Liniarizarea Caracteristicii Senzorilor de Temperatură

SENZORI DE TEMPERATURA

În domeniul masurarilor electrice, prin senzor se întelege un dispozitiv care transforma o anumita marime fizica sau chimica într-o marime electrica, aceasta din urma putând fi utilizata pentru a indica valoarea marimii masurate sau chiar pentru a controla sistemul care a generat-o. Marimea fizica poate fi lungime, greutate, presiune, temperatura, etc., cea chimica putând fi concentratia diferitelor gaze, PH-ul, etc. Pentru a putea fi folosite în echipamentele de masura, automatizare si control, semnalele generate de senzori trebuie prelucrate cu ajutorul unor circuite electronice care realizeaza asa-numita conditionare a acestora. Operatiile principale care trebuie realizate sunt filtrarea, liniarizarea si amplificarea.

1.1. Clasificarea senzorilor

O prima metoda de clasificare a senzorilor consta în separarea acestora în senzori care genereaza un semnal de iesire sub forma de tensiune sau curent - dependent de marimea de intrare si senzori carora trebuie sa li se aplice din exterior o tensiune sau un curent pentru a produce un semnal de iesire util. Primul tip de senzor este denumit ca fiind cu autoexcitatie, iar cel de-al doilea este numit cu excitatie externa. Calitatea excitatiei determina si calitatea semnalului de iesire pentru senzorii cu excitatie externa. Senzorii pot fi grupati si în functie de domeniul de aplicabilitate. Unii sunt cu functii clar dedicate, în timp ce altii pot fi utilizati pentru diverse masuratori specifice. De exemplu, senzorul de tip marca tensometrica este în realitate doar un rezistor variabil ce poate fi utilizat pentru a masura greutatea, presiunea, forta, acceleratia si deformarea, în controlul tuturor proceselor industriale, automatizarile joaca un rol din ce în ce mai important. Pentru ca o astfel de instalatie sa functioneze în siguranta, este necesar ca anumiti parametri din acel proces sa fie cunoscuti, de valorile masurate ale acestora depinzând structura comenzilor aplicate. Cel mai comun parametru industrial care trebuie masurat este temperatura.

1.2. Senzori de temperatura

Cele mai comune tipuri de senzori de temperatura sunt: termorezistentele, termocuplurile, termistoarele si senzorii integrati. Fiecare are avantaje, dezavantaje si cerinte specifice privind prelucrarea si conditionarea semnalului furnizat la iesire. Cei mai utilizati senzori de temperatura sunt termocuplurile si termorezistentele, motiv pentru care prezentam mai jos câteva detalii teoretice. Pentru o prezentare detaliata se poate consulta bibliografia propusa la finalul acestei lucrarii.

a) Termocuplurile

Termocuplul este un senzor cu cost redus, care acopera cea mai larga gama de temperatura comparativ cu alte tipuri de senzori. Nu necesita excitatie externa si este format dintr-un ansamblu de doua conductoare omogene (denumite termoelectrozi) sudate între ele. Sudura este denumita jonctiune de masurare (sau sudura calda) si se afla în mediul cu temperatura T care se doreste a fi masurata. Capetele libere, care constituie jonctiunea de referinta (sau sudura rece) se afla la temperatura mediului T0. în aceste conditii, între cele doua capete libere apare o tensiune termoelectromotoare EIC a carei valoare aproximativa este data de relatia:

(1)

Un dezavantaj al utilizarii termocuplurilor este acela ca doua termocupluri (chiar de acelasi tip constructiv) pot produce semnale de iesire mult diferite între ele. Pentru a obtine o precizie buna trebuie reluat procesul de calibrare la fiecare înlocuire a senzorului, în Tabelul 1 sunt prezentate principalele tipuri de termocupluri existente pe piata, împreuna cu caracteristicile constructive si functionale.