Терморезистивные датчики - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат

Определение понятия терморезистивных датчиков. Общие характеристики резистивных детекторов температуры. Вычисление коэффициента сопротивления (полупроводника или проводника), режимов работы устройства. Рассмотрение способов применения термисторов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Первое высшее техническое учебное заведение России
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
1. Резистивные детекторы температуры
2.1 Температурный коэффициент сопротивления
2.2 Конструкция и разновидности терморезисторов
Терморезистивные датчики - устройства предназначенные для измерения температуры. Основаны на принципе изменения электрического сопротивления (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Основным элементом является терморезистор -- элемент изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. На рис.1 изображены несколько примеров внешнего исполнения терморезистивных датчиков. [2]
Рис. 1 . Примеры внешнего исполнения терморезистивных датчиков
Хамфри Дэви еще в 1821 году заметил, что электрическое сопротивление различных металлов зависит от температуры. Вильям Сименс в 1871 году разработал первый платиновый резистивный термометр. А в 1887 году Хью Каллендар опубликовал статью, в той он описал способы практического применения платиновых термометров. Достоинствами терморезистивных датчиков являются высокая чувствительность, простота создания интерфейсных схем и долговременная стабильность. Такие датчики можно разделить на две подгруппы: РДТ (резистивные датчики температуры) и термисторы (терморезисторы). [4]
Этот термин обычно относится к металлическим детекторам, которые бывают проволочными и тонкопленочными. Поскольку удельное сопротивление всех металлов и большинства сплавов зависит от температуры, на их основе можно разрабатывать чувствительные элементы для измерения температуры. Хотя для изготовления температурных детекторов подходят практически все металлы, но все же, в основном, для этих целей используется только платина. Это объясняется воспроизводимостью ее характеристик, долговременной стабильностью и прочностью. Для измерения температур выше 600°С применяются вольфрамовые РДТ. Все РДТ обладают положительными температурными коэффициентами. Выпускаются несколько типов РДТ:
1. Тонкопленочные РДТ, изготовленные из тонких слоев платины или ее сплавов, нанесенных на подходящую подложку, к примеру, на кремниевую микромембрану. РДТ часто формируются в виде серпантинной структуры для получения высокого отношения длины к ширине
2. Проволочные РДТ, в которых платиновая проволока намотана внутри керамической трубочки и прикреплена к ней при помощи высокотемпературного клея. Такая конструкция позволяет изготавливать датчики, обладающие очень высокой стабильностью. [4]
Терморезистор - полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры. Был изобретён Самюэлем Рубеном в 1930 году.
Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов. [5]
Температурный коэффициент электрического сопротивления -- величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.
Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K?1).
Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен: их сопротивление растёт с ростом температуры вследствие рассеяния электронов на фононах (тепловых колебаниях кристаллической решётки).
Для полупроводников без примесей он отрицателен (сопротивление с ростом температуры падает), поскольку при повышении температуры всё большее число электронов переходит в зону проводимости, соответственно увеличивается и концентрация дырок.
Температурная зависимость сопротивления металлических сплавов, газов, легированных полупроводников и электролитов носит более сложный характер.[4]
Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1--10 микрометров до нескольких сантиметров.
По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (термисторы или NTC-термисторы, от слов "Negative temperature coefficient") и положительным (позисторы или PTC-термисторы, от слов "Positive temperature coefficient") температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов -- с ростом температуры растёт их сопротивление; для термисторов -- увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.
Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температурах ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.
Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:
· номинального (при 25°C) электрического сопротивления;
· температурного коэффициента сопротивления.
Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор с гальванически изолированным нагревательным элементом, задающего температуру терморезистора, и, соответственно, его сопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого терморезистора. [3, с. 8]
Режим работы терморезисторов зависит от того, на каком участке статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) выбрана рабочая точка. В свою очередь ВАХ зависит как от конструкции, размеров и основных параметров терморезистора, так и от температуры, теплопроводности окружающей среды, тепловой связи между терморезистором и средой.
Типовая ВАХ терморезистора представлена на рис. 3 (пунктиром показана смещенная характеристика при более высокой температуре окружающей среды или при большем токе подогрева).
