenovitých statických charakteristik (SSH) a standardní vztahy odpor-teplota. GOST 6651-2009 odpovídá mezinárodní normě IEC 60751 (2008). V těchto normách, na rozdíl od dřívějších existujících norem, nejsou nominální odpory za normálních podmínek normalizovány. Počáteční odpor vyrobeného tepelného odporu může být libovolný s určitou tolerancí.

Průmyslové platinové odporové teploměry jsou ve většině případů považovány za teploměry se standardním vztahem odporu a teploty (RTC), který poskytuje chybu ne větší než 0,1 °C (třída tepelné odolnosti AA při 0 °C).

Odporové teploměry vyrobené ve formě kovového filmu naneseného na substrát se vyznačují zvýšenou odolností proti vibracím, ale menším rozsahem provozních teplot. Maximální rozsah, ve kterém jsou stanoveny toleranční třídy platinových teploměrů pro drátové snímací prvky je 660 °C (třída C), pro film - 600 °C (třída C).

Termistory

Termistor je polovodičový odpor, jehož elektrický odpor závisí na teplotě. Termistory se vyznačují velkým teplotním koeficientem odporu , jednoduchostí zařízení, schopností pracovat v různých klimatických podmínkách se značným mechanickým zatížením a stabilitou charakteristik v čase. Mohou být poměrně malé, což je zásadní pro měření teploty malých předmětů a zkrácení doby odezvy měření. Na rozdíl od většiny kovů a kovových slitin mají termistory obvykle záporný teplotní koeficient odporu. PTC - mají kladný teplotní koeficient odporu, to znamená, že s rostoucí teplotou se odpor také zvyšuje. [3]

Závislost odporu platinového tepelného odporu na teplotě

Pro průmyslové platinové odporové teploměry se používá Callendar-Van Dusenova rovnice ( en ) se známými koeficienty, které jsou experimentálně stanoveny a normalizovány v DIN EN 60751-2009 (GOST 6651-2009):

R_{T}=R_{0}\left[1+AT+BT^{2}+CT^{3}(T-100)\right]\;(-200\;{}^{{\circ } }{\mathrm {C}}<T<0\;{}^{{\circ }}{\mathrm {C}}),

R_{T}=R_{0}\left[1+AT+BT^{2}\right]\;(0\;{}^{\circ }\mathrm {C} \leq T<850 \;{}^{\circ }\mathrm {C} ),

zde je odpor při teplotě °C,

R_{T}

T

R_{0}

odolnost při 0 °C,

A, B, C

- koeficienty - konstanty normalizované standardem:

A=3,9083\krát 10^{{-3}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-1}}

B=-5,775\krát 10^{{-7}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-2}}

C=-4,183\krát 10^{{-12}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-4}}.

Protože koeficienty a jsou relativně malé, odpor se zvyšuje téměř lineárně s rostoucí teplotou. $B$ $C$

U platinových teploměrů se zvýšenou přesností a referenčních teploměrů se provádí individuální kalibrace na řadě teplotních referenčních bodů a stanovují se jednotlivé koeficienty výše uvedené závislosti [4] .

Připojení odporových teploměrů k elektrickému měřicímu obvodu

Existují 3 schémata pro zařazení snímače do měřicího obvodu:

2-drát.

Ve schématu zapojení nejjednoduššího odporového teploměru jsou použity dva vodiče. Toto schéma se používá tam, kde není vyžadována vysoká přesnost měření. Přesnost měření je snížena odporem propojovacích vodičů, který se sčítá s vlastním odporem teploměru a vede k další chybě. Toto schéma neplatí pro teploměry třídy A a AA.

3-drát.

Toto schéma poskytuje mnohem přesnější měření díky skutečnosti, že je možné měřit odpor přívodních vodičů v samostatném experimentu a brát v úvahu jejich vliv na přesnost měření odporu snímače.

4-drát.

Jedná se o nejpřesnější schéma měření, které zcela eliminuje vliv přívodních vodičů na výsledek měření. V tomto případě dva vodiče přivádějí proud do termistoru a další dva, ve kterých je proud nulový, slouží k měření napětí na něm. Nevýhodou tohoto řešení je zvýšení objemu použitých vodičů, nákladů a rozměrů výrobku. Toto schéma nelze použít ve čtyřramenném Wheatstoneově můstku .

V průmyslu je nejrozšířenější třívodičový obvod. Pro přesná a referenční měření se používá pouze čtyřvodičový obvod.

Výhody a nevýhody odporových teploměrů

Výhody odporových teploměrů

Vysoká přesnost měření (obvykle lepší než ±1 °C), může dosahovat až 13 tisícin °C (0,013).
Možnost eliminovat vliv změn odporu komunikačních linek na výsledek měření při použití 3- nebo 4-vodičového schématu měření.
Téměř lineární.

Nevýhody odporových teploměrů

Relativně krátký rozsah měření (ve srovnání s termočlánky )
Drahé (ve srovnání s termočlánky z obecných kovů , pro platinové odporové teploměry typu TSP).
Pro nastavení proudu protékajícího senzorem je nutný přídavný zdroj napájení.

Tabulka odporů některých odporových teploměrů

Odpor v ohmech (Ω)

Teplota ve °C	100 Pt	1000 Pt	Němec PTC	Němec NTC	NTC	NTC	NTC	NTC
	Typ: 404	Typ: 501	Typ: 201	Typ: 101	Typ: 102	Typ: 103	Typ: 104	Typ: 105
−50	80,31	803,1	1032
−45	82,29	822,9	1084
−40	84,27	842,7	1135			50475
−35	86,25	862,5	1191			36405
-30	88,22	882,2	1246			26550
−25	90,19	901,9	1306		26083	19560
−20	92,16	921,6	1366		19414	14560
−15	94,12	941,2	1430		14596	10943
−10	96,09	960,9	1493		11066	8299
−5	98,04	980,4	1561	31389	8466
0	100,00	1000,0	1628	23868	6536
5	101,95	1019,5	1700	18299	5078
deset	103,90	1039,0	1771	14130	3986
patnáct	105,85	1058,5	1847	10998
dvacet	107,79	1077,9	1922	8618
25	109,73	1097,3	2000	6800			15 000
třicet	111,67	1116,7	2080	5401			11933
35	113,61	1136,1	2162	4317			9522
40	115,54	1155,4	2244	3471			7657
45	117,47	1174,7	2330				6194
padesáti	119,40	1194,0	2415				5039
55	121,32	1213,2	2505				4299	27475
60	123,24	1232,4	2595				3756	22590
65	125,16	1251,6	2689					18668
70	127,07	1270,7	2782					15052
75	128,98	1289,8	2880					12932
80	130,89	1308,9	2977					10837
85	132,80	1328,0	3079					9121
90	134,70	1347,0	3180					7708
95	136,60	1366,0	3285					6539
100	138,50	1385,0	3390
105	140,39	1403,9
110	142,29	1422,9
150	157,31	1573,1
200	175,84	1758,4

Viz také

Poznámky

↑ Šéfredaktor A. M. Prochorov. Odporový teploměr // Fyzikální encyklopedický slovník. - Sovětská encyklopedie . - M. , 1983. (Ruština)
↑ Termistor // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
↑ Odporový teploměr: princip činnosti, GOST. . (neurčitý)
↑ Temperatures.ru . Získáno 26. května 2009. Archivováno z originálu 25. května 2009. (neurčitý)

Odkazy

Online kalkulačka "Odporový teploměr" převádějící teplotu na Rt

Slovníky a encyklopedie	velká čínština Skvělý norský Britannica (online) Britannica (online)