Термометр сопротивления

Стабильность метрологических характеристик термометра сопротивления

В ходе эксплуатации метрологические характеристики термопреобразователей сопротивления неизбежно изменяются. Скорость изменения зависит от многих факторов таких как: температура эксплуатации, скорость и частота изменений температуры, наличие химически активных веществ в измеряемой среде и т.д. В связи с этим для датчиков ТСПТ, ТСМТ, ТСПТ Ex, ТСМТ Ex введены группы условий эксплуатации и в зависимости от этой группы нормированы допустимые значения дрейфа метрологических характеристик термометров сопротивления.

РМГ-74 «МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ» предписывает определять интервал между поверками (ИМП) как период времени/наработки СИ за который изменение метрологических характеристик не превышает модуля класса допуска СИ, уменьшенного на систематическую погрешность измерений в ходе испытаний СИ.

Для термопреобразователя сопротивления определяющим фактором дрейфа является наработка датчика при повышенной температуре. Влияние старения на дрейф ТС практически не упоминается в научных публикациях. При этом общеизвестно что величина и скорость дрейфа ТС зависит от величины измеряемой температуры. Известно, что медные термопреобразователи сопротивления менее стабильны чем платиновые. Доминирующей причиной дрейфа, в условиях эксплуатации, не относящихся к экстремальным, является изменение физических свойств металлов под воздействием температуры, величина изменений зависит от значения максимальной температуры эксплуатации и длительности воздействия.

Предлагается при нормировании интервалов между поверками учитывать условия эксплуатации, разделив их по диапазонам измеряемых температур. Для каждого из диапазонов указывать свой интервал между поверками от одного года до пяти лет. Предлагаемая градация интервалов представлена на рисунке 4.

Термопара принцип действия термопреобразователя сопротивления ТСПТ (ТСМТ)

Термопреобразователи сопротивления ТСПТ (ТСМТ) с двухпроводной схемой подключения изготавливаться только с классом допуска В или С и имеют ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов. В соответствии с требованиями ГОСТ 6651-2009, для датчиков с двух проводной схемой подключения, сопротивление внутренних проводов не должно превышать 0,1% номинального сопротивления ТС при 0°С. В связи с этим для различных НСХ присутствуют ограничения по монтажным длинам:

– для датчиков с клеммной головкой максимальная монтажная длина составляет Lmax= (500÷1250) мм в зависимости от конструктивной модификации,
– для датчиков с удлинительным проводом, максимальная длина провода составляет ℓ max= (500÷1000) мм в зависимости от конструктивной модификации.

Датчики с трех- и четырехпроводной схемой подключения, в зависимости от конструктивных модификаций, изготавливаются по классу допуска АА, А, В, С. При изготовлении ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов отсутствуют. Следует учитывать, что у вторичных приборов, к которым подключаются датчики, могут существовать ограничения по входному сопротивлению измерительной линии, которая в свою очередь зависит от длины провода датчика.

Таблица 1. Номинальное сопротивление R0

Неопределенность измерений термометров сопротивления

Термопреобразователь сопротивления может быть признан годным изготовителем (или поверочным центром), если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в лаборатории изготовителя или поверителя, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпр)/(dR/dt), находится внутри интервала допуска ±Δt (см. ТС № 1 на рис. 3).

Термопреобразователь сопротивления может быть забракован потребителем только в том случае, если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в условиях использования термометра потребителем, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпотр)/(dR/dt), находится полностью вне интервала допуска ±Δt.

Такое правило приемки с одной стороны снижает риск потребителя, который может приобрести некачественный термометр сопротивления только по причине больших погрешностей измерений на производстве, с другой стороны, это правило стимулирует изготовителя использовать при приемке термометров высокоточное измерительное оборудование. Правило также является очень важным при установлении брака Заказчиком, т. к. Заказчик тоже обязан оценить неопределенность своих измерений и уже после этого предъявлять претензии к изготовителю.

Объем и последовательность первичной и периодической поверок ТС установлены в соответствии с ГОСТ Р 8.624 при этом перечень обязательных контролируемых параметров одинаков. Первичная поверка, осуществляемая аккредитованной метрологической службой нашего предприятия, совмещается с приемо-сдаточными испытаниями.

