19.06.2017

Wybrane elementy elektroniczne

Rezystory NTC • Czujniki temperatury – Rezystancja nominalna • 20Ω ÷ 40MΩ (typ 2kΩ ÷ 40kΩ)

– Współczynnik temperaturowy -2÷-5% [%/K] – Max temperatura pracy 120÷200 (350) [ºC] – Współczynnik B 500÷20000 [K]

  RT  RT 0 exp B 1  1   T0     T

Rezystory NTC Stosowane są do ograniczenia prądu załączania( surge current) • rezystancja w 25ºC 120÷0,5[Ω] • maksymalny prąd 0,3 ÷30[A] • max. Rezystancja przy max. prądzie 0,9 ÷0,01[Ω] Włączane są w szereg z obciążeniem dla ograniczenia prądu rozruchu np.. Prostowników, silników, żarówek. Temperatura pracy wynosi ok.. 150 [ºC]

1

19.06.2017

CTR (critical temperature resistor)

Stosowane jako czujniki przekroczenia określonej temperatury.

Czujniki temperatury • Termistory NTC (-2÷-5 [%/K])

• Termometry metalowe (+0,39;0,64;0,42 [%/K] odpowiednio Pt, Ni, Cu) znacznie bardziej liniowe i pokrywają większy zakres temperatur Najpopularniejsze to Pt100, Pt500 i Pt1000





RT  R0 1  0.0039083  t[C ]  0.5775 10 6  t 2 ; t[C ]

Rezystancyjne czujniki temperatury

2

19.06.2017

Termopary

(siła elektromotoryczna na styku dwóch metali)

Kompensacja przez temperaturę odniesienia

Termopary kompensacja elektroniczna

Rodzaje termopar

3

19.06.2017

Termopary – siła elektromotoryczna

Czujniki temperatury • • • •

Półprzewodnikowe (poprzednie wykłady) Termistory NTC Termometry rezystancyjne (Pt100) Termopary

Ogniwo Peltiera (pompa ciepła) zjawisko odwrotne niż w termoparze TEC – thermoelectric cooler Efekt Peltiera – wydzielanie lub pochłanianie ciepła na styku dwóch materiałów w zależności od kierunku przepływającego przez nie prądu.

dQ12  12 Idt gdzie:

12   2  1

 - współczynnik Pieltiera

Przejście elektronu z metalu do półprzewodnika wiąże się z pobraniem energii z zewnątrz np. w postaci ciepła (ochłodzenie złącza)

4

19.06.2017

Ogniwo Peltiera (pompa ciepła) zjawisko odwrotne niż w termoparze

Typowe parametry: •Prąd maksymalny (1A÷20A) •Maksymalna różnicz temperatur (do 30K) •Napięcie (pojedyncze wolty)

Warystory Warystor – rezystor półprzewodnikowy o wartości rezystancji zależnej od przyłożonego napięcia. Służy głównie do zabezpieczania obwodów elektrycznych przed przepięciami. Rezystancje: - statyczna

R U  AI 

U  AI  1 I

- dynamiczna

A,  - zależą od zastosowanego materiału i geometrii warystora

r

dU  AI  1  R dI

Warystory

Przykładowa ch-ka warystora ZnO (tlenek cynku) w skali log-log

5

19.06.2017

Warystory

Stosowane do budowy materiały – ZnO (tlenek cynku) lub SiC (węglik krzemu)

Magnetorezystory

Typowe parametry (w układzie mostkowym): •Zasilanie 10V, •Rezystancja 2kΩ •Zakres pracy ±0.5kA/m •Czułość 5(mV/V)/(kA/m)

Magnetorezystor – przykład FL410 (Siemens)

6

19.06.2017

Magnetorezystory – typowa charakterystyka

Magnetorezystancyjna głowica twardego dysku

Magnetorezystancyjny izolator

Szybkość działania kilka ns Dla izolatora optycznego ułamki μs

7

19.06.2017

Czujnik Halla - Hallotron Typowe parametry: •Zasilanie 5V, 5mA •Zakres pracy ±0.1T

U y  I x Bz 

RH I x Bz d

RH – stała Halla d – grubość płytki

Galwanometryczny efekt Halla – gdy przez próbke w kierunku „x” przepuścimy prąd IX, w kierunku „z” przłyłożymy pole magnetyczne B to na kierunku „y” pojawi się napięcie.

8

19.06.2017

Czujnik Halla - Hallotron Stała Halla – dla półprzewodnika domieszkowanego danego typu, z nośnikami jednego rodzaju wynosi: A A – zależy od RH   mechanizmu Nq rozpraszania nośników Zastosowania: - pomiar kierunku i wartości pola magnetycznego (układy stabilizacji pola) - pomiar natężeń b. dużych prądów płynacych w przewodach - pomiar mocy prądów stałych i zmiennych (prąd w obw. Pomiarowym jest źródłem pola magn., prądy hallotronu jest proporcjonalny do napięcia na obciązeniu, napięcie Halla jest jest miarą mocy - rejestracja przemieszczeń, drgań itp. Do pomiarów pola magnetycznego stosuje się także tzw. Gaussotrony (zmiana rezystancji półprzewodnika wraz ze zmianą oddziaływującego pola magnetycznego).

Tensometry Tensometr – miernik naprężeń. Stosuje się rezystory, których rezystancja zależy od zmian ich kształtu.

R  

l s

Gdy przez tensometr płynie stały prąd to:

U  R  I

Tensometry Stosuje się mostkowe układy pomiarowe: RT1 jest tensometrem przytwierdzonym do mierzonej próbki, RT2 nie zależny od próbki służy do kompensacji wpływu temperatury, R3 i R4 zwykłe rezystory. Rodzaje tensometrów:

RT  k RT k – stała tensometru  - wydłużenie względne

- drucikowe (odporne na wysoką temperaturę) - foliowe (folia metalowa) – najpopularniejsze - pólprzewodnikowe (wysoka stała k, delikatne)

9

19.06.2017

Tensometry

Podział tensometrów wieloosiowych ze względu na oś pomiaru

Tensometry Parametry: - baza pomiarowa – długość czujnika - rezystancja – typowo 120, 270, 350, 1000 - stała tensometryczna „k”

- zakres pomiarowy - czułość pomiarowa - dopuszczalny prąd pomiarowy - zakres temperatur pracy Mostek tensometryczny może posłużyć także do pomiarów np. ciśnienia. Wtedy tensometry są naklejone na membranę, na którą działa np. ciecz pod ciśnieniem powodująca odkształcenie membrany. W podobnym układzie (mostek umieszczony na membranie dodatkowo obciążonej masą) tensometry stosuje się do pomiarów przyspieszenia.

Czujniki gazów (np.: CO) TGS2442 – Carbon Monoxide sensor Czujnik tlenku węgla (Figaro)

10

19.06.2017

Czujniki gazów (np.: CO)

Czujniki gazów (np.: CO)

Inne czujniki 1. Wilgotności: -

rezystancyjne - pod wpływem pochłaniania wody rezystancja maleje wraz ze wzrostem wilgotności

-

Pojemnosciowe – wzrost przenikalności elektrycznej wraz ze wzrostem wilgotności dieelektryka

2. Dźwięku – mikrofony 3. Przesunięcia – czujniki potencjometryczne, indukcyjne (położenie rdzenia zmienia równowagę w mostku indukcyjnym) 4. Bezkontaktowy pomiar amplitudy drgań – czujnik indukcyjny. 5. Oraz ogromna liczba czujników optycznych!!!!!

11