[실험보고서] 온도계측 - PC를 사용한 가열로의 온도계측 및 제어

1. 실험 목적

이 실험에서 사용하는 온도 제어 시스템은 간단한 가열로, 개인용 컴퓨터(제어 및 신호 계측용 pc), 열전쌍, 신호 변환기 및 전력 제어기로 구성된다. 온도 제어 법칙으로는 온-오프 제어, 비례 제어, 비례-적분 제어를 사용하며, 그 결과를 상호 비교 검토하는 과제가 주어진다.
이 실험을 통하여 온도 계측의 원리, PC를 사용한 제어의 기본 원리, 온도 제어계의 특성을 학습해보자.

2. 실험 이론
1) 온도센서의 원리와 종류

① 온도센서의 원리

온도는 원자 또는 분자가 갖고 있는 미세한 범위의 진동 운동에너지의 크기라고 정의된다. 금속선이나 반도체의 저항값은 온도에 따라 변화하는 성질이 있다. 또한 종류가 다른 금속선의 결합접점을 가열하면 기전력이 발생하는 경우도 있다. 여기서 발생하는 저항이나 기전력을 측정하여 온도를 구하는 방법이 온도센서의 원리이다.

② 온도계측의 기초

ⅰ, 접촉식

계측하려는 물체와 온도계의 온도측정 부를 열적으로 접촉하여 놀고 동일 온도를 유지하여 열적으로 충분히 평형으로 한 다음 온도 측정 부를 계측하는 방법으로 열이 고온에서 저온으로 이동하려는 열전도 현상과 서로 접촉하고 있는 물체는 같은 온도가 되려는 열 평형성 원리는 이용한 방법이다. 접촉방식은 비교적 정확하게 온도를 측정할 수 있으나 온도 평형이 이루어진 후 온도가 측정되어야 하므로 온도변화가 빠른 곳에서 사용하기 힘들고 접촉방법에 따라 큰 온도 차가 생길 수 있다.

예) 백금측은저항체, 서미스터, 열전쌍, IC 온도센서 등

ⅱ. 비접촉식

모든 물체는 열방사 에너지를 방출하고 있고 물체의 온도가 높을수록 열방사 에너지는 크고 온도와 일정한 관계가 있다는 점을 이용하여 온도를 측정하는 방법이다, 이러한 방법의 특징은 접촉방식과는 달리 고운 측정이 가능하나 일반적인 접촉법에 비해서는 측정정밀도가 떨어진다는 단점이 있다.

예) 초전형 온도센서, 양자형 온도센서

③ 온도센서의 종류

ⅰ. 서미스터(Thermistor)

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