Пример выбора датчика температуры по заданным параметрам

Требование: определение температуры жидкости в диапазоне 0-100 °С, где не требуется высокой точности. Задача может заключаться в определении температуры охлаждающей жидкости для двигателя внутреннего сгорания и ее отображении в виде указателя, перемещающегося по шкале, для обозначения безопасных и небезопасных рабочих температур.

Датчик. В качестве датчика может быть использован термистор. Это дешево и надежно. Это наиболее часто используемое решение для охлаждающей жидкости автомобильного двигателя.

Обработка сигнала: изменение сопротивления термистора необходимо преобразовать в напряжение, которое подается к измерительному прибору, преобразуется в ток через него и, следовательно, в перемещение указателя температуры. На рисунке 3.1 показано возможное решение, включающее схему делителя потенциала для преобразования изменения сопротивления в напряжение.

Предположим, мы используем термистор в форме бусинки сопротивлением 4,7 кОм. Он имеет сопротивление 4.7 кОм при 25 °С, 15.28 кОм при 0 °С и 0.33 кОм при 100 °С. Переменный резистор имеет диапазон 0-10 кОм. Он позволяет изменить чувствительность устройства. При этом, если сопротивление переменного резистора равно нулю то, без защитного резистора, через термистор будет протекать большой ток. Защитный резистор предназначен для предотвращения этого. В соответствии с техническими данными, максимальная мощность, которую может выдержать термистор, равна 250 мВт.

Таким образом, при напряжении питания 6 В, переменном резисторе, установленном на нулевое сопротивление, защитном сопротивлении R и температуре термистора 100 °C, ток I через термистор задается V=IR, т.е 6 = I(0+R+330), и поэтому:
I=6/(R+330)

Термистор рассеивает мощность равную I^2*330, и поэтому, если мы хотим, чтобы она была значительно ниже максимально возможной, скажем, 100 мВт, то:

0.100=(6/(R+330))^2*330

Следовательно, защитный резистор должен иметь сопротивление около 15 Ом.

Отображение показаний: Когда температура термистора равна 0 °С, его сопротивление составляет 15,28 кОм. Если установить сопротивление переменного резистора на 5 кОм, а сопротивление защитного резистора — 15 Ом, то выходное напряжение, при напряжении питания 6 В, будет равно:

Uвых=(5.015/15.28+5.015)*6=1.48 В

Когда температура поднимается до 100 °С, выходное напряжение становится:

Uвых=(5.015/0.33+5.015)*6=5.63 В

Таким образом, в требуемом температурном диапазоне выходное напряжение изменяется от 1,48 В до 5,63 В. Для отображения показаний должен использоваться вольтметр покрывающий этот диапазон напряжений.

Калибровка термометров может осуществляться путем определения их показаний при температурах замерзания и кипения для чистых материалов. В качестве альтернативы, калибровка при различных температурах в пределах диапазона может быть выполнена путем сравнения показаний используемого прибора с показаниями образцового средства измерения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *