Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

Mikrosenzory a mikromechanické systémy 63Obrázek 0.1:Princip termočlánkuTermočlánky jsou jedněmi z nejpoužívanějších teplotních senzorů. Výhodami jsouzejména nízké náklady, široký teplotní rozsah (– 200°C až + 1760°C) [20], robustnost, rychláodezva a skutečnost, že samy o sobě nepotřebují napájecí zdroj. Nevýhodami jsou: velicemalé výstupní napětí, což je činí náchylné na šum. Navíc termočlánek funguje zároveň jakoanténa, indukuje se zejména napětí o frekvenci 50Hz z napájení, a proto je nutné přidatnízkopásmový filtr pro odstranění šumu. Výstupní napětí termočlánku není lineární steplotou, teplotní citlivost je malá a je požadován senzor na teplotní kompenzaci studenéhokonce. Termočlánky nejsou tak stabilní a přesné, jako jiné teplotní senzory, typická přesnosttermočlánku je kolem ± 1°C [21].Tabulka 5: Normalizované termoelektrické článkyTyp Materiály Rozsah [°C] U t [µV/°C]E Chromel / Konstantan -200 ÷ + 900 70J Fe / Konstantan -200 ÷ +750 56K Chromel / Alumel -50 ÷ +1250 41R Pt / Pt+Rh 0 ÷ +1450 11S Pt / Pt+Rh 0 ÷ +1450 6T Cu / Konstantan -200 ÷ +350 42Normalizovaná spojení dvou kovů ukazuje Tabulka 5. Napětí U t je zaokrouhlené a lišíse podle rozsahu, protože závislost na teplotě není zcela lineární. Hodnoty v celém rozsahulze nalézt v normách ČSN včetně aproximačního polynomu pro výpočet. K prodlouženítermoelektrického článku do místa srovnávacích spojů se používá kompenzačního vedení.Toto vedení je vyrobeno ze stejného materiálu jako příslušný termoelektrický článek svýjimkou vedení pro Pt/PtRh. Toto vedení je obvykle vyrobeno ze slitiny Cu-Ni. Při měřeníteploty termoelektrickým teploměrem je nutno udržovat konstantní teplotu srovnávacíchspojů.U termočlánků se vyskytují dva typy parazitních vlivů:a) chyby měřícího spoje – jedná se o chyby vzniklé mechanickým poškozením, stárnutímtermočlánku (oxidace, koroze) apod.b) chyba srovnávacího spoje – kompenzuje se buď konstantní teplotou srovnávacíhospoje nebo elektricky kompenzací parazitního termoelektrického napětí. Elektrickákompenzace je aktivní nebo pasivní.