Термистор для чего нужен: Для чего нужен термистор, терморезистор в блоке питания компьютера

Содержание

Доработка блока питания

   В своей статье про автоотключение я дал схему и описал процесс организации включения и отключения питания принтера с помощью электромагнитного реле. Давно я это планировал, а когда воплотил, радовался и наслаждался. Но вскоре счастье моё было несколько омрачено. Однажды я обнаружил, что автоотключение на сработало (печать закончилась, сопло остыло, но принтер не выключился). 

   Моё подозрение пало на залипшие контакты реле. Начал анализировать. Реле коммутирует блок питания, причём импульсный. У меня используется блок питания 12В 20А. Пришлось углубиться в устройство импульсных источников питания. В этом мне помог блог нашего коллеги ака kirich. Если упрощённо по нашей проблеме, то на входе импульсного источника питания (ИИП) имеются высоковольтные сглаживающие конденсаторы С5, С6. Для их разряда установлены резисторы R2, R3. Схему я позаимствовал у kirich, надеюсь, он не будет против ликбеза с участием его схем. Номиналы элементов приблизительные, моим не соответствуют.

   Таким образом, при включении ИИП в сеть, конденсаторы разряжены и начинают заряжаться. Заряжаются они очень быстро, и бросок тока получается такой, что в разы превышает номинальный рабочий ток. Для ограничения этого броска в дешёвых ИИП ставят термистор с отрицательной зависимостью сопротивления от температуры.

   То есть, чем выше температура термистора, тем меньше его сопротивление. В моём ИИП был установлен термистор NTC 5D-11. имеющий сопротивление в холодном состоянии 5 Ом. В нагретом состоянии сопротивление 0,139 Ом и постоянную времени остывания 45 секунд.

   Именно постоянная времени остывания критична для режима работы 3D принтера с управлением питанием от платы управления, простите за тавтологию. Дело в том, что контакты реле включения ИИП принтера замкнуты до тех пор, пока на выводе PS_ON установлен высокий уровень (у меня реализовано так, но возможна инверсия, что меняет дело, но не сильно). Так вот, при нажатии кнопки «Сброс» или «KILL_ALL» на модуле дисплея, а так же при подключении любой программы управления принтером по последовательному интерфейсу происходит сброс высокого уровня на выводе PS_ON.

Как следствие, отключение реле с размыканием его контактов и последующим включением в обратной последовательности. А вы ведь помните, что постоянная времени остывания термистора, ограничивающего бросок зарядного тока в моём случае составляет 45 секунд. То есть, при таких кратковременных отключениях стороны 220 вольт ИИП термистор не успевает остыть, и имеет сопротивление порядка 0,15 Ом. Получается, что в таком случае реле коммутирует ток порядка 15-20 А. Контакты моего реле на такие токи не рассчитаны. Вот и причина подгорания и залипания контактов. Кроме того, такие броски тока не проходят бесследно и для высоковольтной части ИИП. Ускоренно стареют высоковольтные конденсаторы и изоляция синфазного входного дросселя. Может перегореть предохранитель. Да и диоды выпрямительного моста могут выйти из строя.

   Теперь осталось решить задачу в ограничении пускового тока при горячем старте. На самом деле эта задача решается довольно просто, достаточно установить вместо термистора обычный резистор. А чтобы не получить бестолковую грелку внутри ИИП замыкать его (резистор) накоротко после выхода ИИП на рабочий режим. Для замыкания резистора используют электромагнитное реле, симистор или пару тиристоров. Я использовал реле. У моего ИИП номинальный рабочий ток не превышает 1,5 А, поэтому и реле особо мощное не требуется, лишь бы могло быть использовано для напряжения 230 вольт. Кроме того, в момент замыкания контактов через резистор будет течь ток гораздо ниже номинального. Это обусловлено тем, что энергоёмкие потребители, такие как нагреватель хотэнда и стола ещё не включены.

   На упрощённой схеме изображены высоковольтная часть в верхней части и низковольтная часть — внизу.

 Реле выпаял из автосигнализации Старлайн. Оно со сдвоенными контактами, но это совершенно не принципиально. Обмотка на 16 В.

   На следующей схеме я изобразил способ подключения ограничительного резистора и реле. 

   Схема работает следующим образом. На вход ИИП подаётся напряжение 220 В через резистор 27 Ом. Начинают заряжаться входные конденсаторы. Когда напряжение на них достигает определённого уровня запускается ШИМ-контроллер и на выходе ИИП появляется напряжение 12 В. Оно там появляется не сразу, а по мере заряда выходных конденсаторов. И когда выходное напряжение увеличится настолько, что сработает реле, его контакты замыкаются шунтируя резистор. После отключения питающего напряжения реле размыкает контакты не сразу, а после полного разряда конденсаторов. Конечно, правильнее бы было включать реле используя компаратор, но коммутируемый ток мал, и я посчитал, что это будет излишнее усложнение.

   Была у меня мысль оставить термистор и подключить резистор последовательно с ним. В случае залипания контактов реле термистор ограничивал бы броски тока при включении. Но посчитал, что реле коммутирует токи порядка считанных миллиамперов, а его контакты рассчитаны на 20 А более, поэтому залипание маловероятно. В этой схеме более вероятен отказ во включении реле, а это чревато перегревом резистора с последующим выходом его из строя и разрывом входной цепи ИИП.

Что тоже достаточно безопасно.

   Кроме этой модернизации провёл обслуживание ИИП, убрал пыль, отмыл флюс и выпаял переключатель 110/220 В для исключения ошибочного переключения в положение 110 В и фейерверка. 

   Несколько фотографий процесса. Тут пыль уже отчищена.

   До отмывки китайского флюса.

   Выпаял термистор.

   Выпаян переключатель 110/220 и подготовлены проводники для монтажа реле и резистора.

   Монтаж произведён. Монтаж навесной. Вся конструкция держится на двух монолитных жилах 1,5 мм2

   Чуть другой ракурс.

   Произвёл несколько включений/отключений ИИП. Потрогал резистор. На ощупь чуть тёплый. 

   Отог: схема работает, есть автоотключение и нет бросков тока при включении.

   Спасибо за внимание!

Принцип работы термистора. Термистор – характеристика и принцип действия Что такое термистор и как он работает

NTC и PTC термисторы

В настоящий момент промышленность выпускает огромный ассортимент терморезисторов , позисторов и NTC-термисторов. Каждая отдельная модель или серия изготавливается для эксплуатации в определённых условиях, на них накладываются определённые требования.

Поэтому от простого перечисления параметров позисторов и NTC-термисторов толку будет мало. Мы пойдём немного другим путём.

Каждый раз, когда в ваши руки попадает термистор с легко читаемой маркировкой, необходимо найти справочный листок, или даташит на данную модель термистора.

Кто не в курсе, что такое даташит, советую заглянуть на эту страницу . В двух словах, даташит содержит информацию по всем основным параметрам данного компонента. В этом документе перечислено всё, что нужно знать, чтобы применить конкретный электронный компонент.

У меня в наличии оказался вот такой термистор. Взгляните на фото. Поначалу о нём я не знал ничего. Информации было минимум. Судя по маркировке это PTC-термистор, то есть позистор. На нём так и написано — PTC. Далее указана маркировка C975.

Сперва может показаться, что найти хоть какие то сведения о данном позисторе вряд ли удастся. Но, не стоит вешать нос! Открываем браузер, вбиваем в гугле фразу типа этих: «позистор c975», «ptc c975», «ptc c975 datasheet», «ptc c975 даташит», «позистор c975 даташит». Далее остаётся лишь найти даташит на данный позистор. Как правило, даташиты оформляются как pdf-файл.

Из найденного даташита на PTC C975 , я узнал следующее. Выпускает его фирма EPCOS. Полное название B59975C0160A070 (серия B599*5). Данный PTC-термистор применяется для ограничения тока при коротком замыкании и перегрузках. Т.е. это своеобразный предохранитель.

Приведу таблицу с основными техническими характеристиками для серии B599*5, а также краткую расшифровку всего того, что обозначают все эти циферки и буковки.

Теперь обратим своё внимание на электрические характеристики конкретного изделия, в нашем случае это позистор PTC C975 (полная маркировка B59975C0160A070). Взгляните на следующую таблицу.

    I R — Rated current (mA). Номинальный ток. Это ток, который выдерживает данный позистор в течение длительного времени. Я бы его ещё назвал рабочим, нормальным током. Для позистора C975 номинальный ток составляет чуть более полуампера, а конкретно — 550 mA (0,55A).

    I S — Switching current (mA). Ток переключения. Это величина тока, протекающего через позистор, при котором его сопротивление начинает резко возрастать. Таким образом, если через позистор C975 начнёт протекать ток более 1100 mA (1,1A), то он начнёт выполнять свою защитную функцию, а точнее начнёт ограничивать протекающий через себя ток за счёт роста сопротивления. Ток переключения (

    I S ) и опорная температура (T ref ) связаны, так как ток переключения вызывает разогрев позистора и его температура достигает уровня T ref , при которой сопротивление позистора возрастает.

    I Smax — Maximum switching current (A). Максимальный ток переключения. Как видим из таблицы, для данной величины указывается ещё и значение напряжения на позисторе — V=V max . Это неспроста. Дело в том, что любой позистор может поглотить определённую мощность. Если она превысит допустимую, то он выйдет из строя.

    Поэтому для максимального тока переключения указывается и напряжение. В данном случае оно равно 20 вольтам. Перемножив 3 ампера на 20 вольт, мы получим мощность в 60 Вт. Именно такую мощность может поглотить наш позистор при ограничении тока.

    I r — Residual current (mA). Остаточный ток. Это остаточный ток, который протекает через позистор, после того, как тот сработал, начал ограничивать ток (например, при перегрузке). Остаточный ток поддерживает подогрев позистора для того, чтобы он был в «разогретом» состоянии и выполнял функцию ограничения тока до тех пор, пока причина перегрузки не будет устранена. Как видим, в таблице указано значение этого тока для разного напряжения на позисторе. Одно для максимального (V=V max ), другое для номинального (V=V R ). Не трудно догадаться, что перемножив ток ограничения на напряжение, мы получим мощность, которая требуется для поддержания нагрева позистора в сработавшем состоянии.

    Для позистора PTC C975 эта мощность равна 1,62 ~ 1,7 Вт.

    Что такое R R и R min нам поможет понять следующий график.

      R min — Minimum resistance (Ом). Минимальное сопротивление. Наименьшее значение сопротивления позистора. Минимальное сопротивление, которое соответствует минимальной температуре, после которой начинается диапазон с положительным ТКС. Если детально изучить графики для позисторов, то можно заметить, что до значения T Rmin сопротивление позистора наоборот уменьшается. То есть позистор при температурах ниже T Rmin ведёт себя как «очень плохой» NTC-термистор и его сопротивление снижается (незначительно) с ростом температуры.

      R R — Rated resistance (Ом). Номинальное сопротивление. Это сопротивление позистора при какой-то ранее оговоренной температуре. Обычно это 25°С (реже 20°С ). Проще говоря, это сопротивление позистора при комнатной температуре, которое мы можем легко измерить любым мультиметром .

      Approvals — в дословном переводе это одобрение. То есть одобрено такой-то организацией, которая занимается контролем качества и пр. Особо не интересует.

      Ordering code — серийный номер. Тут, думаю, понятно. Полная маркировка изделия. В нашем случае это B59975C0160A070.

    Из даташита на позистор PTC C975 я узнал, что применить его можно в качестве самовосстанавливающегося предохранителя . Например, в электронном устройстве, которое в рабочем режиме потребляет ток не более 0,5А при напряжении питания 12V.

    Теперь поговорим о параметрах NTC-термисторов. Напомню, что NTC-термистор имеет отрицательный ТКС. В отличие от позисторов, при нагреве сопротивление NTC-термистора резко падает.

    В наличии у меня оказалось несколько NTC-термисторов. В основном они были установлены в блоках питания и всяких силовых агрегатах. Их назначение — ограничение пускового тока. Остановился я вот на таком термисторе. Давайте узнаем его параметры.

    На корпусе указана лишь такая маркировка: 16D-9 F1 . После недолгих поисков в интернете удалось найти даташит на всю серию NTC-термисторов MF72. Конкретно наш экземпляр, это MF72-16D9 . Данная серия термисторов используется для ограничения пускового тока. Далее на графике наглядно показано, как работает NTC-термистор.

    В начальный момент, когда включается устройство (например, импульсный блок питания ноутбука, адаптер, компьютерный БП, зарядное устройство), сопротивление NTC-термистора велико, и он поглощает импульс тока. Далее он разогревается, и его сопротивление уменьшается в несколько раз.

    Пока устройство работает и потребляет ток, термистор находится в нагретом состоянии и его сопротивление мало.

    В таком режиме термистор практически не оказывает сопротивление протекающему через него току. Как только электроприбор будет отключен от источника питания, термистор остынет и его сопротивление вновь увеличится.

    Обратим свой взор на параметры и основные характеристики NTC-термистора MF72-16D9. Взглянем на таблицу.

      R 25 — Номинальное сопротивление термистора при температуре 25°С (Ом). Сопротивление термистора при температуре окружающей среды 25°С. Это сопротивление легко измерить мультиметром . Для термистора MF72-16D9 это 16 Ом. По сути R 25 — это то же самое, что и R R (Rated resistance) для позистора.

      Max. Steady State Current — Максимальный ток термистора (A). Максимально возможный ток через термистор, который он может выдержать в течение длительного времени. Если превысить максимальный ток, то произойдёт лавинообразное падение сопротивления.

      Approx. R of Max. Current — Сопротивление термистора при максимальном токе (Ом). Приблизительное значение сопротивления NTC-термистора при максимальном протекающем токе. Для NTC-термистора MF72-16D9 это сопротивление равно 0,802 Ома. Это почти в 20 раз меньше, чем сопротивление нашего термистора при температуре в 25°С (когда термистор «холодный» и не нагружен протекающим током).

      Dissip. Coef. — Коэффициент энергетической чувствительности (mW/°C). Чтобы внутренняя температура термистора изменилась на 1°С, он должен поглотить некоторое количество мощности. Отношение поглощаемой мощности (в мВт) к изменению температуры термистора и показывает данный параметр. Для нашего термистора MF72-16D9 данный параметр составляет 11 миллиВатт/1°С.

      Напомню, что при нагреве NTC-термистора его сопротивление падает. Для его разогрева расходуется протекающий через него ток. Следовательно, термистор будет поглощать мощность. Поглощённая мощность приводит к нагреву термистора, а это в свою очередь ведёт к уменьшению сопротивления NTC-термистора в 10 — 50 раз.

      Thermal Time Constant — Постоянная времени охлаждения (S). Время, за которое температура ненагруженного термистора изменится на 63,2% от разности температуры самого термистора и окружающей среды. Проще говоря, это время, за которое NTC-термистор успевает остыть, после того, как через него перестанет протекать ток. Например, когда блок питания отключат от электросети.

      Max. Load Capacitance in μF — Максимальная ёмкость разряда . Тестовая характеристика. Показывает ёмкость, которую можно разрядить на NTC-термистор через ограничительный резистор в тестовой схеме без его повреждения. Ёмкость указывается в микрофарадах и для конкретного напряжения (120 и 220 вольт переменного тока (VAC)).

      Tolerance of R 25 — Допуск . Допустимое отклонение сопротивления термистора при температуре 25°С. Иначе, это отклонение от номинального сопротивления R 25 . Обычно допуск составляет ±10 — 20%.

    Вот и все основные параметры термисторов. Конечно, есть и другие параметры, которые могут встретиться в даташитах, но они, как правило, легко высчитываются из основных параметров.

    Надеюсь теперь, когда вы встретите незнакомый вам электронный компонент (не обязательно термистор), вам будет легко разузнать его основные характеристики, параметры и назначение.

Слово «термистор» понятно само по себе: ТЕРМический резИСТОР – устройство, сопротивление которого изменяется с температурой.

Термисторы являются в значительной степени нелинейными приборами и зачастую имеют параметры с большим разбросом. Именно поэтому многие, даже опытные инженеры и разработчики схем испытывают неудобства при работе с этими приборами. Однако, познакомившись поближе с этими устройствами, можно видеть, что термисторы на самом деле являются вполне простыми устройствами.

Вначале необходимо сказать, что не все устройства, изменяющие сопротивление с температурой, называются термисторами. Например, резистивные термометры , которые изготавливаются из маленьких катушек витой проволоки или из напыленных металлических плёнок. Хотя их параметры зависят от температуры, однако, они работают не так, как термисторы. Обычно термин «термистор» применяется по отношению к чувствительным к температуре полупроводниковым устройствам.

Имеется два основных класса термисторов: с отрицательным ТКС (температурным коэффициентом сопротивления) и с положительным ТКС.

Существуют два принципиально различных типа выпускаемых термисторов с положительным ТКС. Одни изготавливаются подобно термисторам с отрицательным ТКС, другие же делаются из кремния. Термисторы с положительным ТКС будут описаны кратко, а основное внимание будет уделено боле распространенным термисторам с отрицательным ТКС. Таким образом, если отсутствуют особые указания, то речь будет идти о термисторах с отрицательным ТКС.

