Qué es el sensor termoeléctrico?
Propósito experimental:
1. Observe la estructura del termopar, familiarícese con las características de funcionamiento del termopar y aprenda a consultar la tabla de indexación del termopar.
2. Comprenda el principio y el funcionamiento del sensor de temperatura de la unión PN.
3. Obtener información acerca de NTC (coeficiente de temperatura negativo) del termistor fenómenos y características.
Segundo, el principio experimental:
Los termopares, termistores y sensores de temperatura de unión PN son sensores piroeléctricos típicos.
El principio de funcionamiento básico de un termopar es el efecto termoeléctrico. Cuando la temperatura del extremo caliente y el extremo frío son diferentes, se genera una fuerza termoelectromotriz. Al medir esta fuerza electromotriz, se puede conocer la diferencia de temperatura entre los dos extremos. Si la temperatura en un extremo es fija (generalmente el extremo frío fijo es la temperatura ambiente o 0 ° C), se puede conocer la temperatura en el otro extremo para lograr la medición de temperatura. En el probador de tipo CSY type.CSY10.CSY10A, el termopar es cobre-constantan (índice T), y el tipo CSY10B es níquel-cromo-níquel-silicio (índice K).
La unión PN semiconductora tiene muy buena linealidad de temperatura. De acuerdo con la fórmula de expresión característica de la unión PN (
), cuando se forma una unión PN, su corriente de saturación inversa está relacionada básicamente con la temperatura. El sensor de temperatura integrado de unión PN hecho de acuerdo con este principio puede mostrar directamente la temperatura absoluta K y tiene buena linealidad y precisión.Los termistores hechos de materiales semiconductores tienen una alta sensibilidad y se pueden aplicar a varios campos. El termopar generalmente tiene una buena linealidad cuando se mide temperatura alta, y el termistor es conveniente para la temperatura por debajo de 200 ° C. El termistor utilizado en este experimento es un coeficiente de temperatura negativo. El cambio en el valor de resistencia del termistor cuando cambia la temperatura hace que el voltaje de salida del circuito de conversión de voltaje / resistencia compuesto por el amplificador operacional cambie en consecuencia.
En tercer lugar, los componentes necesarios para el experimento:
Termopares, calentadores, amplificadores diferenciales, voltímetros, termómetros, sensores de temperatura integrados de unión PN, convertidores de temperatura, termistores.
Cuarto, los pasos experimentales:
1. Pasos experimentales del termopar:
1) Encienda la alimentación y ponga a cero el amplificador diferencial.
2) La entrada de doble extremo del amplificador diferencial está conectada al termopar. Como se muestra en la Figura 11, encienda el interruptor de calefacción y rápidamente ponga a cero la salida del amplificador diferencial (ajuste la perilla cero del amplificador diferencial).
3) A medida que aumenta la temperatura del calentador, observe el cambio en el voltaje de salida del amplificador diferencial. Cuando la temperatura de calentamiento ya no aumente (hasta el estado relativo de estabilidad térmica), registre la lectura del voltímetro.
4) El termopar de este instrumento está compuesto por dos termopares de cobre-constantano en serie (el instrumento experimental CSY10B es un termopar de índice K). La temperatura de unión fría del termopar es la temperatura ambiente, y la ganancia del amplificador es 100 veces. Ambos deben tenerse en cuenta al calcular el potencial termoeléctrico. Use un termómetro para leer la temperatura ambiente tn a la que se coloca la referencia del termopar.
E (t, to) = E (t, tn) + E (tn, to)
Fuerza electromotriz real = potencial medido + fuerza electromotriz corregida por temperatura
Donde E es la fuerza electromotriz del termopar, t es la temperatura del extremo caliente del termopar, a es la temperatura de la unión de referencia del termopar es 0 ° C, y tn es la temperatura a la que se encuentra el extremo de referencia del termopar. Consulte la tabla de indexación de termopar de cobre-constantan o la tabla de indexación de termopar de níquel-cromo-níquel silicio para encontrar la temperatura final de calentamiento t.
2. Pasos del sensor de temperatura de unión PN:
1) Conecte el sensor de temperatura de la unión PN como se muestra en la Figura 12.
2) Encienda el calentador y observe el cambio en la representación del voltaje cuando la temperatura aumenta; Apague el calentador para detener el calentamiento y observe el cambio de voltaje cuando baje la temperatura. Registre las observaciones anteriores y analice la causa de acuerdo con el circuito.
3. Etapas experimentales del termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo):
1) Observe el termistor montado en el sobre en la viga en voladizo y alinee el termistor como se muestra en la Figura 13.
2) Encienda el calentador y observe el aumento de temperatura y la caída de temperatura de la salida del voltímetro del convertidor de temperatura. Registre lo anterior y analice la causa de acuerdo con el circuito
Cinco, nota:
1. Antes del experimento, verifique si el parche experimental está intacto. Al conectar el circuito, intente usar un cable de conexión más corto para evitar la interferencia.
2. Enchufe el cable de conexión en el conector para garantizar un buen contacto. No tire de la cola del cable de conexión con fuerza para evitar romper el cable dentro del cable.
3. No cortocircuite la fuente de alimentación regulada a tierra. La tierra de todos los circuitos de la unidad debe estar conectada a la tierra eléctrica.
4. Debido a que el factor de amplificación del amplificador diferencial es ≈100 veces en el instrumento, el potencial termoeléctrico amplificado por el amplificador diferencial no es muy preciso, por lo que la temperatura final caliente obtenida al buscar la tabla también es una aproximación.
5. El voltímetro digital de tres y medio debe estar en 2V.
