Термометр сопротивления | это... Что такое Термометр сопротивления? (original) (raw)
Условное графическое обозначение термометра сопротивления
Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры[1]. В последнем случае называется термосопротивле́нием, терморези́стором или термистором[2].
Содержание
- 1 Металлический термометр сопротивления
- 2 Термисторы
- 3 Зависимость сопротивления от температуры
- 4 Преимущества термометров сопротивления
- 5 Недостатки термометров сопротивления
- 6 Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления
- 7 Функция получения значения температуры (C++)
- 8 Примечания
- 9 См. также
Металлический термометр сопротивления
Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ 6651-2009 (Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку плёнки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 °C (класс С), для плёночных 600 °C (класс С).
Термисторы
Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления , простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.
Зависимость сопротивления от температуры
Для промышленных платиновых термометров сопротивления используется уравнение Каллендара-Ван Дьюзена (en), с известными коэффициентами, которые установлены экспериментально и нормированы в международном стандарте МЭК 60751:
Здесь, сопротивление при T °C, сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) -
Поскольку коэффициенты B и C относительно малы, сопротивление растёт почти линейно по мере роста температуры.
Для термометров повышенной точности выполняется градуировка в ряде температурных точек и определяются индивидуальные коэффициенты вышеприведенной зависимости.[3]
Существуют полупроводниковые термометры сопротивления — при увеличении температуры, сопротивление этих датчиков уменьшается. Применяются обычно на транспорте. Для подключения используют обычно 2-х проводную схему подключения.
Существует 3 схемы включения датчика в измерительную цепь:
- 2-х проводная
В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление выводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
- 3-х проводная обеспечивает значительно более точные измерения, за счёт того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления.
- 4-х проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов. Недостаток — увеличение объёма используемого материала, стоимости и габаритов сборки. Невозможно использовать в четырехплечем мосте Уинстона.
В промышленности наиболее распространенной является трёхпроводная схема. Для точных, эталонных измерений используется только четырёхпроводная схема.
Преимущества термометров сопротивления
- Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13м °C(0,00013).
- Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
- Практически линейная характеристика
Недостатки термометров сопротивления
- Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)
- Более дорогой (по сравнению с термопарами), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП
- Требуется дополнительный источник питания для определения температуры
Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления
Сопротивление в Омах (Ω)
Температурав °C | Pt100 | Pt1000 | нем. PTC | нем. NTC | NTC | NTC | NTC | NTC |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Typ: 404 | Typ: 501 | Typ: 201 | Typ: 101 | Typ: 102 | Typ: 103 | Typ: 104 | Typ: 105 | |
−50 | 80,31 | 803,1 | 1032 | |||||
−45 | 82,29 | 822,9 | 1084 | |||||
−40 | 84,27 | 842,7 | 1135 | 50475 | ||||
−35 | 86,25 | 862,5 | 1191 | 36405 | ||||
−30 | 88,22 | 882,2 | 1246 | 26550 | ||||
−25 | 90,19 | 901,9 | 1306 | 26083 | 19560 | |||
−20 | 92,16 | 921,6 | 1366 | 19414 | 14560 | |||
−15 | 94,12 | 941,2 | 1430 | 14596 | 10943 | |||
−10 | 96,09 | 960,9 | 1493 | 11066 | 8299 | |||
−5 | 98,04 | 980,4 | 1561 | 31389 | 8466 | |||
0 | 100,00 | 1000,0 | 1628 | 23868 | 6536 | |||
5 | 101,95 | 1019,5 | 1700 | 18299 | 5078 | |||
10 | 103,90 | 1039,0 | 1771 | 14130 | 3986 | |||
15 | 105,85 | 1058,5 | 1847 | 10998 | ||||
20 | 107,79 | 1077,9 | 1922 | 8618 | ||||
25 | 109,73 | 1097,3 | 2000 | 6800 | 15000 | |||
30 | 111,67 | 1116,7 | 2080 | 5401 | 11933 | |||
35 | 113,61 | 1136,1 | 2162 | 4317 | 9522 | |||
40 | 115,54 | 1155,4 | 2244 | 3471 | 7657 | |||
45 | 117,47 | 1174,7 | 2330 | 6194 | ||||
50 | 119,40 | 1194,0 | 2415 | 5039 | ||||
55 | 121,32 | 1213,2 | 2505 | 4299 | 27475 | |||
60 | 123,24 | 1232,4 | 2595 | 3756 | 22590 | |||
65 | 125,16 | 1251,6 | 2689 | 18668 | ||||
70 | 127,07 | 1270,7 | 2782 | 15052 | ||||
75 | 128,98 | 1289,8 | 2880 | 12932 | ||||
80 | 130,89 | 1308,9 | 2977 | 10837 | ||||
85 | 132,80 | 1328,0 | 3079 | 9121 | ||||
90 | 134,70 | 1347,0 | 3180 | 7708 | ||||
95 | 136,60 | 1366,0 | 3285 | 6539 | ||||
100 | 138,50 | 1385,0 | 3390 | |||||
105 | 140,39 | 1403,9 | ||||||
110 | 142,29 | 1422,9 | ||||||
150 | 157,31 | 1573,1 | ||||||
200 | 175,84 | 1758,4 |
Функция получения значения температуры (C++)
Приведённый ниже код позволяет получить значение температуры датчика Pt100 или Pt1000 из его текущего сопротивления.
float GetPt100Temperature(float r) { float const Pt100[] = { 80.31, 82.29, 84.27, 86.25, 88.22, 90.19, 92.16, 94.12, 96.09, 98.04, 100, 101.95, 103.9, 105.85, 107.79, 109.73, 111.67, 113.61, 115.54, 117.47, 119.4, 121.32, 123.24, 125.16, 127.07, 128.98, 130.89, 132.8, 134.7, 136.6, 138.5, 140.39, 142.29, 157.31, 175.84, 195.84}; int t = -50, i, dt = 0; if (r > Pt100[i = 0]) while (250 > t) { dt = (t < 110) ? 5 : (t > 150) ? 50 : 40; if (r < Pt100[++i]) return t + (r - Pt100[i-1]) * dt / (Pt100[i] - Pt100[i-1]); t += dt; };
return t;
}
float GetPt1000Temperature(float r) { return GetPt100Temperature(r / 10); }
Примечания
- ↑ Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
- ↑ Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
- ↑ Temperatures.ru