Термисторы с отрицательным ТКС являются высокочувствительными, нелинейными устройствами с узким диапазоном, сопротивление которых уменьшается при увеличении температуры. На рис.1 изображена кривая, показывающая изменение сопротивления в зависимости от температуры и представляющая собой типовую температурную зависимость сопротивления. Чувствительность – приблизительно 4-5 %/ о С. Имеется большой диапазон номиналов сопротивлений, и изменение сопротивления может достигать многих ом и даже килоом на градус.

R R o

Рис.1 Термисторы с отрицательным ТКС очень чувствительны и в значительной

Степени нелинейны. R о может быть в омах, килоомах или мегоомах:

1-отношение сопротивлений R/R о; 2- температура в о С

По существу термисторы представляют собой полупроводниковую керамику. Они изготавливаются на основе порошков окислов металлов (обычно окислов никеля и марганца), иногда с добавкой небольшого количества других окислов. Порошкообразные окислы смешиваются с водой и различными связующими веществами для получения жидкого теста, которому придаётся необходимая форма и которое обжигается при температурах свыше 1000 о С.

Приваривается проводящее металлическое покрытие (обычно серебряное), и подсоединяются выводы. Законченный термистор обычно покрывается эпоксидной смолой или стеклом или заключается в какой-нибудь другой корпус.

Из рис. 2 можно видеть, что имеется множество типов термисторов.

Термисторы имеют вид дисков и шайб диаметром от 2.5 до приблизительно 25.5 мм, форму стержней различных размеров.

Некоторые термисторы сначала изготавливаются в виде больших пластин, а затем режутся на квадраты. Очень маленькие бусинковые термисторы изготавливаются путем непосредственного обжигания капли теста на двух выводах из тугоплавкого титанового сплава с последующим опусканием термистора в стекло с целью получения покрытия.

Типовые параметры

Говорить «типовые параметры» — не совсем правильно, так как для термисторов существует лишь несколько типовых параметров. Для множества термисторов различных типов, размеров, форм, номиналов и допусков существует такое же большое количество технических условий. Более того, зачастую термисторы, выпускаемые различными изготовителями, не являются взаимозаменяемыми.

Можно приобрести термисторы с сопротивлениями (при 25 o С — температуры, при которой обычно определяется сопротивление термистора) от одного ома до десяти мегоом и более. Сопротивление зависит от размера и формы термистора, однако, для каждого определённого типа номиналы сопротивления могут отличаться на 5-6 порядков, что достигается путём простого изменения оксидной смеси. При замене смеси также и изменяется и вид температурной зависимости сопротивления (R-T кривая) и меняется стабильность при высоких температурах. К счастью термисторы с высоким сопротивлением, достаточным для того, чтобы использовать их при высоких температурах, также обладают, как правило, большей стабильностью.

Недорогие термисторы обычно имеют довольно большие допуски параметров. Например, допустимые значения сопротивлений при 25 о С изменяются в диапазоне от ± 20% до ± 5%. При более высоких или низких температурах разброс параметров еще больше увеличивается. Для типового термистора, имеющего чувствительность 4% на градус Цельсия, соответствующие допуски измеряемой температуры меняются приблизительно от ± 5 о до ± 1,25 о С при 25 о С. Высокоточные термисторы будут рассматриваться в данной статье ниже.

Ранее было сказано, что термисторы являются устройствами с узким диапазоном. Это необходимо пояснить: большинство термисторов работает в диапазоне от –80 о С до 150 о С, и имеются приборы (как правило, со стеклянным покрытием), которые работают при 400 о С и больших температурах. Однако для практических целей большая чувствительность термисторов ограничивает их полезный температурный диапазон. Сопротивление типового термистора может изменяться в 10000 или 20000 раз при температурах от –80 о С до +150 о С. Можно представить себе трудности при проектировании схемы, которая обеспечивала бы точность измерений на обоих концах этого диапазона (если не используется переключение диапазонов). Сопротивление термистора, номинальное при нуле градусов, не превысит значения нескольких ом при

В большинстве термисторов для внутреннего подсоединения выводов используется пайка. Очевидно, что такой термистор нельзя использовать для измерения температур, превышающих температуру плавления припоя. Даже без пайки, эпоксидное покрытие термисторов сохраняется лишь при температуре не более 200 о С. Для более высоких температур необходимо использовать термисторы со стеклянным покрытием, имеющие приваренные или вплавленные выводы.

Требования к стабильности также ограничивают применение термисторов при высоких температурах. Структура термисторов начинает изменяться при воздействии высоких температур, и скорость и характер изменения в значительной степени определяются оксидной смесью и способом изготовления термистора. Некоторый дрейф термисторов с эпоксидным покрытием начинается при температурах свыше 100 о С или около того. Если такой термистор непрерывно работает при 150 о С, то дрейф может измеряться несколькими градусами за год. Низкоомные термисторы (к примеру, не более 1000 Ом при 25 о С) зачастую ещё хуже – их дрейф может быть замечен при работе приблизительно при 70 о С. А при 100 о С они становятся ненадёжными.

Недорогие устройства с большими допусками изготавливаются с меньшим вниманием к деталям и могут дать даже худшие результаты. С другой стороны, некоторые правильно разработанные термисторы со стеклянным покрытием имеют прекрасную стабильность даже при более высоких температурах. Бусинковые термисторы со стеклянным покрытием обладают очень хорошей стабильностью, так же, как и недавно появившиеся дисковые термисторы со стеклянным покрытием. Следует помнить, что дрейф зависит как от температуры, так и от времени. Так, например, обычно можно использовать термистор с эпоксидным покрытием при кратковременном нагреве до 150 о С без значительного дрейфа.

При использовании термисторов необходимо учитывать номинальное значение постоянной рассеиваемой мощности . Например, небольшой термистор с эпоксидным покрытием имеет постоянную рассеивания, равную одному милливатту на градус Цельсия в неподвижном воздухе. Другими словами один милливатт мощности в термисторе увеличивает его внутреннюю температуру на один градус Цельсия, а два милливатта — на два градуса и так далее. Если подать напряжение в один вольт на термистор в один килоом, имеющий постоянную рассеивания один милливатт на градус Цельсия, то получится ошибка измерения в один градус Цельсия. Термисторы рассеивают большую мощность, если они опускаются в жидкость. Тот же вышеупомянутый небольшой термистор с эпоксидным покрытием рассеивает 8 мВт/ о С, находясь в хорошо перемешиваемом масле. Термисторы с большими размерами имеют постоянное рассеивание лучше, чем небольшие устройства. Например термистор в виде диска или шайбы может рассеивать на воздухе мощность 20 или 30 мВт/ о С следует помнить, что аналогично тому, как сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры, изменяется и его рассеиваемая мощность.

Уравнения для термисторов

Точного уравнения для описания поведения термистора не существует, – имеются только приближенные. Рассмотрим два широко используемых приближенных уравнения.

Первое приближенное уравнение, экспоненциальное, вполне удовлетворительно для ограниченных температурных диапазонов, в особенности – при использовании термисторов с малой точностью.

Здравствуйте любители электроники, сегодня рассмотрим радиокомпонент, который защищает вашу технику, что такое термистор его применение в электронике.

Этот термин, происходит от двух слов, термический и резистор, относящийся к полупроводникам. Его фишка в изменении своего электрического сопротивления, которая напрямую зависит от температуры.

Устройство термисторов

Все термисторы изготавливаются из материалов, у которых высокий температурный коэффициент сопротивления, популярный и пресловутый (ткс). Этот коэффициент намного, в несколько раз выше, чем у остальных металлов.

Изготавливаются термисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом, PTC и NTC соответственно. Вот отличная подсказка при нахождении этого прибора на плате, устанавливаются они в цепях питания электроники.

Где применяются, как работает термистор

Нашли широкое применение в электротехнике, особенно там, где весьма важен, особый контроль над температурным режимом. Очень важно их наличие в дорогостоящем оборудовании, компьютерной и промышленной технике.

Применяются для эффективного ограничения пускового тока, он и ограничивается термистором. Он изменяет своё сопротивление в зависимости от силы проходящего через него тока, по причине нагрева прибора.

Огромный плюс компонента, это способность восстанавливаться, через малое время при остывании.

Как можно проверить термистор мультиметром

Что такое термисторы и где они применяются, стало немного понятнее, продолжим изучать тему с его проверки.