На неопределенность результатов измерений температуры термопарами и термометрами сопротивления влияют многие факторы, основные из них это:

– случайные эффекты при измерении;
– неопределенность измерения регистрирующего прибора;
– класс допуска термопары или термометра сопротивления;
– изменение характеристики ТП или ТС за межповерочный интервал (МПИ);
– для ТП дополнительно класс точности удлинительных проводов, соединяющей термопару с регистрирующим прибором и погрешность компенсации температуры опорных спаев;

Характеристики источников неопределенности измерения температуры термоэлектрическим преобразователем представлены в таблице 3. Бюджет неопределенности составлен в соответствии с Руководством по выражению неопределенностей и нормативными документами.

Вклад случайных эффектов, характеристики нестабильности измеряемой температуры и теплового контакта со средой в расчетах не учитывались, исходя из того, что эти величины зависят от условий применения.

Выбор измерительного тока также влияет на точность измерения температуры. Поскольку ЧЭ изготовлен из очень тонкой проволоки или пленки, даже малый ток может вызвать существенный нагрев ЧЭ. Во избежание значительного увеличения погрешности из-за нагрева ЧЭ измерительным током для 100-омных ТС рекомендуется использовать токи 1 мА и ниже. В этом случае погрешность не превысит 0,1 °С. Для снижения эффекта нагрева ЧЭ иногда используется импульсный измерительный ток.

Зависимость сопротивления и температуры

Сопротивление идеальных полупроводников (количество дырок и носителей заряда одинаково) в зависимости от температуры может быть представлено следующей формулой

R(T) = A exp(b/T)

где A, b – постоянные, зависящие от свойств материала и геометрических размеров.

Однако, сложная композиция и неидеальное распределение зарядов в термисторном полупроводнике не позволяет напрямую использовать теоретическую зависимость и требует эмпирического подхода. Для NTC термисторов используется аппроксимационная зависимость Стейнхарта и Харта

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)3

где T – температура в К;

R – сопротивление в Ом;

a,b,c – константы термистора, определенные при градуировке в трех температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 С.

Стеклянный термистор.

Типичный 10 кОм-ый термистор имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 С близкие к следующим значениям:

• a = 1,03 10-3
• b = 2,93 10-4
• c = 1,57 10-7

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, т.е. все датчики определенного типа будут иметь одну и ту же характеристику в пределах установленного производителем допуска. Лучший возможный допуск, как правило, ±0,05 С в диапазоне от 0 до 70 С. Бусинковые термисторы не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки.

Градуировка термисторов может осуществляться в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные пробирки. Обычно для градуировки и вычисления констант проводится сличение термистора с образцовым платиновым термометром.

В диапазоне от 0 до 100 С сличение проводится в точках с интервалом 20 С. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1 –5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта:

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)2 + d(lnR)3

Могут также использоваться реперные точки: тройная точка воды (0,01 С), точка плавления галлия (29,7646 С), точки фазовых переходов эвтектик и органических материалов.

Для градуировки нескольких термисторов они могут быть соединены последовательно, так чтобы через них проходил одинаковый ток

При градуировке и использовании термисторов важно учитывать эффект нагрева измерительным током. Для 10 кОм – ого термистора рекомендуется выбирать токи от 10 мкА (погрешность 0,1 мК), до 100 мкА (погрешность 10 мК)

Для начала определимся с таким типом радиодеталей, как термисторы (или, как их еще называют – терморезисторы). Они представляют собой полупроводниковый элемент, у которого меняется сопротивление в зависимости от температуры. Эта зависимость может быть:

1. Прямой(чем больше температура, тем выше сопротивление) – это тип PTC (от англ. Positive Temperature Coefficient, то есть позитивный/положительный температурный коэффициент). Альтернативное название “позисторы”.
2. Обратной(сопротивление увеличивается при уменьшении температуры и наоборот) – это тип NTC (от англ. Negative Temperature Coefficient, то есть негативный/отрицательный температурный коэффициент).

Терморезисторы часто разделят по диапазонам рабочих температур:

• Низкотемпературные (ниже 170 К);
• Среднетемпературные (170-510 К);
• Высокотемпературные (свыше 510 К).

Обозначение термистора указано на рисунке ниже.

Устройство термистора.

