Терморезисторні перетворювачі

Принцип дії перетворювачів оснований на залежності електричного опору провідників або напівпровідників від температури.

У залежності від ступеня нагрівання терморезистора електричним струмом, що протікає через його, терморезистори поділяються на перегріті і без нагрівання. У перетворювачах без нагрівання струм, що протікає через терморезистор, практично не викликає помітного нагрівання (допускається зміна опору за рахунок нагрівання не більш 0,1% початкового значення). Такі перетворювачі застосовують для вимірювання температури. У перегрітих перетворювачах електричний струм спеціально викликає нагрівання, яке залежить від теплообміну з навколишнім середовищем. У цьому режимі терморезистори використовують для вимірювання швидкості, щільності і складу рідкого або газоподібного середовища.

Для вимірювання температури досить широко застосовують терморезистори, виконані з платинового і мідного дротів, рідше - вольфрамові і нікелеві терморезистори.

Платинові терморезистори використовують для вимірювання температури в межах - 260...+1100 °С, мідні - 200... + 200 °С.

У платинових перетворювачах дріт без ізоляції намотують на каркас зі слюди або кераміки. У мідних терморезисторах застосовують безкаркасну обмотку з ізольованого дроту, зверху покритого фторопластовою плівкою. Для забезпечення необхідної механічної міцності як платинові, так і мідні чутливі елементи вставляють у тонкостінні металеві гільзи, засипають керамічним порошком з високою теплопровідністю і герметизирують.

Залежність електричного опору від температури платинового терморезистора нелінійна. Для мідного вона має вигляд прямої лінії і виражається формулою

, /2.2/

де α=4,26·10^-3 К/м — температурний коефіцієнт опору; R₀ — опір при 0 °С.

Температуру вимірюють також напівпровідниковими терморезисторами, які у порівнянні з металевими мають менші розміри і великі значення температурного коефіцієнта опору.

Залежність опору напівпровідникового перетворювача від температури досить добре описується формулою

, /2.3/

де В - стала, яка має розмірність часу і яка визначає температурну чутливість; R_Т, R₀ - опори терморезистора, що відповідають температурам Т і Т₀.

Коли для даного терморезистора стала В невідома, то її обчислюють за формулою

, /2.4/

де R₁ і R₂ — опори при температурах Т₁ і Т₂.

Конструктивно напівпровідникові терморезистори виготовляють у виді стрижнів, покритих емалевою фарбою, таблеток і бусинок, оплавлених склом, капсул з металевою оболонкою і т.п. Вони можуть працювати в діапазоні температур - 60... +120°C.

Основним недоліком напівпровідникових перетворювачів, що обмежує область їхнього застосування, є нелінійна характеристика і значний розкид від зразка до зразка як номінального опору, так і сталої В.

Для одержання сигналу вимірювальної інформації опір терморезистора за допомогою моста перетворюється в напругу. Як вимірювальні прилади при вимірюванні температури за допомогою терморезисторів найчастіше використовують логометри з безпосереднім відліком температури за шкалою.