POLITECHNIKA RZESZOWSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I
INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Zakład Badań Konstrukcji

Ćwiczenie nr 1

„Wyznaczanie charakterystyk statycznych i dynamicznych czujników temperatury”

Prowadzący:                                                                                      Wykonali:

mgr inż. Rafał Klich                                                                                      Dyląg Szymon

                                                                                                                              Dobosz Dominika

                                                                                                                              gr. L-2

rok akadem.

2005/2006

1.  Wprowadzenie:

Układy pomiarowe stanowią część układów automatyki, w skład których wchodzą czujniki, przetworniki oraz wzmacniacze. Czujnik jest to element, na który bezpośrednio oddziaływuje wielkość mierzona. Podstawą do oceny i porównań czujników są następujące cechy:

- zakres pomiarowy

- klasa dokładności

- próg czułości

- odporność na zakłócenia

- liniowość

- jednoznaczność

- niezawodność

- niska cena

- powtarzalność charakterystyk

- własności statyczne i dynamiczne.

Do pomiaru temperatury wykorzystaliśmy trzy rodzaje czujników:

- termoparę

- termistor

- czujnik rezystancyjny Pt-100.

Termopara jest wykonane z dwóch przewodów różnych metali, zespawanych lub dokładnie zgrzanych ze sobą. Jeśli podgrzejemy końcówki zgrzanych ze sobą metali a do drugich końców podłączymy miliwoltomierz to po ogrzaniu spoiny miliwoltomierz wskaże tzw. napięcie termoelektryczne. Najczęściej do wykonania termopary stosuje się metale: miedź-konstantan, żelazo-konstantan, nichrom-konstantan, nichrom-nikiel, platynorod-platyna.

W czujnikach rezystancyjnych i piezorezystancyjnych wykorzystuje się zależność oporności niektórych metali i półprzewodników od temperatury. Czujniki rezystancyjne wykonuje się z: platyny, miedzi, niklu. Zaś piezoelektryczne z: tlenków żelaza, manganu, litu i tytanu.

2.  Cel ćwiczenia:

              Celem ćwiczenia było zbadanie charakterystyki statycznej termistora i wykreślenie wykresu T [Co] =f[R(Ώ)], oraz zbadanie charakterystyk dynamicznych termopary i termistora wraz z wykreśleniem ich wykresów ich odpowiedzi czasowej U[mV)] = f[t(s)] oraz R(Ώ) = f{t(s)].   

3.  Charakterystyka statyczna:

Charakterystyka stanowi zależność jaka zachodzi między sygnałem wejściowym

a wyjściowym w stanach ustalonych. Wielkości charakteryzujące działanie w stanach ustalonych to: klasa dokładności, histereza, próg czułości. 

3.1.  Schemat układu:

TERMISTOR

3.2.  Przebieg ćwiczenia:

Aby wykonać charakterystykę statyczną należało napełnić kolbę wodą i podgrzewać ją od temperatury 20 0C do temperatury 95 0C. Jednocześnie w kolbie znajdował się czujnik wzorcowy temperatury i obiekt badany. Pomiar wykonywało się co 5 0C, równocześnie odczytując zmianę napięcia dla termopary i zmianę oporności dla termistora. Otrzymane wyniki dały podstawę do wykreślenia charakterystyk statycznych.

3.3.  Wyniki:

4.  Charakterystyka dynamiczna:

Charakterystykę czasową elementu automatyki stanowi jego odpowiedź na określony sygnał wejściowy. Podstawowymi sygnałami wejściowymi do wyznaczania tych charakterystyk są wymuszenia skokowe lub impulsowe.

4.1.    Przebieg ćwiczenia:

Ta część doświadczenia polegała na podgrzaniu wody w kolbie do temperatury 95 0C

i gwałtownym wrzuceniu badanego czujnika do niej. W tym samym czasie należało dokonać pomiaru zmiany napięcia dla termopary i zmiany oporności dla czujnika Pt 100

i termistora w czasie. Wyniki dały podstawę do wykreślenia charakterystyk dynamicznych.

4.2.    Wyniki:

4.2.1.      Termopara:

T (oC) = 95,5

U(V) = 3,72

4.2.2.      Termistor:

T (oC) = 95,5

R(Ώ) = 0,14