Realizzazione e taratura di un termometro a

2a esperienza
Diodo e Termometro
ovvero come il funzionamento di un diodo
può essere utilizzato per realizzare un
termometro
E.Smerieri & L.Faè
Scuola Estiva AIF - PLS
2-6 Settembre 2008 - Genova
Circuito oggetto della seconda esperienza
Dallo schema elettrico alla realizzazione pratica
2
Premesse di carattere pratico
•
•
•
•
•
•
Valori delle resistenze
Valori dei condensatori
Codice dei colori
Breadboard e relativo utilizzo
Identificazione dei pin dei componenti
Alimentazione singola e duale
3
Valore dei componenti
4
Codice dei colori
Nero
Marrone
Rosso
Arancio
Giallo
Verde
Blu
Viola
Grigio
Bianco
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5
Valori delle resistenze commerciali
Valori normalizzati secondo la serie E6 (6 valori per decade)
1 – 1.5 – 2.2 – 3.3 -4.7 – 6.8
Valori normalizzati secondo la serie E12 (12 valori per decade)
1 – 1.2 – 1.5 - 1.8 – 2.2 – 2.7 – 3.3 – 3.9 – 4.7 – 5.6 – 6.8 – 8.2
Le serie E24, E48 etc. hanno rispettivamente 24, 48 valori per
decade
6
7
Tipi di condensatori
8
Tipi di condensatori
9
Basetta per montaggi senza saldature
10
Collegamenti
11
Montaggio dei componenti
12
Collegamenti
13
14
15
16
Una possibile realizzazione
(anche se non troppo pulita)
17
Contenitore DIL (dual in line)
18
Identificazione dei pin del transistor
Trimmer resistivo
19
Alimentazione duale per l’Op.Amp.
20
Strumentazione disponibile
Alimentatore
21
Passiamo ora alla realizzazione pratica
dell’esperienza
2a - Realizzazione e taratura di un termometro a diodo
basato sulla variazione della tensione diretta di una
giunzione PN funzionante a corrente costante
Quali sono le risposte alle seguenti domande ?
• Perché il diodo deve essere alimentato a corrente costante ?
• Com’è fatto il circuito ?
• Come funziona il circuito ?
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Dall’equazione del diodo ……
In polarizzazione diretta quando ID >> I0 si ha
ricordando che
23
si trova che a corrente costante la variazione ΔVD della
tensione ai capi del diodo causata da una variazione ΔT
della temperatura è data da
Sostituendo i valori numerici per un diodo al Si e
• una temperatura di 300 °K
• una tensione ai capi del diodo appena oltre la tensione di
soglia di circa 0.6 V
si trova
ΔVD
mV
≅ −2
ΔT
°C
24
Realizzazione del circuito e suo funzionamento
25
Metodologia della misura
• Il diodo è polarizzato direttamente
• Il diodo è alimentato a corrente costante
• Posizionare il cursore del potenziometro all’incirca a metà in modo
che nel transistor circoli una corrente di circa 3 mA
• Verificare con il milliamperometro che durante la misura la corrente
rimanga costante
• Inserire nell’acqua la sonda legata al termometro in modo siano in
equilibrio termico al centro del contenitore
• Riscaldare l’acqua del becher fino a 100 °C quindi togliere il becher
dal riscaldatore ed iniziare le misure
• Mescolare l’acqua in modo che il raffreddamento sia uniforme
• Misurare la tensione ai capi del diodo nella fase di raffreddamento
ad intervalli di circa 2°C fino ad arrivare a temperatura ambiente
• Volendo scendere sotto la temperatura ambiente inserire il becher
con la sonda in quello più grande contenente acqua e ghiaccio
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2a Esperienza – Tensione diretta
Grafico sperimentale
750
Tensione ai capi del diodo [mV]
700
650
600
550
500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
TEMPERATURA in °C
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