Необходимо усвоить важное правило касающегося любого ремонта электроники, внешний, визуальный осмотр. Выискиваем следы перегрева, потемнение, просто изменение цвета, отколовшиеся частички корпуса, не оторвался ли, контактный вывод.

Тестер как обычно, включаем и производим замеры в режиме сопротивления. Подключаем к выводам термического резистора, при его исправном состоянии увидим сопротивление, указанное на корпусе.

Берем в руки зажигалку или паяльник, думаю, он у многих на столе живёт. Начинаем медленно нагрев, и наблюдаем на изменение сопротивления на приборе. При исправном термисторе, сопротивление должно снижаться, а поле некоторого времени, восстановиться.

Маркировка у термисторов различная, всё зависит от фирмы производителя, этому вопросу отдельную статью. В данном тексте, мы рассматриваем тему, что такое термистор и его применение в электроники.

Полупроводниковые термосопротивления. Термисторы. Терморезисторы. Принцип действия и характеристики

Основы работы полупроводниковых терморезисторов, их типы, технические характеристики, график температурной зависимости сопротивления.

Значительная зависимость сопротивления полупроводников от температуры позволила сконструировать чувствительные терморезисторы (термисторы, термосопротивления), представляющие собой объемные полупроводниковые сопротивления с большим температурным коэффициентом сопротивления. В зависимости от назначений терморезисторы изготовляются из веществ с различным значением удельного сопротивления. Для изготовления терморезисторов могут применяться полупроводники как с электронным, так и с дырочным механизмом проводимости и беспримесные вещества. Основными параметрами вещества терморезистора, определяющими его качество, являются: величина температурного коэффициента, химическая стабильность и температура плавления.

Большинство типов термисторов надежно работает лишь в определенных температурных пределах. Всякий перегрев свыше нормы пагубно действует на терморезистор (термосопротивление), а иногда даже может привести к его гибели.

Для предохранения от вредного влияния окружающей среды, и в первую очередь кислорода воздуха, терморезисторы иногда помещаются в баллон, наполненный инертным газом.

Конструкция терморезистора весьма несложна. Кусочку полупроводника придается форма нити, бруска, прямоугольной пластинки, шарика или какая-нибудь иная форма. На противоположных частях терморезистора вмонтированы два вывода. Величина омического сопротивления термистора, как правило, заметно больше величин сопротивлений других элементов схемы и, что самое главное, резко зависит от температуры. Поэтому когда в схеме течет ток, его величина в основном определяется величиной омического сопротивления термистора или в конечном счете его температурой. С повышением температуры термистора ток в схеме увеличивается, и, наоборот, с понижением температуры ток уменьшается.

Нагрев термостата может осуществляться передачей тепла от окружающей среды, выделением тепла в самом термисторе при прохождении через него электрического тока или, наконец, при помощи специальных подогревных обмоток. Способ нагрева терморезистора непосредственным образом связан с его практическим использованием.

Сопротивление термистора с изменением температуры может изменяться на три порядка, т. е. в 1000 раз. Это характерно для термисторов, изготовленных из плохо проводящих материалов. В случае хорошо проводящих веществ отношение находится в пределах десяти.

Всякий терморезистор обладает тепловой инерционностью, которая в одних случаях играет положительную роль, в других — либо не имеет практически никакого значения, либо отрицательно сказывается и ограничивает пределы использования терморезисторов. Тепловая инерция проявляется в том, что термистор, подвергающийся нагреву, не сразу принимает температуру нагревателя, а лишь через некоторое время. Характеристикой тепловой инерции терморезистора может служить так называемая постоянная времени τ . Постоянная времени численно равна тому количеству времени, в течение которого термистор, ранее находившийся при 0° С, а затем перенесенный в среду с температурой 100° С, уменьшит свое сопротивление на 63%.

Для большинства полупроводниковых терморезисторов зависимость сопротивления от температуры имеет нелинейный характер (рис.1, А). Тепловая инерция терморезистора мало отличается от инерции ртутного термометра.

При нормальном режиме эксплуатации параметры терморезисторов с течением времени меняются мало, а поэтому срок их службы достаточно велик и в зависимости от марки терморезистора колеблется в интервале, верхний предел которого исчисляется несколькими годами.

Рассмотрим для примера кратко три типа терморезисторов (термосопротивления): ММТ-1, ММТ-4 и ММТ-5.

На рис.1(В) показаны принципиальное устройство и конструкции этих терморезисторов. Терморезистор ММТ-1 покрыт снаружи эмалевой краской и предназначен для работы в сухих помещениях; терморезисторы ММТ-4 и ММТ-5 смонтированы в металлических капсулах и герметизированы. Поэтому они не подвержены вредному влиянию окружающей среды, предназначены для работы в условиях любой влажности и даже могут находиться в жидкостях (не действующих на корпус терморезисторов)

Омическое сопротивление терморезисторов находится в диапазоне от 1000 — 200000 ом при температуре 20° С, а температурный коэффициент α около 3% на 1°С. На рис.2 изображена кривая, показывающая в процентах изменение омического сопротивления термистора в зависимости от его температуры. На этом графике за начальное значение принято сопротивление при 20° С.

Описываемые типы терморезисторов рассчитаны на работу в температурном интервале от -100 до + 120° С. Перегрев их недопустим.

Термосопротивления (термисторы, терморезисторы) упомянутых типов весьма стабильны, т. е. сохраняют практически неизменным свое «холодное» сопротивление, величина которого определяется при 20° С в течение весьма длительного времени. Высокая стабильность терморезисторов типа ММТ определяет их большой срок службы, который, как указано в паспорте, в нормальном режиме их работы практически безграничен. Термосопротивления (термисторы, терморезисторы) типа ММТ обладают хорошей механической прочностью.

На рисунках: конструкции некоторых термисторов, характерная температурная зависимость сопротивления термистора.

Часто в различных источниках питания возникает задача ограничить стартовый бросок тока при включении. Причины могут быть разные – быстрый износ контактов реле или выключателей, сокращение срока службы конденсаторов фильтра итд. Такая задача недавно возникла и у меня. В компьютере я использую неплохой серверный блок питания, но за счет неудачной реализации секции дежурного режима, происходит сильный ее перегрев при отключении основного питания. Из-за этой проблемы уже 2 раза пришлось ремонтировать плату дежурного режима и менять часть электролитов, находящихся рядом с ней. Решение было простое – выключать блок питания из розетки. Но оно имело ряд минусов – при включении происходил сильный бросок тока через высоковольтный конденсатор, что могло вывести его из строя, кроме того, уже через 2 недели начала обгорать вилка питания блока. Решено было сделать ограничитель бросков тока. Параллельно с этой задачей, у меня была подобная задача и для мощных аудио усилителей. Проблемы в усилителях те же самые – обгорание контактов выключателя, бросок тока через диоды моста и электролиты фильтра. В интернете можно найти достаточно много схем ограничителей бросков тока. Но для конкретной задачи они могут иметь ряд недостатков – необходимость пересчета элементов схемы для нужного тока; для мощных потребителей – подбор силовых элементов, обеспечивающих необходимые параметры для расчетной выделяемой мощности. Кроме того, иногда нужно обеспечить минимальный стартовый ток для подключаемого устройства, из-за чего сложность такой схемы возрастает. Для решения этой задачи есть простое и надежное решение – термисторы.

Рис.1 Термистор

Термистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого резко изменяется при нагреве. Для наших целей нужны термисторы с отрицательным температурным коэффициентом – NTC термисторы. При протекании тока через NTC термистор он нагревается и его сопротивление падает.


Рис.2 ТКС термистора

Нас интересуют следующие параметры термистора:

    Сопротивление при 25˚С

    Максимальный установившийся ток

Оба параметра есть в документации на конкретные термисторы. По первому параметру мы можем определить минимальный ток, который пройдет через сопротивление нагрузки при подключении ее через термистор. Второй параметр определяется максимальной рассеиваемой мощностью термистора и мощность нагрузки должна быть такой, что бы средний ток через термистор не превысил это значение. Для надежной работы термистора нужно брать значение этого тока меньшее на 20 процентов от параметра, указанного в документации. Казалось бы, что проще – подобрать нужный термистор и собрать устройство. Но нужно учитывать некоторые моменты:

  1. Термистор достаточно долго остывает. Если выключить устройство и сразу включить опять, то термистор будет иметь низкое сопротивление и не выполнит свою защитную функцию.
  2. Нельзя соединять термисторы параллельно для увеличения тока – из-за разброса параметров ток через них будет сильно различаться. Но вполне можно соединять нужное к-во термисторов последовательно.
  3. При работе происходит сильный нагрев термистора. Греются также элементы рядом с ним.
  4. Максимальный установившийся ток через термистор должен ограничиваться его максимальной мощностью. Этот параметр указан в документации. Но если термистор используется для ограничения коротких бросков тока (например, при первоначальном включении блока питания и зарядке конденсатора фильтра), то импульсный ток может быть больше. Тогда выбор термистора ограничен его максимальной импульсной мощностью.

