KWALIFIKACJA ELM4 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 26.
Który z wymienionych czujników pomiarowych umożliwi pomiar temperatury, podając bezpośrednio na swoim wyjściu wartość napięcia odpowiadającą wartości mierzonej wielkości?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Termopara typu J jest czujnikiem termoelektrycznym i generuje na wyjściu napięcie (zwykle rzędu mV) zależne od różnicy temperatur. Czujniki Pt100 i Ni1000 oraz termistor PTC są czujnikami rezystancyjnymi — ich sygnałem pierwotnym jest zmiana rezystancji, a nie bezpośrednio napięcie.

Pełne wyjaśnienie:

Pytanie dotyczy sygnału pierwotnego generowanego przez sam czujnik temperatury. W automatyce przemysłowej trzeba odróżniać: (1) czujnik (element pomiarowy) oraz (2) układ kondycjonowania/przetwornik (np. zamiana na 0–10 V lub 4–20 mA). Tu chodzi o sytuację, gdy czujnik sam z siebie podaje na wyjściu wartość napięcia odpowiadającą temperaturze.

Odpowiedź "Czujnik typu J" jest poprawna, ponieważ typ J to termopara. Termopary wykorzystują zjawisko termoelektryczne: na złączach dwóch różnych metali powstaje napięcie zależne od temperatury (ściślej: od różnicy temperatur między złączem pomiarowym a odniesienia). Jest to zatem czujnik, którego naturalnym sygnałem wyjściowym jest napięcie.

Pozostałe odpowiedzi opisują czujniki, które nie "wytwarzają" napięcia jako wielkości wyjściowej:

  • "Czujnik Pt100" to czujnik rezystancyjny (RTD). Jego parametr wyjściowy to rezystancja platynowego elementu, rosnąca wraz z temperaturą. Aby uzyskać napięcie, stosuje się prąd pomiarowy i mierzy spadek napięcia na elemencie, ale to już cecha toru pomiarowego, nie samego czujnika jako źródła napięcia.
  • "Czujnik PTC" to termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym. Również zmienia przede wszystkim rezystancję wraz z temperaturą; napięcie pojawia się dopiero jako wynik sposobu zasilenia i pomiaru w układzie.
  • "Czujnik Ni1000" jest czujnikiem rezystancyjnym wykonanym z niklu, gdzie zależność temperatury odczytuje się poprzez zmianę rezystancji. Analogicznie jak w Pt100, napięcie na zaciskach jest zależne od wymuszonego prądu i konfiguracji pomiaru.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach pojawia się termopara (np. typy oznaczane literami), najczęściej wiąże się to z napięciem termoelektrycznym. Gdy pojawiają się oznaczenia typu Pt100/Ni1000 lub PTC/NTC, jest to rodzina czujników rezystancyjnych, które wymagają odpowiedniego sposobu pomiaru rezystancji w torze pomiarowym.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Termopara typu J to czujnik termoelektryczny zbudowany z dwóch różnych metali. Na jej wyjściu pojawia się napięcie zależne od temperatury (dokładniej od różnicy temperatur między złączem pomiarowym i odniesienia). W praktyce są to małe wartości, zwykle w zakresie mV.
Pt100 jest czujnikiem rezystancyjnym (RTD). Zmienia swoją rezystancję wraz z temperaturą, a nie wytwarza napięcia jak źródło. Napięcie można uzyskać dopiero w torze pomiarowym, np. zasilając Pt100 prądem pomiarowym i mierząc spadek napięcia.
PTC oznacza termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym (Positive Temperature Coefficient). Wraz ze wzrostem temperatury jego rezystancja rośnie. To element rezystancyjny, więc do pomiaru potrzebujesz układu, który zamieni zmianę rezystancji na mierzalne napięcie lub prąd.
Oba są czujnikami rezystancyjnymi, ale różnią się materiałem (nikiel vs platyna) i parametrami charakterystyki. W praktyce Pt100 jest bardzo popularny w pomiarach przemysłowych, a Ni1000 spotyka się w wybranych aplikacjach. W obu przypadkach sygnałem pierwotnym jest rezystancja, nie napięcie.
Zwróć uwagę na rodzaj czujnika. Termopary (typy oznaczane literami, np. J) kojarz z napięciem termoelektrycznym. Pt100/Ni1000 oraz PTC/NTC kojarz ze zmianą rezystancji. Pytanie o "bezpośrednie napięcie na wyjściu" zwykle wskazuje termoparę.
Często nie wprost. Termopara daje małe napięcie i zwykle wymaga odpowiedniego wejścia temperaturowego lub modułu pomiarowego z kompensacją złącza odniesienia. Jeśli PLC ma dedykowane wejście dla termopar, wtedy podłączenie jest proste. W innym przypadku stosuje się przetwornik sygnału.
Stosuje się go, gdy system sterowania oczekuje standardowego sygnału analogowego (0–10 V lub 4–20 mA) albo gdy trzeba zwiększyć odporność na zakłócenia i ułatwić transmisję na większą odległość. Taki przetwornik nie jest "czujnikiem" w sensie elementu pomiarowego, lecz urządzeniem kondycjonującym sygnał.
Bo w praktyce każdy czujnik jest częścią układu zasilanego i pomiarowego, więc na jego zaciskach pojawia się jakieś napięcie. Jednak pytanie o "bezpośrednią wartość napięcia odpowiadającą temperaturze" dotyczy czujnika, który sam generuje sygnał napięciowy (termopara), a nie elementu, któremu napięcie narzuca układ.
Najczęstsze to: dobór czujnika o niewłaściwym rodzaju sygnału (termopara vs RTD), pominięcie wymagań wejścia pomiarowego (np. brak kompensacji dla termopary), mylenie czujnika z przetwornikiem 0–10 V/4–20 mA oraz nieuwzględnienie warunków pracy (zakłócenia, długość przewodów).
Warto zapamiętać, że termopara jest źródłem małego napięcia zależnego od temperatury i zwykle wymaga odpowiedniego pomiaru (wzmocnienia) oraz odniesienia temperatury złącza. Na egzaminie ważniejsze jest jednak rozróżnienie: termopara = napięcie, RTD/termistor = rezystancja.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 54% zdających egzamin. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że termopara typu J jest czujnikiem termoelektrycznym i generuje na wyjściu napięcie (zwykle rzędu mV) zależne od różnicy temperatur.

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z metrologii elektrycznej (czujniki i przetwarzanie sygnałów)
  • Karty katalogowe (datasheet) termopar typu J oraz czujników Pt100/Ni1000
  • Materiały dydaktyczne o torach pomiarowych w automatyce (wejścia PLC, przetworniki 0–10 V i 4–20 mA)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego