Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 2.5
Датчики термоэлектрические и термосопротивления
Термоэлектрические датчики (термопары) основаны на явлении возникновения в спаянных или сваренных разнородных проводниках (электродах) термозависимой ЭДС. Значение ЭДС зависит от разности температур горячего и холодного спаев и материала электродов. Термо-ЭДС пропорциональна разности температур между горячим и холодным спаями термопары. По термо-ЭДС, измеренной при постоянной температуре холодного спая (обычно 0°С), или внося поправку на отклонение от 0°С, определяют контролируемую температуру. Для упрощения ввода этой поправки холодные спаи выводят из зоны высоких температур и приближают к измерительному прибору с помощью компенсационных проводов. Обычно поправка вводится автоматически, например, при использовании в качестве измерительного прибора - потенциометра типа КСП.
Погрешности термопар появляются в результате отклонения действительной характеристики термопары от первоначальной градуировочной характеристики из-за старения термоэлектродов, а также нелинейности характеристики.
Одним из способов термокомпенсации холодного спая является использование мостовой схемы, включаемой последовательно с термопарой. Мост устанавливают вблизи холодных выполняют из манганина, а - из меди или никеля, что придает мосту термочувствительные свойства. Питание моста производится стабильным напряжением и постоянного тока. При 0°С мост уравновешен, при изменении температуры на выходе моста появляется напряжение ?к, равное ЭДС термопары при этой температуре. Вычитание полученного напряжения из ЭДС термопары обеспечивает компенсацию.
Датчики термосопротивления (термометры сопротивления) ос-нованы на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термометр сопротивления выполняется в виде тонкой металлической проволоки, бифилярно намотанной на токо непроводящий и термостойкий каркас и помещенной в защитный чехол. Обычно применяют медные и платиновые термометры. Медные термометры имеют линейную характеристику и работают в диапазоне до +180°С; платиновые имеют некоторую нелинейность и работают в диапазоне до +650°С.
Погрешности термометров сопротивления вызваны отклонением его сопротивления при 0°С и температурной характеристики от градуировочной таблицы; нестабильностью сопротивления соединительных проводов; нагревом термометра измерительным током. Предельная длина линии связи с термометрами сопротивления определяется сопротивлением провода (не более 2,5 Ом).
Для превращения изменения сопротивления термометра в изменение напряжения их термометр включается в неуравновешенную мостовую схему, питание которой производится от стабильного источника напряжения постоянного тока. Включение в мостовую схему термометра осуществляется по трехпроводной схеме с целью уменьшения погрешности; резисторы моста, а - подгоночные резисторы, сопротивления которых в сумме с сопротивлением линии связи подгоняются к определенной величине (обычно 2,5 Ом).
Помимо металлических термометров сопротивления применяют полупроводниковые термосопротивления - терморезисторы (термисторы). Термисторы имеют малые габариты, высокий температурный коэффициент сопротивления, более высокую чувствительность. Однако главный их недостаток - нелинейность температурных характеристик, низкая стабильность и взаимозаменяемость.