Кремниевые датчики температуры.

В основе лежит явление изменения сопротивления кремниевого кристалла при изменении температуры.Диапазон рабочих темератур -50°С¸+180°С,в этом диапазоне ТКС в 3¸5 раз больше, чем у металлических датчиков:a=0.78*10^-2 ¸0.9*10^-2°С^-1.

Недостаток: нелинейная температурная характеристика.

Характеристика описывается уравнением:

Rt=R₂₅[1+a*DT+b*DT²]

Где Rt-сопротивление при измерении

R₂₅- сопротивление при t°=25°C

DT- разность температур между температурой измерения и температурой калибровки

a(2)=0.78*10^-2°С^-1

b(1)=1.84*10^-5 °С^-1

1-Rt=R₂₅[1+a*DT+b*DT²]  

Для более точных измерений квадратичная характеристика должна быть линеаризована: включение Rl независимо от температуры параллельно датчику при токовом питании либо последовательно с датчиком при питании напряжения.

Рис.1.Линеаризация датчика температуры при токовом питании.

Рис.2.Линеаризация датчика температуры при питании напряжением.

В результате получаем формулу оптимального сопротивления линеаризации:

Rl=R25[(a² ¤b-1)+3*DT_m (a+b*DT_m)],

Где DT_m= T_m –T_s(=25°_C)- размах_, температурного диапазона по отношению к температуре калибровки,

Rl- величина сопротивления резистора линеаризации,

R25- сопротивление терморезистора при температуре калибровки.

Сопротивление Rl зависит от выбора средней температуры диапазона T_m. Rl одинаковое для схе м на рисунках 1,2.

Например,

T_m =25°C

R25=1кОм Rl=1кОм[(0.78*10^-2°С^-1)²¤ 1.84*10^-5 °С^-1 –1]=2.3кОм

a=0.78*10^-2°С^-1

b=1.84*10^-5 °С^-1

DTm=25°C-25°C=0

Схема формиформирования измерительного сигнала.

Датчик включен по мостовой схеме: мост R5 R6 R7(R8+R9). R5-для линеаризации датчика R6.Ток измерения <=1мА для избежания саморазогрева. Чувствительность моста 4мВ¤°C повышается до 50мВ¤°C в диапазоне 0..100°C при сигнале 0..5В.

В настоящее время выпускаются кремниевые калиброванные датчики температуры со встроенными усилителями.В качестве датчика ® U_б-э=f(t), напряжение б-экремниевого транзистора.

Возможно построение температурно-частотных преобразователей, где

температурно-зависимый элемент включен во время-задающую цепочку.

Дата добавления: 2015-08-13