Zadání:

1. Seznamte se s parametry termistorů pro měření teplot a využitím teplotní závislosti vlastností PN přechodu u diody.
2. Zapojte termistorový teploměr k cejchovacímu zařízení a proměřte jeho statickou charakteristiku na příslušných rozsazích.
3. Zapojte diodový teploměr a proměřte jeho statickou charakteristiku.

Schéma zapojení

Blokové schéma zapojení měřicího obvodu termistorového teploměru je na obr. 1. Blokové schéma zapojení pro měření s termistorovým teploměrem a diodovým teploměrem včetně znázornění cejchovacího zařízení s řízeným zdrojem teplého vzduchu je na obr.3.

Vlastnosti a měření termistorů

Zapojení termistorového teploměru využívá operačního zesilovače pro zpracování signálu vzniklého rozvážením odporového Wheatstonova můstku. Pro třívodičový měřicí obvod na obr. 1. platí za předpokladu R₅=R₅´, R₆=R₆´,R₁=R₂, a R₅ =R_M, kde R_M je vnitřní odpor můstku s odpory R₁, R₂, R₃, R₄:

Diodový teploměr

Diodové teploměry využívají teplotní závislosti úbytku napětí U_d na diodě při průchodu konstantního proudu I_d :

(1)

Kde

U_d[ V ] je napětí na diodě v propustném směru

U_d0[ V ] je napětí na diodě v propustném směru při T = 0°C

n [ - ] rekombinační koeficient polovodiče

k [ JK^-1] Boltzmannova konstanta (1,38 . 10^-23 J.K^-1 )

T [ K ] termodynamická teplota

q [ C ] elementární náboj (1,602 . 10 ^-19 Coulombu)

I_d [ A ] proud v propustném směru

I_S [ A ] nasycený proud v závěrném směru

K* [ VK ^-1 ] úhrnná konstanta

Z uvedeného vztahu je zřejmé, že statická charakteristika je dosti dobře lineární a klesající. Vztah (1) není však zcela lineární, neboť platí:

kde b = (0,05 až 0,1) [ K^-1 ]

Diodové teploměry dosahují dle teplotního rozsahu linearity 0,5% až 15%. Příklad uspořádání diodového teploměru je na obr.2. Napojení diodového snímače na vyhodnocovací obvod je na obr. 3.

Postup měření:

1. Připojte termistorový teploměr k vyhodnocovacímu přístroji a přiveďte na jeho napájecí svorky napětí ± 15V ze zdroje.
2. Nastavte vhodný rozsah na otočném přepínači a zapněte teplovzdušný ventilátor. Postupně zvyšujte jeho topný příkon pomocí tyristorového regulátoru.
3. Do měřicího prostoru umístěte termistorový a diodový teploměr a na kontrolním rtuťovém teploměru odečítejte přesnou hodnotu teploty ohřívaného vzduchu.
4. Změřte statickou charakteristiku termistorového teploměru v obou směrech pro určené rozsahy na vyhodnocovacím přístroji.
5. Zapojte diodový teploměr a proveďte změření jeho statické charakteristiky.
6. Změřené charakteristiky zakreslete do grafu, vyhodnoťte jejich průběh a vypočtěte rovnice regresních přímek.

Kontrolní otázky

1. Uveďte vztah závislosti odporu termistoru na teplotě.
2. Co je to časová konstanta snímače?
3. Vysvětlete význam značek na stupnici měřicího přístroje.

Pracoviště 5: Zapojení teploměrů Zapojení termistorového a diodového teploměru