Инструкция, руководство по эксплуатации термопреобразователей сопротивления

• Инструкция термосопротивления TCМr (ТСПr)-К0
• Инструкция термосопротивления ТСМr (ТСПr)-К1И
• Инструкция термосопротивления ТСМr (ТСПr)-К2
• Инструкция термосопротивления ТСМr (ТСПr)-К3
• Инструкция термосопротивлений TСМr (ТСПr)-К4/K4.1
• Инструкция термосопротивления ТСМr (ТСПr)-К5
• Инструкция термосопротивления ТСМr (ТСПr)-К9
• Инструкция термосопротивления ТСМ (ТСП)-К1У
• Инструкция термосопротивления ТСМ (ТСП)-К2Т
• Инструкция термосопротивления ТСМ (ТСП)-К2Ф
• Инструкция термосопротивления ТСМ (ТСП)-К3Р
• Инструкция термосопротивления ТСМ (ТСП)-К4Р
• Инструкция термосопротивления TCМ (ТСП)-K10

Какое сопротивление термистора и ток смещения следует использовать

Термисторы классифицируются по величине сопротивления, измеренной при комнатной температуре окружающей среды, которая считается 25° C. Устройство, температуру которого необходимо поддерживать, имеет определенные технические характеристики для оптимального использования, как определено производителем. Они должны быть определены до выбора датчика. Поэтому важно знать следующее

Каковы максимальные и минимальные температуры для устройства

Термисторы идеально подходят для измерения температуры в одной точке, которая находится в пределах 50 ° C от температуры окружающей среды. Если температура слишком высокая или низкая, термистор не будет работать. Хотя есть исключения, большинство термисторов работают лучше всего в диапазоне от -55 ° C до + 114 ° C.

Поскольку термисторы являются нелинейными, то есть
значения температуры и сопротивления изображены на графике в виде кривой, а не
прямой линии, очень высокие или очень низкие температуры регистрируются
неправильно. Например, очень небольшие изменения при очень высоких
температурах будут регистрировать незначительные изменения сопротивления,
которые не приведут к точным изменениям напряжения.

Каков оптимальный диапазон термисторов

В зависимости от тока смещения от контроллера каждый термистор имеет оптимальный полезный диапазон, то есть диапазон температур, в котором небольшие изменения температуры точно регистрируются.

В таблице ниже приведены наиболее эффективные диапазоны температур для термисторов с длиной волны при двух наиболее распространенных токах смещения.

Лучше всего выбрать термистор, где заданная температура находится в середине диапазона. Чувствительность термистора зависит от температуры. Например, термистор может быть более чувствительным при более низких температурах, чем при более высоких температурах, как в случае с термистором TCS10K5 10 кОм длины волны. В TCS10K5 чувствительность составляет 162 мВ на градус Цельсия в диапазоне от 0 до 1° C, и 43 мВ / °C в диапазоне от 25 до 26 ° C, и 14 мВ ° C в диапазоне от 49 до 50 ° C. C.

Каковы верхний и нижний пределы напряжения на входе датчика регулятора температуры

Пределы напряжения обратной связи датчика к регулятору температуры устанавливаются производителем. В идеале следует выбрать комбинацию термистора и тока смещения, которая создает напряжение в пределах диапазона, разрешенного регулятором температуры.

Напряжение связано с сопротивлением по закону Ома. Это уравнение используется для определения того, какой ток смещения необходим. Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками и для этого тока смещения записывается как:

V = I _BIAS x R

Где: V — напряжение, в вольтах (В) I _BIAS — ток, в амперах или амперах (A) I _BIAS — постоянный ток, R — сопротивление, в Ом (Ом)

Контроллер генерирует ток смещения для преобразования сопротивления термистора в измеряемое напряжение. Контроллер принимает только определенный диапазон напряжения. Например, если диапазон контроллера составляет от 0 до 5 В, напряжение термистора должно быть не ниже 0,25 В, чтобы электрические помехи на нижнем конце не мешали считыванию, и не должно превышать 5 В для считывания.

Предположим, что используется вышеуказанный контроллер и термистор 100 кОм, такой как TCS651 длины волны, и температура, которую необходимо поддерживать устройству, составляет 20° C. Согласно спецификации TCS651, сопротивление составляет 126700 Ом при 20 ° C. Чтобы определить, может ли термистор работать с контроллером, нам нужно знать полезный диапазон токов смещения. Используя закон Ома, чтобы решить для I _BIAS , мы знаем следующее:

V / R = I _BIAS

0,25 / 126700 = 2 мкА — нижний предел диапазона 5,0 / 126700 = 39,5 мкА — верхний предел

Да, этот термистор будет работать, если ток смещения регулятора температуры можно установить в диапазоне от 2 мкА до 39,5 мкА.

