Czym charakteryzują się rezystory termometryczne?

MATERIAŁ ZEWNĘTRZNY

Rezystory termometryczne są najważniejszymi elementami czujników rezystancyjnych, ponieważ to właśnie one odpowiadają za „wykrycie” zmiany temperatury. Z czego wykonane są tego rodzaju rezystory i dlaczego są używane do tak wielu zastosowań?

Rezystory termometryczne – budowa

Standardowe rezystory termometryczne są zbudowane z:

• ceramicznej osłony,
• niewielkiej ilości przewodnika, najczęściej metalu, osłoniętego ceramiczną powłoką,
• przyłączy.

Oczywiście różni producenci tego typu układów korzystają z własnych rozwiązań czy patentów. Tym niemniej najważniejszą częścią najpopularniejszych rezystorów termometrycznych jest metalowa spirala nawinięta na ceramiczny rdzeń lub metalowa powłoka napylona na ceramiczną płytkę. Te pierwsze, ze spiralą, noszą nazwę sensorów drutowych. Te drugie to sensory cienkowarstwowe. Najczęściej spotykanym rodzajem przyłącza jest w obydwu przypadkach standardowe łączenie za pomocą dwóch niewielkich drutów, podobnych do tych stosowanych w montażu przewlekanym. Istnieją również termorezystory cienkowarstwowe SMD umieszczane na płytkach drukowanych PCB techniką montażu powierzchniowego.

Rezystory termometryczne – zasada działania

Zasada działania rezystora termometrycznego jest dosyć prosta i opiera się na zjawisku polegającym na tym, że oporność metali lub półprzewodników zmienia się pod wpływem temperatury. Czyli wzrost lub spadek temperatury powodują – w zależności od zastosowanego materiału – wzrost lub spadek oporności. Wystarczy podłączyć do czujnika wyposażonego w taki rezystor odpowiednie urządzenie pomiarowe, aby poznać zmianę oporu, a co za tym idzie – temperatury.

Nietrudno się jednak domyślić, że rdzeń rezystora termometrycznego powinien posiadać odpowiednie właściwości. Innymi słowy, nie każdy pierwiastek metaliczny będzie odpowiedni do tego, aby umieścić go w rezystorze. W praktyce oznacza to, że taki metal powinien:

• mieć relatywnie wysoki opór właściwy,
• zachowywać swój stan skupienia nawet w wysokich temperaturach,
• być odporny na korozję czy drgania,
• posiadać możliwie niską histerezę, co w praktyce oznacza brak zależności aktualnego pomiaru od obecności wcześniejszych pomiarów,
• mieć odpowiedni temperaturowy współczynnik rezystancji, tak aby każda zmiana temperatury powodowała stałą, przewidywalną i proporcjonalną zmianę oporu.

Niektóre z tych warunków są spełniane m.in. przez nikiel oraz miedź, tym niemniej zdecydowanie najlepszym wyborem do rezystorów termometrycznych jest platyna, która spełnia w zasadzie wszystkie wyżej wymienione warunki.

Poza tym należy pamiętać o dwóch ważnych, dodatkowych kwestiach:

• rezystory termometryczne mogą różnić się od siebie dokładnością pomiaru. I to nawet w sytuacji, gdy wykonane są z takiego samego materiału. Na przykład platynowy sensor oznaczony jako Pt1000 jest dokładniejszy od Pt500. Liczba znajdująca się obok symbolu pierwiastka oznacza nominalną wartość rezystancji (w omach) w temperaturze 0°C. Im wyższy nominalny opór, tym dokładniejszy pomiar,
• czynnikiem, który ma wpływ na dokładność pomiaru, jest także rodzaj połączenia czujnika z urządzeniem pomiarowym. Przyjmuje się, że w większości przypadków wystarczy układ dwuprzewodowy. Jeżeli jednak zależy nam na jak najdokładniejszym pomiarze, należy zdecydować się na połączenie trzy- lub nawet czteroprzewodowe.

Wysokiej jakości rezystory termometryczne o różnym zastosowaniu i dokładności pomiaru dostępne są w sklepie JUMO.PL.