Оглавление:
Недавно возникла необходимость снять характеристики термистора NTC. Как известно, термисторы NTC имеют два важных параметра – значение сопротивления при 25C и коэффициент B. Первое проверяется просто, но для подсчета B необходимо иметь измерения сопротивления при разных температурах – обычно 25C и 85C, но не обязательно. И лучше знать эту константу заменяя термистор, чтоб позже измеренные температуры не были сильно разбросаны.
Мы взяли шесть разных электронных приборов, использующих термопару K, но с самого начала было ясно, что их показания различаются. Какому же именно из них доверять? Выбор был следующим: Aneng AN8009, Richmeters 409B, Sanwa PC510a, EnergyLab VC97, Chauvin Arnoux MAX2000, TM-902C – самый дешевый, из Китая, стоит копейки.
Измерения температуры термопарой K
Для контроля был взят точный лабораторный ртутный термометр с диапазоном от 0C до 50C, шаг 0,2C. Это и будет контрольная точка, относительно которой проведем измерения температуры термопары K – сравнение датчиков различных мультиметров.
Для опытов сделаем небольшую камеру из картонной коробки, укутанную пеной, в которой закрыли все термопары и ртутный термометр. В течение часа температура выровнялась и стабилизировалась, а затем пришло время сравнения показаний:
- Ртутный 23,0C
- AN8009 23,0C
- 409B 21,0С
- PC510a 23,0С
- VC97 22,0C
- MAX2000 23,0С
- ТМ -902C 24,1C.
Выиграл MAX2000, потому что показал точно 23,0C. Каждый мультиметр измерял термопарой, которая поставлялась с ним от завода.
Измерения высокой температуры термопарой
В дальнейших измерениях больше нельзя было использовать ртуть ввиду высоких температур, поэтому эталонной точкой стал MAX2000.
Подготовим нагревательную плиту в виде перевернутого утюга и проверим тепловизором распределение температуры, чтоб правильно выбрать область измерения. Установим все термоэлементы и прижмём их куском жаростойкой пены сверху и грузом. Все это для обеспечения равных условий измерения для всех термопар.
Проверку делали в диапазоне температур до 160 градусов.
Результаты измерений сведены в электронную таблицу, но было очевидно сразу, что TM-902C и Richmeters 409B не могут обеспечить слишком высокую точность (мягко говоря).
Во время измерений также замечено, что термопара от Aneng обладает огромной тепловой инерцией и требует длительного времени для стабилизации показаний. Вот почему с ним пришлось повторить серию измерений, но на этот раз с другой термопарой. В таблице обозначена как «AN8009 2». На графике показана ошибка измерения, выраженная в процентах в отношении эталонного мультиметра, то есть MAX2000.
Сравнение термопары с термистором
Теперь возвращаемся к термистору NTC 10k с неизвестным B и попробуем выяснить, что с ним и как. При выполнении всех операций получена следующая диаграмма: Вертикальная ось – логарифмическая шкала. Где надпись «zm.» это эмпирические данные (реальные измерения). Вот почему всё выглядит так красиво линейно. Измерения проводились каждый 1 градус. Это красная линия и теоретически рассчитанная B = 3984. Было куплено несколько подобных, затем измерили их тоже.
Как видите – теория совпала с практикой. Красная линия совпадает с серой, которая показывает измерения купленного термистора с известным B = 3984, но отличается от измерений термистора, купленного с B = 3988, или теоретической кривой для B = 3430.
Таблица параметров термопар
И напоследок приведём ещё одну полезную таблицу – параметры самих термопар:
Тип | Обозначение | Материал положительного электрода | Материал отрицательного электрода | Диапазон измерений,
°С |
Пределы отклонений, °С | Класс
допуска |
J | ТЖК | Железо, Fe | Константан, Cu-Ni
(55% Cu) |
0…333
333…900 |
±2,5
±0,0075Т |
2 |
K | TXA | Хромель, Cr-Ni (90,5% Ni) | Алюмель, Ni-Al (94,5 % Ni) | -250…-167
-167…+40 |
±0,015|Т |
±2,5 |
3 |
T | ТМК | Медь, Cu | Константан, Cu-Ni
(55% Cu) |
-200…-66
-66…+40 |
±0,015|Т |
±1,0 |
3 |
E | ТХКн | Хромель, Cr-Ni
(90,5% Ni) |
Константан, Cu-Ni
(55% Cu) |
-200…-167
-167…+40 |
±0,015|Т |
±2,5 |
3 |
N | ТНН | Никросил, Ni-Cr-Si-Fe-C-Mg | Нисил,
Ni-Cr-Si -Fe-C-Mg |
-250…-167
-167…+40 |
±0,015|Т |
±2,5 |
3 |
R | ТПП | Платина-Родий (13% Rh) | Платина Pt | 0…600
600…1600 |
±1,5
±0,0025Т |
2 |
S | ТПП | Платина-Родий (10% Rh) | Платина Pt | 0…600
600…1600 |
±1,5
±0,0025Т |
2 |
B | ТПР | Платина-Родий (30% Rh) | Платина-Родий (6% Rh) | 600…800
800…1800 |
±4
±0,005Т |
3 |
L | TXK | Хромель, Cr-Ni
(90,5% Ni |
Копель, Cu- Ni
(56% Cu, 44% Ni) |
-200…-100
-100…+100 |
±1,5+0,01|Т |
±2,5 |
3 |
M | ТМК | Медь Cu | Копель, Cu-Ni
(56% Cu) |
-200…0
0…100 |
±1,3+0,001|Т|
±2,5 |
– |
A1, A2, A3 | ТВР | Вольфрам-Рений, W-Re (5% Re) | Вольфрам-Рений, W-Re (20% Re) | 1000…2500 | ±0,0075Т | 3 |