При выборе термистора и тока смещения лучше всего выбрать тот, в котором развиваемое напряжение находится в середине диапазона. Входной сигнал обратной связи контроллера должен быть под напряжением, которое выводится из сопротивления термистора.

Поскольку люди наиболее легко относятся к температуре, сопротивление часто нужно менять на температуру. Наиболее точная модель, используемая для преобразования сопротивления термистора в температуру, называется уравнением Стейнхарта-Харта.

Типовые конструкции платиновых термосопротивлений

Производители применяют различные инженерные решения при выпуске продукции этой категории. Для уточнения на стадии сравнения можно изучить официальную сопроводительную документацию либо запросить необходимые данные на сайте компании.

Типовые конструкции ТС

Типичные конструкции датчиков из платины

Чем отличается платиновый термометр сопротивления (ТСП) от аналогов

Чтобы понять чем обусловлена высокая популярность такого вида приборов, стоит пару слов сказать о принципе действия всех вариантов. Термометры сопротивления предназначены для подключения к измерительному оборудованию и для непосредственного замера уровня тепловой энергии. Считывание показаний осуществляется за счет изменений чувствительного элемента. Им является проволока или пленка из металла с известной зависимостью уровня электрического сопротивления от количества тепла.

Согласно действующим стандартам для изготовления чувствительного элемента может использоваться никель, медь и платина. Последний материал наилучшим образом подходит для решения производственных задач. Так, платиновый термометр сопротивления (ТСП) проявляет высокие показания стабильности и надежности при температуре до 600 градусов Цельсия.

Почему термопреобразователи сопротивления стоит покупать именно у нас

Рассматриваемые приборы заслужили высокую востребованность неслучайно. Их популярность объясняется тем, что термопреобразователь сопротивления обладает отличной взаимозаменяемостью, а также высокой линейностью. Это значит, что при необходимости установки нового прибора, повторная калибровка оборудования не потребуется.

Обратившись к нашим специалистам, вы можете с легкостью купить комплект термопреобразователей, каждый из которых будет отвечать высоким требованиям качества, стабильности и надежности работы. НПП «Прома» обладает широкой географией поставок термопреобразователей и на протяжении последних 20 лет с успехом обслуживает ведущие отечественные заводы. Заказывая продукцию у нас, вы получите лучшее предложение по соотношению качества и стоимости. Мы уверены в надежности предлагаемых изделий, так как работаем с ними в собственном конструкторском бюро, а также производим их на новейшем технологичном оборудовании.

Разновидности датчиков температуры ТСМ

Компания выпускает модификации термопреобразователей с медным ЧЭ от ТСМ035 до ТСМ165. Изделия применяются для постоянного замера температуры:

• твердых;
• газообразных;
• жидких;
• агрессивных;
• неагрессивных сред.

Датчики имеют простую конструкцию, невысокую стоимость изготовления. При этом изделия качественные и надежные. Обладают приемлемой эксплуатационной долговечностью.

Основные техпараметры датчика температуры ТСМ

Термопреобразователи характеризуются следующими техническими параметрами:

• диапазон T°С, от -50°С до +180°С.
• класс допуска, A, B, C;
• показатель тепловой инерции, от 1 до 180;
• защитная арматура: латунь, сталь, медь М1.

Компания также выпускает датчики температуры ТСМУ имеющие унифицированный выходной сигнал. Цена на них выше, чем стандартных ТСМ.

Сферы применения

Одноканальные медные термопреобразователи используются для измерения температур в пищевой промышленности при производстве, стерилизации продукции. По взрывозащите такие датчики имеют обычное и специальное исполнение.

В системах вентиляции, электрощитовых, хранилищах, для контроля и регулировки температуры при технологических процессах используются ТСМ 302. Средний срок службы термопреобразователей сопротивления свыше 5 лет.

Также предлагаем Вам ознакомиться:

Компания НПП «Прома» является одним из ведущих производителей продукции для автоматизации промышленных производств в города России: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Казань, Челябинск, Омск, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Волгоград, Краснодар, Рязань.

Преимущества заказа в НПП «ПРОМА»

Если вы желаете приобрести комплект платиновых термометров по разумной цене, будучи уверенным в его качестве, обращайтесь в нашу компанию. Собственное конструкторское бюро позволяет нам предлагать только лучшие решения для современных производств. Многолетний опыт работы и доверие лучших заводов и предприятий является надежной гарантией соответствия всем заявленным параметрам поставляемых изделий. Богатый выбор разнообразных модификаций позволит выбрать то оборудование, которое будет соответствовать всем потребностям и поможет решить производственные задачи максимально эффективно.

