ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΜΕ TD ΕΠΩΝΥΜΟ ΟΝΟΜΑ ΑΜ ΤΜΗΜΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ: / / 0 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: / / 0 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ
ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ της εργαστηριακής άσκησης είναι η μέτρηση θερμοκρασίας με TD Για την υλοποίηση της άσκησης χρησιμοποιήσαμε ένα TD και μια διάταξη γέφυρας Wheatstone ΣΤΟΧΟΙ η κατανόηση της αρχής λειτουργίας ενός TD η κατανόηση του φαινομένου της αυτοθέρμανσης κατά την μέτρηση της θερμοκρασίας με TD καθώς η κατανόηση της σταθεράς διασκορπισμού η μέτρηση θερμοκρασίας με την χρήση TD ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Βήμα 1 Υλοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 61 Σχήμα 61 Βήμα Με το TD ελεύθερο (πάνω στον πάγκο) δώσαμε τάση από το τροφοδοτικό V p =05V (με ακρίβεια) Έχοντας το βολτόμετρο στην κλίμακα των 00mV και μεταβάλλοντας την μεταβλητή την αντίσταση var ισορροπήσαμε την Γέφυρα Wheastone Διαβάσαμε τώρα την μεταβλητή την αντίσταση var και βρήκαμε την αντίσταση του TD Στην συνέχεια μετρήσαμε με ένα βολτόμετρο και την τάση V στα άκρα του TD Βρήκαμε: = Ω άρα P V X (η τάση στα ακρα του TD) = = = W Βήμα 3 Επαναλάβαμε το παραπάνω βήμα μόνο που αυτή την φορά δώσαμε τάση από το τροφοδοτικό V p =V (με ακρίβεια) Βρήκαμε: 3X = Ω άρα V3 X (η τάση στα ακρα του TD) P3 = = = W 3X - 1 -
Βήμα 4 Παρακάτω θα υπολογίσουμε την επί τοις εκατό μεταβολή της X Αυτή είναι: D - = = = 3X 100 100 Επειδή ο θερμικός συντελεστής της αντίστασης πλατίνας είναι περίπου 04% / C, αυτό σημαίνει ότι μια αύξηση της αντίστασης του TD κατά 04% προϋποθέτει μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 1 C Όταν λοιπόν η αύξηση της αντίστασης του TD λόγω της αυτοθέρμανσης είναι D, συνεπάγεται ότι η αύξηση της θερμοκρασίας Δθ ήταν: D Δθ αυτοθέρμανσης = = = C 04 Η σταθερά διασκορπισμού δ για το TD της άσκησης είναι: δ Δ P P 04 ( P P ) Δ Δθ D Ρ 3 3 = = = = = (W / C) θ αυτοθέρμανσης Αν υποθέσουμε τώρα ότι για τις μετρήσεις θερμοκρασίας που θα κάνουμε με το TD θέλουμε το σφάλμα λόγω του φαινομένου αυτοθέρμανσης να μην υπερβαίνει τους 0 C, αυτό σημαίνει ότι η μέγιστη ισχύς P a που θα αποτίθεται από το τροφοδοτικό πάνω στο TD θα είναι: P a = δ Δθ σφάλματος = δ 0 = 0 = W Άρα η πτώση τάσεως V a πάνω στο TD όταν η γέφυρα Wheatstone θα ισορροπεί δεν θα πρέπει να υπερβαίνει την τιμή: V a = Pa Va = Pa = = V Άρα V a = Volt Βήμα 5 Από την τιμή της V a που βρήκαμε παραπάνω, θα υπολογίσουμε τώρα την τάση V p του τροφοδοτικού που θα δώσουμε στο κύκλωμα του σχήματος 61 ώστε το σφάλμα λόγω του φαινομένου αυτοθέρμανσης να μην υπερβεί τους Δθ σφάλματος = 0 C Για τους υπολογισμούς θεωρούμε ότι η γέφυρα Wheatstone βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας ] Άρα V p = Volt Βήμα 6 Στην συνέχεια για τη διεξαγωγή της άσκησης χρησιμοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 61 και δώσαμε τάση από τροφοδοτικό ίση με V p που υπολογίσατε παραπάνω - -
Βήμα 7 Τοποθετήσαμε το TD καθώς και το υδραργυρικό θερμόμετρο μέσα στο δοχείο βαθμονόμησης και το κρεμάσαμε στην εγκοπή 0 της θερμαντικής ράβδου Αφήσαμε το δοχείο βαθμονόμησης για,5min στην εγκοπή 0, ισορροπήσαμε τη γέφυρα, βρήκαμε την αντίσταση Χ του TD για αυτή την θερμοκρασία, και μετά μετακινήσαμε το δοχείο βαθμονόμησης στην εγκοπή 18 Επαναλάβαμε το παραπάνω βήμα μετακινώντας το δοχείο βαθμονόμησης εγκοπές κάθε,5min (μέχρι την εγκοπή 0) Κατόπιν τοποθετήσαμε το TD σε λιωμένο πάγο, ισορροπήσαμε την γέφυρα και βρήκαμε την αντίσταση του Τέλος μετρήσαμε έμμεσα με το TD την θερμοκρασία ενός άγνωστου σώματος Με τις μετρήσεις που πήραμε συμπληρώσαμε τον παρακάτω πίνακα 61 ΑΡΙΘΜΟΣ ΕΓΚΟΠΗΣ 0 18 16 14 1 10 8 6 4 0 ΠΑΓΟΣ Μέτρηση θερμοκρασίας άγνωστου σώματος ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΔΡΑΡΓΥΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ ( C) Πίνακας 61 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ TD σε (Ω) Από τον πίνακα 61 σχεδιάσαμε το διάγραμμα = f(θ) (διάγραμμα Δ1) και βρήκαμε τη θερμοκρασία του άγνωστου σώματος Από την μορφή του διαγράμματος παρατηρούμε ότι η σχέση = f (θ) είναι - 3 -
(Ω) 140 130 10 110 100 Διάγραμμα 61 - = f (θ) Η θερμοκρασία του άγνωστου σώματος είναι: Θ σώματος = C - 4 -