Spin_vent

Pro snímání teploty je možné využít také teplotní závislost předního napětí přechodu pn. Teplotní koeficient diody nebo tranzistoru s bází připojenou na kolektor je přibližně 2 ... 2,5°mV/°C, tato závislost je prakticky lineární.

Výhodou odporových snímačů je především možnost dosáhnout vyšší změnu výstupního napětí. Odporové snímače se používají v můstkovém zapojení, u kterého se bod vyvážení můstku nemění s°napájecím napětím. Tato výhoda se uplatní především při hlídání mezní teploty pomocí komparátoru. Výrazně se omezí vliv změn napájecího napětí na teplotu, při které komparátor překlápí.

Za nevýhodu křemíkových odporových snímačů se považuje jejich nelinearita. Vhodným zapojením je však možné jeví vliv výrazně potlačit. Úvaha je jednoduchá: Jestliže vytvoříme dělič napětí, ve kterém je jeden rezistor pevný (R1) a druhý teplotně závislý (Rt), bude výstupní napětí U2 dáno známým vztahem:

U2 = U1 * Rt /(R1 + Rt) nebo U2 = U1 * R1 /(R1 + Rt)

Protože se hodnota Rt vyskytuje ve jmenovateli, je zřejmé, že závislost výstupního napětí na teplotě nebude lineární, ani kdyby se Rt měnil s teplotou lineárně. Při zvyšování teploty se zvyšuje celkový odpor děliče, tím klesá proud děličem a tudíž i výstupní napětí. Jestliže se teplotní koeficient s teplotou zvyšuje, jak tomu je u snímačů KTY81, lze dosáhnout stavu, kdy se v určitém rozsahu teplot bude závislost výstupního napětí na teplotě blížit přímce.

Pro vyšetřování tohoto případu použijeme údaje z katalogového listu a tabulkový kalkulátor Excel. Nejprve vytvoříme graf závislosti odporu na teplotě např. pro rozsah 0 ... 100°C.

Pro jmenovitý průběh odporu vložíme polynomickou spojnici trendu 2. řádu a necháme zobrazit rovnici regrese. Hodnota spolehlivosti R udává, že proložení touto křivkou je dostatečně přesné.

Rt = 0,0375 * t2 + 13,878 * t + 1629,7 [Ω]

obecně

Rt = a2 * t2 + a1* t + a1 [Ω]

Tento vztah do vzorce pro výpočet výstupního napětí, uvedeného výše. Když tento vzorec derivujeme, dostaneme teplotní koeficient pro závislost výstupního napětí na teplotě. Ten se od nízkých teplot zvyšuje a od určité teploty začne klesat. Maxima dosáhne při určité střední teplotě ts. Derivací vztahu pro teplotní koeficient dostaneme vztah pro hodnotu tohotu maxima pro zvolenou hodnotu R1. Získaný vztah můžeme upravit a dostaneme výraz pro hodnotu R1 při zvolené střední teplotě ts.

R1= 3*a2*ts*ts + 3*a1*ts + (a1*a1/a2) - a0

Po dosazení vyjde:

R1= 3*0,0375 * ts2 + 3*13,878 *ts + (13,8782 / 0,0375) - 1629,7 = 5869,22 Ω

Podle grafů z katalogového listu můžeme zjistit, že při proudu snímačem pod 1 mA nedochází k výraznému ovlivnění hodnoty odporu. Při napájení ze stabilizovaného zdroje 12 V můžeme proto použít dělič 10 kΩ / 12 kΩ. Podle Théveninovy poučky bude mít tento zdroj napětí naprázdno U1 = 6,545 V a vnitřní odpor 5455 Ω. Tato hodnota je blízká vypočtené.