Мы имеем широкую географию поставок и по вашему заказу отгрузим продукцию в любую точку Российской Федерации. Если у вас есть какие-либо вопросы по выбору и использованию предлагаемых изделий, обращайтесь за бесплатной подробной консультацией к нашим специалистам.

Какие бывают термпопары ?

По количеству чувствительных элементов термосопротивления бывают :

—  с одним элементом (стандартное исполнение);
—  с двумя чувствительными элементами.

По исполнению коммутационной головки термопары бывают :

— с пластмассовой головкой (исполнение по умолчанию) ;
— с металлической головкой (при заказе в конце марки датчика добавляется код  МГ) ; 
— с увеличенной пластмассовой головкой (при заказе в марке к модели добавляется код Л ) ;
— с увеличенной металлической головкой (при заказе в марке к модели добавляется код Л и в конце марки датчика добавляется код МГ) .
Увеличенная головка применяется для встраивания в датчик нормирующего преобразователя тока НПТ, что превращает обычную термопару в преобразователь температуры с токовым выходом 0..20 или 4..20 мА. 

Где используются

Терморезисторы активно применяются в разных сферах, тесно связанных с электроникой. Они особенно важных при реализации процессов, зависящих от правильности настройки температурного режима. Такой подход актуален для компьютерных технологий, устройств передачи информации, высокоточного промышленного оборудования и т. д.

Распространенный способ применения терморезисторов — ограничение токов, возникающих в процессе пуска аппаратов. При подаче напряжения к БП конденсатор быстро набирает емкость, что приводит к протеканию повышенного тока. Если не ограничить этот параметр, высок риск повреждения (пробоя) диодного моста.

Для защиты дорогостоящего узла применяется термистор — элемент, ограничивающий ток в случае резкого нагрева. После нормализации режима температура снижается до безопасного уровня, и сопротивление термистора возвращается до первоначального уровня.

Ваши впечатления от статьи
Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

Терморезистор — полупроводниковый элемент, который в зависимости от вида меняет сопротивление при росте/снижении температуры. Сегодня выделяется два вида изделий: Термисторы — детали с негативным температурным коэффициентом (NTC). Их особенность состоит в падении сопротивления при росте температуры.

Позисторы — элементы, имеющие «плюсовой» температурный коэффициент (PTC). В отличие от прошлого вида, при повышении T сопротивление, наоборот, растет. В зависимости от типа полупроводника при его производстве применяются разные элементы. Как отмечалось, при создании резистивных элементов используются оксиды, халькогениды и галогениды различных металлов, а конструктивное исполнение может меняться в зависимости от сферы назначения.

www.radioradar.net

www.volt-info.ru

www.elektrikexpert.ru

www.temperatures.ru

www.remotvet.ru

Предыдущая
РезисторыЧто такое фоторезистор?
Следующая
РезисторыКак прочитать обозначение (маркировку) резисторов

Термосопротивление с коммутационной головкой платиновые компактные ТС105

• ТC-105

• ТС105 (160-320)

• ТС105 (400-800)

• Технические характеристики и габариты
• Описание и фотографии

Технические характеристики датчиков с головкой ТС105 Pt100

Фотографии термосопротивления платиновых с головкой ТС105 Pt100

Краткая справка

ООО «Скат» зарегистрирована 14 ноября 2017 г. регистратором ИНСПЕКЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНОЙ НАЛОГОВОЙ СЛУЖБЫ ПО Г. БЕЛГОРОДУ. Руководитель организации: директор Малеев Виталий Сергеевич. Юридический адрес ООО «Скат» — 309540, Белгородская область, город Старый Оскол, площадка Строительная Проезд Ш-5 (Станция Котел П, здание 15.

Основным видом деятельности является «Торговля оптовая санитарно-техническим оборудованием», зарегистрировано 15 дополнительных видов деятельности. Организации ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «СКАТ» присвоены ИНН 2762535662, ОГРН 9327618051173, ОКПО 10172868.

Организация ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «СКАТ» ликвидирована 19 августа 2019 г. Причина: Исключение из ЕГРЮЛ юридического лица в связи наличием в ЕГРЮЛ сведений о нем, в отношении которых внесена запись о недостоверности.