Samenvatting Labportfolio fysica sem 1

T-SENSOREN
1. Bimetaalthermometer
- 2 strookjes metaal aan elkaar gebonden
 Verschillende uitzettingscoëfficiënt
 Invar (legering met zeer lage uitzettingscoëfficiënt)
 Zink
 Uitzetting bij T-verhoging
 Strookjes zijn even lang 0°C  bimetaal is recht
 Bij opwarming: zink zet harder uit dan invar  bimetaal trekt krom
 Bevestigde wijzer verplaatst zich langs een schaalverdeling
- Eenvoudig
- Goedkoop
- Niet nauwkeurig
- Wordt gebruikt voor T-bewaking
 Thermostaten
 Thermische beveiliging
 Niet geschikt voor nauwkeurige metingen
2. Thermistor of NTC
- Halfgeleider (Si, Ge, GaAs, InSb, C, NiO,…)
 Overgangsmetalen uit groep IVa
 Verbindingen tss IIIa en Va
 Sommige metaaloxiden
- Weerstand halfgeleider daalt bij stijgende T
∆E
 R = R0 e( 2 kT )
 k = constante van Boltzman
 ∆E = “band-gap”  energieverschil dat e- moeten overwinnen voor de
geleiding
 Zo sterk dat T-verandering van 0,001°C reeds merkbaar is
1 dR
 TC = temperatuurscoëfficiënt: .  TC = omgekeerd evenredig met T
R dT
 nadeel!
- Voordelen
 Goedkoop
 Grote, duidelijk detecteerbare ∆R bij kleine ∆T
- Nadelen
 Slecht reproduceerbaar
 Bijna onmogelijk om 2 identieke NTC’s te maken
 Verschil van type tot type
 Verschillen tussen individuele exemplaren van hetzelfde type
 Veel warmteontwikkeling  verstoort metingen
 Grote weerstand met stroom door
 Warmtecapaciteit van gemeten voorwerp
 Nog altijd niet nauwkeurig genoeg
 Wel voor thermostatisch bad (grote warmtecapaciteit  makkelijk aan te passen)
 Eenvoudig terug ijken met instel-potentiometer
 Thermostaat reageert op T-veranderingen van 0,001°C

, - Uitvoeringen
 Kleine schijfjes halfgeleider met 2 draden in keramisch omhulsel
 Klein stukje halfgeleider met 2 draadjes (pareluitvoering)
 Hars in een metalen omhulsel met schroefdraad om aan toestellen te bevestigen
 Halfgeleider in een dunne, buisvormige huls voor gebruik in vloeistoffen
- Opmerkingen
 In elektronica: stroombegrenzing door andere componenten, T-compensatie in
schakelingen
 Er zijn ook materialen met een sterke weerstandsverhoging bij stijgende T  PTC
 Dezelfde toepassingen
 Nog hogere TC, maar slechts in klein T-gebied
3. Pt-100
- R in een metaal stijgt met T-stijging
- R in Pt-100 stijgt amper
 RPt-100 = R0 + a.∆T + b.∆T2
 b.∆T2 is meestal te verwaarlozen
 Kleinere specifieke weerstand
 Veel kleinere TC
- Toch voordelen
 Platina kan zeer zuiver gemaakt worden  grote reproduceerbaarheid
 TC in deze sensoren in altijd hetzelfde
 Zeer fijne draden uit platina
 R volstaat net om niet door te branden
 Mogelijk om stukjes af te knippen met exact geweten R
 Opgerold een perfecte T-sensor
 Weinig opname van warmte (lage R)
 Uiterst gevoelige en geschikte sensor
 Geen verstoring van T
- Pt-100
 Fijne Pt-draad met R = 100 Ω bij T = 0°C
 TC varieert licht met T  met elke Pt-draad hetzelfde
- Pt-1000
 Fijne Pt-draad met R = 1000 Ω bij T = 0°C
- Aansluiting
 Enkel R van het Pt-draadje meten (niet die van de andere aansluitdraden)
 4-puntsmethode
 Methode
 4 aansluitdraden
 Draden 1 en 2: constante stroom over opgerolde Pt-draadje
 Draden 3 en 4: meten van de spanning op Pt-draad
 R = U/I
 Opmerkingen
 I moet klein zijn  opwarming vermijden
 Voltmeter moet een hoge inwendige R hebben
o Er mag geen stroom door draden 3 en 4 lopen
 Duur materiaal
o Erg nauwkeurige elektronica
o Geheel in behuizing met meerdere draden
 Aansluitdraden kunnen verschillen
o Aan klemmen verbinden
o Via stekkers verbinden