ΑΣΚΗΣΗ 5: ΜΕΤΡΗΣH ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΜΕ ΘΕΡΜΙΣΤΟΡ

Transcript

1 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ημερομηνία:... /.... /... Τμήμα:..... Ομάδα: ΑΣΚΗΣΗ 5: ΜΕΤΡΗΣH ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΜΕ ΘΕΡΜΙΣΤΟΡ Για την διεξαγωγή της άσκησης θα χρησιμοποιήσουμε την παρακάτω εικονιζόμενη πλακέτα, ένα θερμίστορ τύπου NTC, μια θερμαντική ράβδο, ένα δοχείο βαθμονόμησης, και ένα υδραργυρικό θερμόμετρο. Θερμίστορ τύπου NTC Δοχείο Βαθμονόμησης Υδραργυρικό θερμόμετρο ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 1 -

2 Θερμαντική ράβδος Βήμα 1- ). Σ αυτό το βήμα θα μελετήσετε το φαινόμενο της αυτοθέρμανσης του θερμίστορ. Χρησιμοποιώντας από την Πλακέτα 5 μόνο την αντίσταση R 1 υλοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 5.1. Προσοχή, λόγω της ύπαρξης εσωτερικών κυκλωμάτων προστασίας στην πλακέτα 5, επιβάλετε η σύνδεση της αντίστασης R 1 να γίνει όπως ακριβώς υποδεικνύεται στο παρακάτω κύκλωμα 5.1 (μην την βάλετε ανάποδα). Σχήμα 5.1 Ξεκινώντας με τάση τροφοδοσίας V B =0V αυξήστε την σιγά-σιγά επιδιώκοντας να επιτύχετε ρεύματα στο κύκλωμα περίπου 1,,, και ma. Για κάθε ρεύμα I που επιτυγχάνετε περιμένετε 1min. Μετά την διέλευση του 1min ξαναμετρήστε το ρεύμα και καταχωρήστε το τώρα σαν I. Ταυτόχρονα μετρήστε και την τάση V στα όρια του θερμίστορ. Πραγματοποιήστε την παραπάνω διαδικασία δύο φορές i. μία με το θερμίστορ ελεύθερο πάνω στον πάγκο μακριά από θερμαντικές πηγές, και ii. μία με το θερμίστορ μέσα στο δοχείο βαθμονόμησης μαζί με νερό μέχρι την μέση. Το δοχείο βαθμονόμησης τοποθετείστε το πάνω στον πάγκο μακριά από θερμαντικές πηγές. Προσοχή μην πέσει και χυθεί το νερό. Με τις μετρήσεις που θα πάρετε συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 5.1. Στις δύο τελευταίες στήλες του πίνακα 5.1 υπολογίστε την αντίσταση του θερμίστορ καθώς και την ισχύ που καταναλίσκεται πάνω του σε κάθε περίπτωση. Όπως προ είπαμε σκοπός αυτών των μετρήσεων και υπολογισμών είναι να παρατηρήσετε και μελετήσετε το φαινόμενο της αυτοθέρμανσης του θερμίστορ. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - -

3 Με το θερμίστορ ελεύθερο στον πάγκο I (ma) V (Volt) I (ma) 1 15 V R = (ΚΩ) P = V I (mw) I Με το θερμίστορ μέσα στο Δοχείο Βαθμονόμησης I (ma) V (Volt) I (ma) 1 15 V R = (ΚΩ) P = V I (mw) I Πίνακας 5.1 Βήμα 8). Χρησιμοποιώντας την πλακέτα που περιλαμβάνει τη γέφυρα Wheatstone υλοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 5. και δώστε από το τροφοδοτικό τάση V DC =1Volt R 1 =0Ω R =0Ω Σχήμα 5. Με το θερμίστορ ελεύθερο στο περιβάλλον μεταβάλλετε την αντίσταση R var ώστε να ισορροπείστε την γέφυρα Wheatstone (επιδιώκοντας να φέρετε την βελόνα του γαλβανόμετρου στην θέση ισορροπίας Μέση Θέση). Αφού επιτύχετε ισορροπία της γέφυρας τότε η αντίσταση του θερμίστορ (R θερμ. περιβάλλον ) θα είναι ίση με την R var αφού R 1 = R R θερμ. περιβάλλον = Ω Μετρείστε τώρα με ένα βολτόμετρο και την τάση στα άκρα του θερμίστορ ώστε να μπορέσετε να υπολογίσετε την ισχύ που καταναλώνεται πάνω του. V θερμ. = V ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 3 -

4 Βήμα -13. Στην συνέχεια για την διεξαγωγή της άσκησης βάλτε στο δοχείο βαθμονόμησης νερό μέχρι την μέση και κρεμάστε το στην εγκοπή της θερμαντικής ράβδου. Τοποθετείστε μέσα στο δοχείο βαθμονόμησης το θερμίστορ μαζί με το υδραργυρικό θερμόμετρο και δώστε στην γέφυρα Wheatstone τροφοδοτική τάση V DC = 1Volt (σχήμα 5.3). Σχήμα 5.3 Αφήστε το δοχείο βαθμονόμησης για,5min στην εγκοπή, ισορροπείστε την γέφυρα (μεταβάλλοντας την R var επιδιώξτε να φέρετε την βελόνα του γαλβανόμετρου στην θέση ισορροπίας Μέση Θέση), βρείτε την αντίσταση του θερμίστορ R θερμιστορ για αυτή την θερμοκρασία, και έπειτα μετακινήστε το δοχείο βαθμονόμησης στην εγκοπή 18. Επαναλάβατε το παραπάνω βήμα μετακινώντας το δοχείο βαθμονόμησης εγκοπές κάθε,5min (μέχρι την εγκοπή 0). Κατόπιν τοποθετήστε το θερμίστορ σε λιωμένο πάγο, ισορροπήστε ξανά την γέφυρα και βρείτε την αντίσταση του. Με τις μετρήσεις που θα πάρετε συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 5.: ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - -

5 ΑΡΙΘΜΟΣ ΕΓΚΟΠΗΣ Πάγος Μέτρηση θερμοκρασίας άγνωστου σώματος ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΔΡΑΡΓΥΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ ( C) Πίνακας 5. ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΘΕΡΜΙΣΤΟΡ σε (Ω) Τέλος κάνοντας χρήση του πίνακα 5. και της καμπύλης ρύθμισης του θερμίστορ που θα σχεδιάσετε απ αυτόν, μετρήστε έμμεσα με το θερμίστορ τη θερμοκρασία ενός άγνωστου σώματος (χωρίς θερμόμετρο).. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 5 -