Энергия заряженного конденсатора определяется формулой:

E = (C*Vpeak²)/2

где E – энергия в джоулях, C – емкость конденсатора фильтра, Vpeak – максимальное напряжение, до которого зарядится конденсатор фильтра (для наших сетей можно взять значение 250В*√2 = 353В).

Если в документации указана максимальная импульсная мощность, то исходя из этого параметра можно подобрать термистор. Но, как правило, этот параметр не указан. Тогда максимальную емкость, которую безопасно можно зарядить термистором, можно прикинуть по уже рассчитанным таблицам для термисторов стандартных серий.

Я взял таблицу с параметрами термисторов NTC фирмы Joyin. В таблице указаны:

Rном — номинальное сопротивление термистора при температуре 25°С

Iмакс — максимальный ток через термистор (максимальный установившийся ток)

Смакс — максимальная емкость в тестовой схеме, которую разряжают на термистор без его повреждения (тестовое напряжение 350v)

Как проводится тестовое испытание, можно посмотреть на седьмой странице.

Несколько слов о параметре Смакс – в документации показано, что в тестовой схеме конденсатор разряжается через термистор и ограничительный резистор, на котором выделяется дополнительная энергия. Поэтому максимальная безопасная емкость, которую сможет зарядить термистор без такого сопротивления, будет меньше. Я поискал информацию в зарубежных тематических форумах и посмотрел типовые схемы с ограничителями в виде термисторов, на которые приведены данные. Исходя из этой информации, можно взять коэффициент для Смакс в реальной схеме 0.65, на который умножить данные из таблицы.

Наименование

Rном,

Iмакс,

Смакс,

д иаметр 8мм

диаметр 10мм

диаметр 13мм

диаметр 15мм

диаметр 20мм

Таблица параметров NTC термисторов фирмы Joyin

Соединяя несколько одинаковых NTC термисторов последовательно, мы уменьшаем требования к максимальной импульсной энергии каждого из них.

Приведу пример. Например, нам необходимо подобрать термистор для включения блока питания компьютера. Максимальная мощность потребления компьютера – 700 ватт. Мы хотим ограничить стартовый ток величиной 2-2.5А. В блоке питания установлен конденсатор фильтра 470мкФ.

Считаем действующее значение тока:

I = 700Вт/220В = 3.18А

Как писал выше, для надежной работы термистора, выберем максимальный установившийся ток из документации на 20% больше этой величины.

Iмакс = 3.8А

Считаем нужное сопротивление термистора для стартового тока 2.5А

R = (220В*√2)/2.5А = 124 Ом

Из таблицы находим нужные термисторы. 6 штук последовательно включенных термисторов JNR15S200L подходят нам по Iмакс , общему сопротивлению. Максимальная емкость, которую они могут зарядить будет равна 680мкФ*6*0.65=2652мкФ, что даже больше, чем нам нужно. Естественно, при понижении Vpeak , понижаются и требования к максимальной импульсной мощности термистора. Зависимость у нас от квадрата напряжения.

И последний вопрос по поводу выбора термисторов. Что, если мы подобрали необходимые по максимальной импульсной мощности термисторы, но они нам не подходят по Iмакс (постоянная нагрузка для них слишком велика), либо в самом устройстве нам не нужен источник постоянного нагрева? Для этого мы применим простое решение – добавим в схему еще один выключатель параллельно термистору, который включим после зарядки конденсатора. Что я и сделал в своем ограничителе. В моем случае параметры такие – максимальная мощность потребления компьютера 400вт, ограничение стартового тока – 3.5А, конденсатор фильтра 470мкФ. Я взял 6 штук термисторов 15d11 (15 ом). Схема приведена ниже.


Рис. 3 Схема ограничителя

Пояснения по схеме. SA1 отключает фазовый провод. Светодиод VD2 служит для индикации работы ограничителя. Конденсатор C1 сглаживает пульсации и светодиод не мерцает с частотой сети. Если он вам не нужен, то уберите из схемы C1, VD6, VD1 и просто соедините параллельно светодиод и диод по аналогии элементов VD4, VD5. Для индикации процесса зарядки конденсатора, параллельно термисторам включен светодиод VD4. В моем случае при зарядке конденсатора блока питания компьютера, весь процесс занимает менее секунды. Итак, собираем.


Рис.4 Набор для сборки

Индикацию питания я собрал непосредственно в крышке от выключателя, выкинув из нее китайскую лампу накаливания, которая бы прослужила недолго.


Рис. 5 Индикация питания


Рис.6 Блок термисторов


Рис. 7 Собранный ограничитель

На этом можно было бы закончить, если бы через неделю работы не вышли из строя все термисторы. Выглядело это так.


Рис. 8 Выход из строя NTC термисторов

Несмотря на то, что запас по допустимой величине емкости был очень большой – 330мкФ*6*0.65=1287мкФ.

Термисторы брал в одной известной фирме, причем разных номиналов – все брак. Производитель неизвестен. Либо китайцы заливают в большие корпуса термисторы меньших диаметров, либо качество материалов очень плохое. В итоге купил даже меньшего диаметра — SCK 152 8мм. То же Китай, но уже фирменные. По нашей таблице допустимая емкость 100мкФ*6*0.65=390мкФ, что даже немного меньше, чем нужно. Тем не менее, все работает отлично.

Как работает термистор — Спектр ремонт

Термистора работает как сопротивление датчика температуры. Далее описывается, как работает термистор , его типы, характеристики, для чего он нужен и так далее. Советуем вам сайт meanders.ru, здесь вы узнаете больше о термисторе.

Что такое термистор?

Эти термисторы представляют собой устройство , используемое для измерения температуры . Поэтому можно сказать, что это тип термометра. Они широко используются в промышленности, чтобы иметь возможность измерять температуру различных вещей, которые будут необходимы для ее контроля. Его работа основана на изменении удельного сопротивления в полупроводнике с температурой.

Термистор представляет собой электронный температурный коэффициент сопротивления полупроводника отрицательное высокое значение и который имеет линейную вольтамперную характеристику при условии , что температура остается постоянной.

Как работает термистор?

Работа термистор дается на основе изменения сопротивления полупроводника, которое представлено изменениями температуры окружающей среды, таким образом , в конечном счете изменяет концентрацию носителей.

Что касается конструкции датчика в общем использовании, он состоит из тех, которые могут быть адаптированы для различных применений, являясь этими датчиками, которые охватывают от электронного оборудования до приложений испытаний для процессов, конструкций, надежности и дизайна. В свою очередь, их очень легко контролировать и устанавливать.

Для чего нужен термистор?

Существует много типов термометров, которые можно использовать, и термистор является одним из наиболее часто используемых из-за его огромных преимуществ, среди которых наиболее важно иметь возможность посылать электрические сигналы со значением измеренной температуры . В промышленности очень важно контролировать переменные, которые сделают продукт хорошего качества. Среди этих переменных, например, температура определенных процессов.

Типы термисторов

По температурному коэффициенту:

  • NTC — отрицательный температурный коэффициент или отрицательный температурный коэффициент.
  • PTC — положительный температурный коэффициент или положительный температурный коэффициент, который также известен как позитор .

Характеристики термистора
  • Термисторы подключены к обычным мостам Уитстона или к другим цепям измерения сопротивления.
  • В широком диапазоне температур термисторы имеют нелинейные характеристики.
  • Поскольку они имеют высокий температурный коэффициент, они имеют более высокую чувствительность, чем исследуемые зонды сопротивления, и допускают даже интервалы измерения 1 ° C (диапазон).
  • Они маленькие по размеру.
  • Его время отклика зависит от теплоемкости и массы термистора, варьирующейся от долей от долей секунды до минут.

