Кремниевые датчики температуры

Измерение температуры с помощью кремниевых датчиков представляет особый интерес в случае массового применения, так как они значительно дешевле других датчиков и имеют большой температурный коэффициент.

Рис. 2.3.1. Характеристика кремниевого датчика температуры.

Недостатками кремниевых датчиков являются меньший диапазон измеряемых температур и большая нелинейность. Однако для определенных применений эти недостатки имеют второстепенное значение.

На рис. 2.3.1 приведена характеристика кремниевого датчика температуры. Она довольно точно соответствует следующему квадратичному уравнению:

,

где – сопротивление температуры Т( , сопротивление при эталонной температуре ,

Рис. 2.3.2. Схема, линеаризующая характеристику кремниевого датчика

температуры в диапазоне измерений ().

- разность температур ( , –температурные коэффициенты с типичными значениями 0,78* и 1,84* соответственно.

Для более точных измерений с помощью кремниевого датчика температуры его квадратичная характеристика должна быть линеаризована. Проще всего это достигается включением не зависящего от температуры сопротивления параллельно кремниевому датчику, если схема питается постоянным током. При питании постоянным напряжением включается последовательно с датчиком (рис. 2.3.2). Измеряемое напряжение рассчитывается следующим образом:

для I=const,

для U=const.

В результате преобразования уравнений получает­ся выражение для линеаризирующего сопротивле­ния :

,

где

Сопротивление зависит, зависит, таким образом, от вы­бора средней температуры . Величина сопротивления одинакова как при постоянном токе, так и при постоянном напряжении.

Пример

Датчик температуры типа KTY 81 должен быть линеаризован для средней температуры 25

При

На рис. 2.3.3 изображена полная схема формиро­вания измерительного сигнала для кремниевого дат­чика KTY 81. Датчик размещен в плече измеритель­ного моста, состоящего из резисторов . Резистор служит для линеаризации датчика Из­мерительный мост питается напряжением 2,7 В, ста­билизированным с помощью диода Зенера. Это на­пряжение выбрано таким малым, что измерительный ток не превышает 1 мА во избежание возникновения заметных погрешностей из-за самонагрева. Чувстви­тельность измерительного моста составляет 4 мВ/°С и повышается усилителем до 50 мВ/°С на выходе. В диапазоне измерений О...100°С в этом случае полу­чается аналоговый сигнал от 0 до 5 В.

Приведенная на рис. 2.3.4 схема формирования сигнала дает на выходе импульс напряжения, дли­тельность которого зависит от температуры. Диапазон измерений от —28 до +99°С линеаризируется

Рис. 2.3.3. Измерительная схема для кремниевого датчика

температуры KTY 81 ( )

с помощью двух резисторов и , включенных последовательно с кремниевым датчиком.

Поиск по сайту: