Автоматизированный комплекс для градуировки терморезисторов и измерения их параметров

Abstract

Терморезисторы представляют собой полупроводниковые приборы, электросопротивление которых сильно зависит от температуры. Благодаря этому они получили широкое применение в качестве термопреобразователей в системах теплового контроля и термостабилизации, а также пожарных сигнализациях и измерителях мощности СВЧ излучения. Поскольку терморезисторы обладают нелинейной зависимостью сопротивления от температуры и разбросом параметров (даже в пределах одной партии), экспериментальное определение характеристик конкретного терморезистора в требуемом температурном диапазоне является очень важным для практического их применения. Кроме того, при условии "жесткой" эксплуатации терморезистора его термоэлектрические характеристики изменяются со временем. Поэтому существует необходимость в недорогом и компактном автоматизированном измерительном комплексе, позволяющем производить калибровку и контролировать параметры терморезисторов в процессе работы. Для решения поставленной задачи необходимы бюджетные полнофункциональные устройства, обладающие высокой вычислительной мощностью, компактностью и малым энергопотреблением. Этим требованиям удовлетворяют микроконтроллеры. Из всего многообразия микроконтроллерных устройств, представленных на рынке, выделяется программно-аппаратная платформа Arduino, основными преимуществами которой являются: простота освоения, "открытость", кроссплатформенность, стоимость и минимальные требования к наличию дополнительных элементов. Для данной платформы существует огромное количество недорогих датчиков и различных дополнительных модулей. Arduino – это плата, содержащая микроконтроллер, элементы обвязки и интерфейсы ввода-вывода для взаимодействия с другими устройствами. Программирование микроконтроллера осуществляется через интерфейс USB в среде разработки Arduino IDE. В данной работе показана возможность использования Arduino Uno для исследования температурной зависимости сопротивления терморезистора и определения его характеристик: температурного коэффициента сопротивления, постоянной времени и коэффициентов, входящих в уравнение Стейнхарта – Харта. Плата Arduino Uno содержит 14 цифровых входов/выходов, шесть из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию, шесть аналоговых входов, тактовая частота микроконтроллера 16 МГц, 32 Кбайт flash-памяти команд и 2 Кбайт SRAM-памяти данных.