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.  Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC). Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

 

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) — полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

 

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 — открывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

  • Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
  • Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
  • Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
  • Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

  • контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
  • в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
  • функция ПАМЯТЬ — реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET)
    RESET ошибочного состояния:
    a) кнопкой на передней панели
    b) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
  • функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
  • выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
  • состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
  • универсальное напряжение питания AC/ DC 24 — 240 V
  • клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

  • контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом — РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
  • коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
  • индикация рабочих состояний:
  • (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
  • напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2 или T1-T3
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (1 перекидной)

Реле контроля температуры двигателя G2TF02 (PTC), 2ПК (требуется модуль TR2) TELE Серия GAMMA (Австрия)

  

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2
  • диапазон напряжений питания спомощью модуля питания TR2 или SNT2 * (устанавливается в реле)
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (2 перекидных)

Реле термисторной защиты двигателя CR-810 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

  • контроль температуры электродвигателей, генераторов, трансформаторов и защита их от перегрева
  • датчики РТС устанавливаются в обмотках электродвигателя производителем и в комплект не входят (термисторы РТС соединенные последовательно от 1 до 6 штук)
  • напряжение питания 230V AC и 24V AC/DC
  • максимальный комутируемый ток 16А, 1 переключающий контакт
  • контроль КЗ в цепи термисторных датчиков
  • с ростом температуры электродвигателя растет сопротивление цепи термисторных датчиков, при достижении более 3000 Ом питание отключается (реле разрывает цепь питания катушки контактора), включение происходит автоматически при снижении температуры и соответсвенно сопротивления до 1800 Ом.

Реле контроля температуры двигателя MTR01, MTR02 BMR (Чехия)

  • Реле контролирует температуру обмотки электрического двигателя. Принцип действия основан на измерении сопротивления термистора, встроенного в двигатель.
  • Устройство также контролирует короткое замыкание или пропадание фазы. Реле имеет один выходной перекидной контакт на ток 8 А.
  • Модификация MTR01 24V/ MTR02 24V предназначена для напряжения питания 24 В. Остальные параметры.
  • MTR02 с гальванической изоляцией
  • Сопротивление PTC в раб. режиме 50 Ω < PTC < 3,3 кΩ
  • Сопротивление PTC в авар. режиме PTC > 3,3кΩ или PTC < 50Ω
  • Отключение аварийного режима PTC < 1,8 кΩ + RESET
  • Номинальный ток 8 A (15А — пиковый ток), 1 перекидной контакт

Реле контроля температуры двигателя BTR-12E BTR Electronic Systems, «METZ CONNECT» (Германия)

  • реле термистор применяется для защиты моторов от термических перегрузок, возникающих при механических перегрузках в приводах или при использовании электродвигателей под перенапряжением. Для регистрации температуры применяется РТС = сопротивление с позитивным температурным коэффициентом, которые позиционируются в месте наибольшего нагрева.
  • выпускается с памятью ошибки и без ЗУ (запоминающее  устройство)
  • напряжение питания 230V AC / 24V AC/DC
  • предельно допустимый ток контактов 6А (1 или 2 переключающих контакта)

Реле термической защиты Grundfos MS 220 C Grundfos/Ziehl (Германия)

  • Реле Grundfos MS 220C предназначено для преобразования термисторного сигнала в релейный и передачи его на пускатель в насосах с мощностью двигателя более 3.0 кВт.
  • напряжение питания AC/DC 24 — 240V (и др. в зависимости от исполнения 110,400V)
  • 1 CO, ток контактов 6А

Реле контроля температуры двигателя серии 71.91 и 71.92 Finder (Италия)

Термисторное реле определения температуры для промышленного применения.

Реле Finder термисторной защиты двигателя [71.91.8.230.0300]

  • 1 нормально разомкнутый контакт, без памяти отказов
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Реле Finder термисторной защиты двигателя (с памятью) [71.92.8.230.0401]

  • Термисторное реле с памятью отказов
  • 2 перекидных контакта
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Память отказов выбирается переключателем
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Учебно-практический центр «Эксперт» — Учебно-практический центр «Эксперт»

Импульсные источники питания завоевывают все большее жизненное пространство. Надежность их растет, и те недостатки, которые характерны для импульсных преобразователей энергии, с лихвой компенсируются их несомненными преимуществами. Сейчас они начинают применяться уже в тех областях, где традиционно использовались линейные источники питания.

Один из недостатков импульсных преобразователей энергии это то, что они являются источником высокочастотных помех, проникающих в первичную сеть переменного тока. Это, в свою очередь, может приводить к нестабильной работе другого оборудования, подключенного к той же фазе первичной сети, что и импульсный источник. В связис этим, абсолютно любой блок питания должен иметь в своем составе входные помехоподавляющие цепи, обеспечивающие его защиту от помехиз первичной сети, а также защиту первичной сети от высокочастотных помех импульсного источника. Кроме того, эти цепи могут выполнять функции по защите от высоких напряжений и больших токов.

Переменный ток сети на первом этапе преобразования должен быть выпрямлен с помощью диодного моста. На этот диодный мост переменный ток подается через сетевой выключатель, сетевой предохранитель, терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и помехоподавляющий фильтр. В подавляющем большинстве источников питания построение входных цепей одинаково, и такая типовая схема входных цепей приводится на рис. 1.

Рис. 1

Терморезистор с отрицательным ТКС служит для ограничения броска зарядного тока через конденсатор С5 в момент включения источника питания. При включении блока питания в начальный момент времени через диодный мост протекает максимальный зарядный ток конденсатора С5, и этим током может быть выведен из строя один (или более) диод выпрямителя. Так какв холодном состоянии сопротивление терморезистора составляет несколько Ом, ток через выпрямительные диоды моста ограничивается на безопасном для них уровне. Через некоторый промежуток времени в результате протекания через терморезистор зарядного тока С5, он нагревается, его сопротивление уменьшается до долей Ома и большене влияетна работу схемы.

Такое решение проблемы ограничения броска зарядного тока при помощи элемента с нелинейной вольт – амперной характеристикой используется достаточно часто, так как схема при этом получается наиболее простой и дешевой по сравнению с другими вариантами. Кроме того, она обеспечивает минимальные потери и высокую надежность, что и обуславливаетее применение практически во всех блоках питания. Ограничительный терморезистор, как и всякий нагреваемый элемент, обладает тепловой инерцией. Это означает, что для того, чтобы он восстановил свои ограничительные свойства, после выключения блока питания из сети должно пройти некоторое время (порядка нескольких минут), то есть он должен остыть. При этом следующее включение блока питания произойдет так жес ограничением броска зарядного тока. И это является дополнительным условием, из-за которого настоятельно рекомендуется выждать одну-две минуты перед следующим включением источника питания после его выключения, хотя на практике часто встречаются ситуации, при которых необходимо выключить источник питания и тут же снова включить его.

Терморезисторы довольно часто выходят из строя при пробоях силового транзистора, пробоях диодов выпрямителя. Неисправности терморезисторов довольно очевидны, так как они перегорают обычно с физическими нарушениями корпуса, т. е. корпус элемента разламывается и на нем видны следы копоти. При перегорании терморезистора специалист, производящий ремонт, может применить несколько вариантов решения проблемы:

     — Заменить терморезистор на аналогичный — это наиболее оптимальное решение.

   — Заменить терморезистор обычным резистором малого сопротивления (несколько Ом) и большой мощности (порядка 5 Вт) —в этом случае такой резистор будет осуществлять ограничение тока через выпрямитель в течение всей работы блока питания, однако будет выделять довольно большое количество тепла.

    — Заменить терморезистор несколькими витками нихромовой проволоки — такой элемент будет выполнять общее ограничение тока, а витки будут способствовать плавному нарастанию тока. Однако стоит отметить, что такое решение нельзя назвать оптимальным, и лучше воздержаться от его применения.

   — Замена терморезистора перемычкой — такой способ ремонта не рекомендуется применять (а некоторые специалисты и категорически предупреждают от замены терморезистра перемычкой), однако в некоторых ситуациях это приходится делать. К тому же, если при ремонте пришлось заменить диоды выпрямителя и поставить более мощные (например, КД226), то, как показывает практика, зарядный ток для таких диодов не страшени схема вполне работоспособна без терморезистора.

Следует отметить, что ограничительный терморезистор некоторые производители размещают между «-» диодного моста и общим проводом первичной части (рис. 2).

Рис. 2

В некоторых источниках питания терморезисторы не используются,а применяются ограничительные резисторы большой мощности (обычно белого цвета и имеющие форму параллепипеда). Эти резисторы имеют номинал сопротивления, равный несколько Ом и мощность5 –10 Вт.Как уже отмечалось ранее, такой резистор обеспечивает ограничение тока не тольков момент включения, а постоянно при работе источника питания. Поэтому на резисторе рассеивается достаточно большая мощность, и он очень сильно нагревается.

Сетевой плавкий предохранитель FU1 предназначен для защиты питающей сети от перегрузок, которые возникают при неисправностях сетевого выпрямителя или силового транзистора. Конструктивное изменение положения предохранителя при ремонте нежелательно, так как это может приводить к появлению сетевых электромагнитных помех.

