Senzorika a senzorické soustavy

Transkript

1 Senzorika a senzorické soustavy Snímače teploty Tato publikace vznikla jako součást projektu CZ / /0285 Inovace VŠ oborů strojního zaměření, který je spolufinancován evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 1

2 Snímače teploty Dotykové snímače 2

3 Normalizace teplotní stupnice ITS-90 The International Temperature Scale definuje 17 teplotních bodů, které odpovídají rovnovážným stavům mezi fázemi pevných látek definuje chemické složení, statické charakteristiky a třídy přesnosti vybraných typů snímačů v ČR je stále možné se setkat se zařízeními, pracujícími podle EITS-68 3

4 kovové platinové niklové měděné polovodičové negastory pozistory Odporové snímače 4

5 Kovové odporové teploměry teplotní součinitel odporu α je základní materiálová konstanta R 0 je odpor při tzv. základní teplotě obvykle 0 C R = ( 1+αϑ) R 0 u všech odporových snímačů je nezanedbatelný odpor připojovacích vodičů R V 5

6 Platinové odporové teploměry tenký platinový drátek je zataven do keramiky nebo skla namotán na tenké slídové podložce pracovní rozsah třída A od -200 do 650 C (±0,125 C) třída B od -200 do 850 C (±0,25 C) maximální teplota je omezena roztažností čistota platiny ovlivňuje statickou charakteristiku v EU se používá platina s W 100 =1,385 v USA se používá platina s W 100 =1,391 (čistější) pro metrologii se používá ještě čistější 6

7 Platinové odporové teploměry označování Pt Pt100 (100Ω při 0 C) Pt500 (500Ω při 0 C) Pt1000 (1 000Ω při 0 C) připojení dvouvodičové vliv vedení se musí kompenzovat softwarově třívodičové vliv vedení je částečně kompenzován čtyřvodičové vliv vedení je kompenzován (téměř dokonale) 7

8 Niklové odporové teploměry fotolitograficky nanesená vrstva na keramickém substrátu pracovní rozsah od -200 do 200 C značení Ni1000, Ni5000, Ni10000 vyrábí se v několika čistotách za názvem se uvádí čistota v ppm Ni ppm výhody proti Pt teploměrům nižší cena vyšší citlivost rychlá časová odezva 8

9 Měděné odporové teploměry běžně se nevyrábějí, využití je hlavně pro měření oteplení cívek (aktuátory), snímačem je vlastní vynutí cívky tzv. přímé měření teploty motoru 9

10 Připojování odporových teploměrů dvouvodičové vliv vedení se musí kompenzovat softwarově třívodičové vliv vedení je částečně kompenzován čtyřvodičové vliv vedení je kompenzován (téměř dokonale) 10

11 Polovodičové snímače teploty vyrábí se stejným nebo podobným způsobem jako integrované obvody výhody jednoduchá výroba snímač + elektronika v jednom pouzdru velmi často jsou vyráběny jako SMART snímače nevýhody malý teplotní rozsah (-200 do 150 C) velmi nelineární statické charakteristiky rozdělení pozistory -s rostoucí teplotou odpor roste negastory -s rostoucí teplotou odpor klesá monokristalické snímače 11

12 KTY NXP (Philips) velmi levné snímače s nižší přesností vyrábí se v několika řadách a typech pouzder jsou bez elektroniky jsou vyráběny i dalšími výrobci např. Infineon 12

13 Dallas - Maxim DS18xx chytré snímače v několika provedeních 1-wire digitální rozhraní -pomalejší čtení DS16xx -s I2C rozhraním DS17xx s 3-Wire digitálním rozhraním analogové snímače 13

14 Analog Device Microchip a další... Další výrobci 14

15 Termoelektické snímače teploty Seebeckův jev převod tepelné energie na elektrickou získává se u kovových ~0,001 až 0,05mV/ C u polovodičů ~0,01 až 0,1mV/ C základní schéma 15

16 Referenční teplota kompenzace studeného konce TC termočlánek měří teplotu relativně 16

17 Speciální typy snímačů Krystalový snímač rezonanční frekvence krystalového rezonátoru se s teplotou mění mají velmi vysokou přesnost Dilatační snímače skleněné rtuťové, pentanové tlakové snímače plynové a parní dvojkovové snímače bimetal akustické teploměrné barvy 17

18 Snímače teploty Bezdotykové snímače 18

19 Bezdotykové snímače infračervené záření absorbce fotonů pyrometrické 19

20 výrobci omega 20