Терморезисторы с рабочей точкой на начальном (линейном) участке ВАХ используются для измерения и контроля температуры и компенсации температурных изменений параметров электрических цепей и электронных приборов. Терморезисторы с рабочей точкой на нисходящем участке ВАХ (с отрицательным сопротивлением) применяются в качестве пусковых реле, реле времени, измерителей мощности электромагнитного излучения на СВЧ, стабилизаторов температуры и напряжения.
Режим работы терморезистора, при котором рабочая точка находится также на ниспадающем участке ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры и теплопроводности окружающей среды), характерен для терморезисторов, применяемых в системах теплового контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня жидких и сыпучих сред; действие таких терморезисторов основано на возникновении релейного эффекта в цепи с терморезистором при изменении температуры окружающей среды или условий теплообмена терморезистора со средой.
Существуют терморезисторы особой конструкции - с косвенным подогревом. В таких терморезисторах имеется подогревная обмотка, изолированная от полупроводникового резистивного элемента (если при этом мощность, выделяющаяся в резистивном элементе, мала, то тепловой режим терморезистора определяется температурой подогревателя, а, следовательно, током в нём). Таким образом, появляется возможность изменять состояние терморезистора, не меняя ток через него. Такой терморезистор используется в качестве переменного резистора, управляемого электрически на расстоянии.
Из терморезисторов с положительным температурным коэффициентом наибольший интерес представляют терморезисторы, изготовленные из твёрдых растворов на основе BaTiO. Их и называют позисторами. Известны терморезисторы с небольшим положительным ТКС (0,5-0,7%/К), выполненные на основе кремния с электронной проводимостью; их сопротивление изменяется с температурой примерно по линейному закону.
Такие терморезисторы используются, например, для температурной стабилизации электронных устройств на транзисторах. [3, с. 9]
На рис.4 показана Зависимость сопротивления терморезистора от температуры. Линия 1 -- для ТКС < 0, линия 2 -- для ТКС > 0.
Рис. 4. Зависимость сопротивления терморезистора от температуры
Основным применением термисторов является измерение температуры. Температура является важным параметрам для функционирования различной техники, как бытовой так и промышленного назначения. Так же значение температуры имеет большое влияние на протекания различных процессов, особенно в химической промышленности. Для измерения используется различные датчики температуры, в зависимости от условий измерений, в том числе и терморезистивные датчики.
Термисторы являются пассивными элементами электрической цепи, величина сопротивления которых зависит от температуры. Поэтому для измерения температуры можно обратится к любому известному методу измерения величины сопротивления.
Однако высокий коэффициент сопротивления и его нелинейная зависимость от температуры вносят некоторую специфику в расчет измерительной схемы (рис. 5). [2, с. 133]
В качестве примера, термисторы можно встретить в любой технике, где имеет место гидравлическая система, т.к. важным параметром жидкости в любой гидравлической системе является температура. Некоторые типы проходческих комбайнов имеют в составе датчика контроля масла терморезистор для контроля температуры. Во многих насосных станция так же установлены терморезисторы для контроля температуры рабочей жидкости. Так же терморезисторы применяются во многих электродвигателях для их защиты от перегрева обмотки и во многих других устройствах.
а, б - цепь Rт,R; в - патенциометрическая; г - мостоавя.
Терморезисторы могут быть использованы не только как датчики температуры, но и как индикаторы уровня, датчики для измерения давления, излучения, скорости потоков и др. Однако такое применение терморезисторов встречается реже.
В настоящее время терморезистивные датчики используются практически во всех областях деятельности человека. Они установлены в микроволновых печах, холодильниках, кондиционерах, мобильных телефонах, автомобилях, телевизорах и во многих других электронных устройствах, которыми человек пользуется каждый день.
Так же этот вид датчиков активно используется в области автоматизации в промышленности для дистанционного контроля не только температуры, но и многих других параметров. А устойчивость к механическим повреждениям и способность терморезистивных датчиков работать в экстремальных для человека климатических условиях, позволила осуществлять контроль над процессами без непосредственного присутствия человека вблизи этих процессов.
Резюмируя, можно сказать, что благодаря своим преимуществам, таким как: простота конструкции, относительно маленькие размеры, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках и др., терморезистивные датчики нашли свое применение во многих областях деятельности человека, как повседневных, так и промышленного масштаба.
1. Зайцев Ю.В. Полупроводниковые резисторы. - М.: Энергия, 1969. - 26 с.
2. Шашков А.Г., Касперович А.С. Динамические свойства цепей с термисторами. - М.: Госэнергоиздат, 1962. - 210 с.
3. Мэклин Э.Д [Macklen E.D.]. Терморезисторы: пер. с англ. / Под общей редакцией К.И. Мартюшева. - М.: Радио и связь, 1983. - 207 с.
4. Терморезистивные датчики. [Электронный ресурс] // datchikisensor.narod.ru: датчики и сенсоры он-лайн журнал. - URL: http://datchikisensor.narod.ru/0128.html (дата обращения: 21.11.2015).
5. Датчики температуры. [Электронный ресурс] //.devicesearch.ru поиск контрольно измерительных приборов и датчиков. - URL: http://www.devicesearch.ru/article/datchiki-temperatury (дата обращения: 21.11.2015).
Принцип измерения мощности инфракрасного излучения бесконтактными датчиками температуры. Преимущества терморезистивных термодатчиков. Функции, достоинства пирометров. Технические характеристики современных датчиков температуры отечественного производства. курсовая работа [771,5 K], добавлен 15.12.2013
Основные типы и принцип работы резистивных преобразователей. Область применения датчиков контактного сопротивления, реостатных преобразователей и датчиков температуры. Резистивные преобразователи контактного сопротивления: тензорезисторы и пьезорезисторы. реферат [651,4 K], добавлен 21.05.2013
Емкостные датчики измерения влажности: требования и функции. Технические характеристики датчика измерения температуры. Устройство и принцип работы датчиков измерения качества воздуха, основные требования в соответствии с условиями их эксплуатации. реферат [968,1 K], добавлен 17.06.2014
Статические характеристики датчиков. Определение коэффициента передачи элемента и порога чувствительности. Гидравлические исполнительные механизмы, особенности их конструкций и области применения. Приборы автоматического контроля расхода и количества. контрольная работа [228,5 K], добавлен 11.04.2009
Разные шкалы и средства измерения температуры. Принцип действия оптической пирометрии как метода измерения температуры. Основные понятия и термины, связанные с влажностью воздуха. Виды гигрометров (датчики влажности), принципы и особенности их работы. курсовая работа [664,8 K], добавлен 24.10.2011
Классификация датчиков, основные требования к ним. Принцип действия термопреобразователей сопротивления, основанный на изменении электрического сопротивления проводников. Кварцевые термопреобразователи, их использование в разных отраслях промышленности. реферат [27,0 K], добавлен 11.04.2012
Понятие и общие свойства датчиков. Рассмотрение особенностей работы датчиков скорости и ускорения. Характеристика оптических, электрических, магнитных и радиационных методов измерения. Анализ реальных оптических, датчиков скорости вращения и ускорения. курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.01.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Терморезистивные датчики реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Отчет По Практике Целью Практики
Консультирование В Сфере Организации Производства Реферат
Реферат по теме Особенности развития женского костюма XVII века
Реферат Электронный Аукцион Фз 44
Может Ли Любовь Изменить Человека Итоговое Сочинение
Курсовая работа по теме Разработка модели деятельности сети аптечных учреждений
Практическое задание по теме Основы работы в операционной системе Windows
Курсовая Работа На Тему Особенности Сюжета В Романе Антуана Де Сент-Экзюпери “Южный Почтовый”
Реферат по теме "Холодная война": опыт ведения и итоги
Реферат: Пространственно-временная структура колоний птиц и биологические аспекты раннего онтогенеза
Реферат: ΙΙ. Физическая и химическая характеристика минералов органогенного происхождения
Реферат: Платонов. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Закон Ома электропроводности как следствие нетеплового действия электрического тока
Курсовая работа по теме Управление ассортиментом (на примере продуктового магазина)
Подготовка К Написанию Итогового Сочинения 11 Класс
Порталы Государственных Услуг Реферат
Курсовая работа: Социальная адаптация безработных
Контрольная Работа По Математике Вариант 4
Короткие Произведения Для Итогового Сочинения По Направлениям
Реферат: Достоверность писцовых книг
Виды многополосной продукции, их преимущества и недостатки - Журналистика, издательское дело и СМИ дипломная работа
Понятие, виды и общая характеристика государственных (муниципальных) предприятий - Государство и право контрольная работа
Загальні уявлення про індуктивні фільтри - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника лекция