Входной помехоподавляющий фильтр обладает свойством двунаправленного помехоподавления, то есть предотвращает проникновение высокочастотных импульсных помех из сетив блок питания и, наоборот, из блока питания в сеть.Эти импульсные помехи могут иметь значительную амплитуду. Сетевые помехи имеют в основном промышленную основу и создаются аппаратурой дуговой и контактной сварки, силовой пускорегулирующей аппаратурой, приводными электродвигателями, медицинской аппаратурой и т. д. Генерируемые блоком питания помехи обусловлены, главным образом, импульсным режимом работы силового транзистора и выпрямительных диодов. Помехи, генерируемые и силовой сетью и блоком питания можно разделить на два типа: симметричные и несимметричные.

Симметричная (дифференциальная) помеха — напряжение между проводами питания. Эта помеха измеряется между двумя полюсами шин питания.

Несимметричная (синфазная) помеха — напряжение между каждым проводом и корпусом блока питания (рис. 3).

Рис. 3

Для анализа работы помехоподавляющего фильтра рассмотрим случай, когда симметричная помеха воздействует на схему блока питания.

ЭДС помехи приложена к входу источника питания между фазным и нулевым проводом со стороны сети. Конденсатор С1 представляет собой очень большое сопротивление для питающего тока сетевой частоты (50Гц), и поэтому этот ток через конденсатор С1 не ответвляется.Для импульсного высокочастотного тока помехи этот конденсатор, напротив, имеет очень малое сопротивление, и поэтому большая часть тока помехи замыкается через него.

Однако одного конденсатора С1 оказывается недостаточно для полного подавления помехи. Поэтому далее включается двухобмоточный дроссель Т1 (нейтрализующий трансформатор), обмотки I иII которого имеют одинаковое число витков и намотанына одном сердечнике. Направление намотки обеих обмоток согласное. Из этого следует, что полезный ток сетевой частоты, протекающий по обмоткам I иII в противоположных направлениях, будет создавать в сердечнике Т1 два равных встречно-направленных магнитных потока, взаимно компенсирующих друг друга. Поэтому независимо от величины потребляемого от сети тока сердечник Т1 не будет намагничиваться, а значит, индуктивность обеих обмоток будет максимальна. Несмотря на это,из-за того, что питающий полезный ток имеет низкую сетевую частоту, обмотки Т1 не будут оказывать ему сколько-нибудь значительного сопротивления. Высокочастотный же ток помехи будет задерживаться этим дросселем. При этом, благодаря трансформаторному исполнению, индуктивность каждой из обмоток Т1 возрастает на величину взаимной индуктивности. Это объясняется тем, что магнитные потоки от высокочастотного тока помехи точно также взаимно компенсируются, как и токи сетевой частоты. Поэтому сердечник Т1 не намагничивается,а магнитная проницаемость его максимальна. Если бы вместо Т1 в каждый провод включался бы обычный дроссель, то протекающий ток намагничивал бы сердечники этих дросселей, в результате чего их магнитная проницаемость была бы меньше, даже при том же количестве витков.

Далее уже остаточная энергия помехи подавляется конденсатором С4, который замыкает через себя оставшуюся часть тока высокочастотной помехи, прошедшую через Т1.

Однако основное назначение конденсатора С4 иное. Диодный выпрямитель (D1-D4) также является генератором высокочастотных помех, что связано с импульсным характером тока через выпрямитель. Величина помех в основном зависит от свойств полупроводниковых диодов выпрямителя (крутизны вольтамперной характеристики, инерционности).

Процесс восстановления обратного сопротивления диодов при переключении не является мгновенным, и при смене полярности приложенного напряжения через диоды протекают импульсные обратные токи, обусловленные рассасыванием избыточных носителей. Эти импульсные токи и являются помехами, генерируемыми сетевым выпрямителем. Конденсатор С4, включенный в диагональ диодного моста, замыкает через себя токи этих импульсных помех, препятствуя их проникновениюв питающую сеть и нагрузку блока питания.

Конденсаторы С2 и СЗ — обязательные элементы и предотвращают проникновение несимметричных импульсных помех в питающую сеть. Такие же конденсаторы могут устанавливаться и до дросселя, образуя таким образом симметричный фильтр (рис. 4)

Рис. 4

Для предотвращения проникновения несимметричных помех из силового преобразователя в нагрузку через общий провод вторичной стороны в некоторых блоках питания этот общий провод не имеет гальванической связи с корпусом блока питания, а подключенк нему через дополнительный фильтрующий конденсатор малой емкости. При таком включении большая часть тока импульсной помехи замыкается через этот конденсатор внутри схемы блока питания. На рис. 5 таким конденсатором является С6 (4.7n/3kV).

Рис. 5

Следует отметить, что для разрядки конденсаторов сетевого фильтра после выключения блока питания из сетина выходе сетевого фильтра может включаться высокоомный резистор R1 на рис. 4. Включение такого резистора обусловлено требованиями техники безопасности при ремонте блока питания.

В современной схемотехнике во многих блоках питания по сетевому входу включается также варистор или динистор. Варистор — это нелинейный элемент, сопротивление которого зависит от приложенногок нему напряжения. Поэтому, пока сетевое напряжение не выходитза пределы допустимого, сопротивление варистора велико (десятки МОм), и он не влияетна работу схемы. При перенапряжениив сети варистор резко уменьшает свое сопротивление, и возросшим током через него выжигается плавкий предохранитель. Остальные элементы блока питания при этом остаются целыми. Сам варистор при этом обычно выходит из строя, что очень легко заметить —он чернеет,на окружающих его элементах — копоть и обычно варистор раскалывается. Достаточно часто для защиты источника питания от работы при повышенных напряжениях сети используется зенеровский диод, обозначаемый на схемах ZNR. Принцип работы его практически не отличается,т. е. если к нему прикладывается напряжение выше уровня его пробивного напряжения, то он «пробивается» и также выжигает плавкий предохранитель.

Маркировка варистора или зенеровского диода является достаточно простой. На корпусе тремя цифрами указывается номинал пробивного напряжения. Например, число 301 соответствует пробивному напряжению 300В (30×101), число 271 – напряжению 270В (27×101) и т. д.

В случае неисправного варистора или зенеровского диода установка нового предохранителя и повторное включение источника питания опять приводит к перегоранию предохранителя. Замену варистора или диода желательно производить на аналогичное изделие. Установка прибора с меньшим пробивным напряжением часто приводит его «пробою» при включении источника питания, т. к. именно в момент включения наблюдается большой скачок напряжения. Если установить прибор с большим значением пробивного напряжения, то в момент включения он не будет выходить из строя, однако и защищать источник питания он буде хуже. Возможен и такой способ решения проблемы, как полное удаление варистора (зенеровского диода) из схемы. Источник питания при этом будет запускаться без проблем, и предохранитель будет оставаться целым, однако, как, наверное, всем понятно, защита от повышенного напряжения сети будет отсутствовать. Такой способ решения проблемы стоит применять только в том случае, если вы увереныв хорошем качестве питающего напряжения и нет возможности найти аналогичную замену неисправному прибору.

 

ШИМ УПРАВЛЕНИЕ КУЛЕРОМ С ТЕРМИСТОРОМ

Поскольку радиолюбителям часто нужен вентилятор для охлаждения мощных усилителей, зарядок и блоков питания, решено было создать небольшой проект для этого дела. Никто не любит шум от работы кулера, поэтому нужно использовать вентилятор, который будет отключаться когда он не нужен (температура радиатора невелика). Используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), а не плавно меняющееся напряжение, можно точно контролировать скорость вращения вентилятора и увеличивать её при необходимости. Для реализации этого и соберем такую схему:

Тут использован преобразователь постоянного тока, а не линейный стабилизатор, чтобы снизить 24 В до 5 В, потому что линейный LM7805 слишком нагрелся бы, гася избыточное напряжение. 

Используется компаратор с гистерезисом, чтобы определить начальную точку включения вентилятора, основываясь на показаниях температуры (в омах) термистора, который установлен на радиаторе. Данный термистор меняет сопротивление от 10К при комнатной температуре до примерно 5К, когда радиатор сильно нагревается. 

Хитрость этой схемы заключается в том, что управляющее напряжение (CV) от таймера 555 используется для управления ШИМ. 555 генерирует импульсы и ширина импульса, а также частота, варьируются путем подачи напряжения на вход CV. Выход 555 идет на FET, который приводит в движение кулер. 

Все работает очень хорошо, но от вентилятора немного слышна низкая частота следования импульсов, поэтому нужно было использовать C4 и C5, чтобы убрать этот звук. Правда у этой конструкции есть два недостатка:

  1. Во-первых, нельзя регулировать на 100% ширину импульса. Минимум — около 30%, вентилятор вращается очень медленно, но максимум — около 70%.
  2. Другим недостатком является то, что нельзя увеличить частоту импульсов выше частоты слышимости 20 кГц, потому что тогда влияние термистора на диапазон ШИМ значительно уменьшается.

Существуют специальные контроллеры двигателей, которые позволяют решить это, на их основе сделаны две разные схемы. Один для вентилятора на 12 В и один для вентилятора на 5 В постоянного тока. Микросхема TC648 работает очень хорошо и такой ШИМ-кулер является хорошим дополнением к мощному блоку питания. 

После экспериментов решено было внести несколько изменений в схему. Сначала задействовать контакт VAS. В объяснении говорится, что для него необходимо установить порог автоматического выключения, но он также устанавливает порог включения.

Во-вторых, удалим резистор, который стоял параллельно термистору NTC. Также экспериментировали с C7, который устанавливает частоту и удаляет слышимые шумы на более низких скоростях. Это работало только с ограничением 10 нФ, но тогда ограничено регулируется скорость. Поэтому остановимся на использовании значения 1 мкФ. 

И вот последняя версия схемы управления вентилятором:

В самом простейшем варианте можно задействовать такую схему, но её возможности конечно сильно ограничены.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ШИМ УПРАВЛЕНИЕ КУЛЕРОМ С ТЕРМИСТОРОМ

Как выбрать датчик температуры

Датчик температуры — это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или вещества, используя при этом различные свойства и характеристики измеряемых тел или среды.

Если вы впервые сталкиваетесь с вопросом выбора датчика для измерения температуры, то выбор недорогого и надежного датчика может стать для вас актуальной проблемой.

В первую очередь необходимо выяснить следующие детали: предполагаемый температурный диапазон измерений, требуемая точность, будет ли датчик расположен внутри среды (если нет — нужен будет радиационный термометр), условия предполагаются нормальные или агрессивные, важна ли возможность периодического демонтажа датчика, и наконец, нужна ли градуировка именно в градусах или допустимо получение сигнала, который затем будет преобразовываться в значение температуры.

Это все не праздные вопросы, ответив на которые, потребитель получает возможность выбрать для себя более подходящий датчик температуры, с которым его оборудование будет работать наилучшим образом. Разумеется, нельзя просто и однозначно дать ответ на вопрос, какой датчик температуры лучше, выбор предстоит сделать потребителю, предварительно ознакомившись с особенностями каждого типа датчиков.

Здесь мы сделаем краткий обзор трех основных типов термодатчиков (наиболее распространенных): термометр сопротивления, термистор или термопара. Между тем, потребителю важно сразу понимать, что точность получаемых данных о температуре зависит как от датчика, так и от преобразователя сигнала — вклад в неопределенность вносит как первичный датчик, так и преобразователь.

Порой при выборе приборов обращают внимание только на характеристики преобразователя, забывая о том, что разные датчики дадут разные дополнительные составляющие (в зависимости от выбранного типа датчика), которые необходимо будет учитывать при получении данных.

Термометры сопротивления — если нужна высокая точность

В данном случае чувствительным элементом выступает пленочный или проволочный резистор, с известной зависимостью сопротивления от температуры, помещенный в керамический или металлический корпус. Наиболее популярны платиновые (высокий температурный коэффициент), но также применяют никелевые и медные. Диапазоны и допуски, а также стандартные зависимости сопротивления от температуры для термометров сопротивления можно узнать, прочитав ГОСТ 6651-2009.

Преимущество термометров данного типа — широкий температурный диапазон, высокая стабильность, хорошая взаимозаменяемость. Особо устойчивы к вибрациям платиновые пленочные термометры сопротивления, однако рабочий диапазон у них уже.

Герметичные элементы ТС выпускаются как отдельные чувствительные элементы для миниатюрных датчиков, однако как для термометров сопротивления, так и для датчиков характерен один относительный минус — им требуется для работы трехпроводная или четрыехпроводная система, тогда измерения будут точными.

И еще, глазурь герметизирующая корпус должна подходить для выбранных условий, чтобы колебания температуры не привели бы к разрушению герметизирующего слоя датчика. Стандартный допуск платиновых термометров не более 0,1 °С, но возможна индивидуальная градуировка для достижения точности в 0,01 °С.

Более высокой точностью обладают эталонные платиновые термометры (ГОСТ Р 51233-98), их точность достигает 0,002 °С, но обращаться с ними нужно осторожно, ибо они не выносят тряски. К тому же стоимость их десятикратно выше стандартных платиновых термометров сопротивления.

Для измерений в условиях криогенных температур подойдет железно-родиевый термометр сопротивления. Аномальная температурная зависимость сплава и низкий ТКС позволяют такому термометру работать при температурах от 0,5 К до 500 К, причем стабильность при 20К достигает 0,15 мК/год.

Конструктивно чувствительный элемент термометра сопротивления — это четыре отрезка спирали, уложенные вокруг трубки из оксида алюминия, засыпанные чистым порошком оксида алюминия. Витки изолированы друг от друга, а сама спираль в принципе виброустойчива. Герметизация особо подобранной глазурью или цементом на основе того же оксида алюминия. Типичный диапазон для проволочных элементов — от -196 °С до +660 °С.

Второй вариант элемента (более дорогостоящий, применяется на объектах атомной промышленности) — полая конструкция, отличающаяся очень высокой стабильностью параметров. На металлический цилиндр наматывается элемент, причем поверхность цилиндра покрыта слоем оксида алюминия. Сам цилиндр изготовлен из особого металла сходного по коэффициенту теплового расширения с платиной. Стоимость термометров с полыми элементами очень высока.

Третий вариант — тонкопленочный элемент. На подложку из керамики наносится тончайший слой платины (порядка 0,01 микрона), который сверху покрывается стеклом или эпоксидной смолой.

Это самый дешевый тип элементов для термометров сопротивления. Малый размер и небольшой вес — главное достоинство тонкопленочного элемента. Такие датчики обладают высоким сопротивлением примерно в 1 кОм, что сводит на нет проблему двухпроводного присоединения. Однако стабильность тонких элементов уступает проволочным. Типичный диапазон для пленочных элементов — от -50 °С до +600 °С.

Спираль из платиновой проволоки, покрытая стеклом, — вариант весьма дорогого проволочного термометра сопротивления, который чрезвычайно хорошо герметизирован, устойчив к высокой влажности, однако диапазон рабочих температур относительно узок.

Термопары — для измерения высоких температур

Принцип действия термопары открыт в 1822 году Томасом Зеебеком, описать его можно так: в проводнике из гомогенного материала, обладающем свободными носителями заряда, при нагревании одного из измерительных контактов возникнет ЭДС. Или так: в замкнутой цепи из разнородных материалов, в условиях разности температур между спаями, возникает ток.

Вторая формулировка дает более точное понимание принципа работы термопары, в то время как первая отражает самую суть генерации термоэлектричества, и свидетельствует об ограничениях точности, связанных с термоэлектрической неоднородностью: для всей длины термоэлектрода решающий фактор — это наличие температурного градиента, поэтому погружение в среду при калибровке должно быть таким же, что и будущее рабочее положение датчика.

Термопары позволяют получить широчайший рабочий температурный диапазон и, что крайне важно, имеют самую высокую рабочую температуру из всех типов контактных термодатчиков. Спай может быть заземлен или приведен в плотный контакт с исследуемым объектом. Прост, надежен, прочен — это про датчик на базе термопары. Диапазоны и допуски, термоэлектрические параметры термопар можно узнать, прочитав ГОСТ Р 8.585-2001.

Есть у термопар и некоторые уникальные недостатки:

  • термоэдс нелинейна, что создает сложности при разработке преобразователей для них;
  • материал электродов нуждается в хорошей герметизации в силу химической неинертности оных, в силу их уязвимости к агрессивным средам;
  • термоэлектрическая неоднородность в силу коррозии или иных химических процессов, из-за которых состав немного меняется, вынуждает изменять градуировку; большая длина проводников порождает эффект антенны и делает термопару уязвимой для ЭМ-полей;
  • качество изоляции преобразователя становится очень важным аспектом если от термопары с заземленным спаем требуется малая инерция.

Термопары из благородных металлов (ПП-платинородий-платиновые, ПР-платинородий-платинородиевые) отличаются наивысшей точностью, наименьшей термоэлектрической неоднородностью нежели термопары из металлов неблагородных. Эти термопары стойки к окислению, потому имеют высокую стабильность.

При температурах до 50 °С они практически дают на выходе 0, поэтому нет надобности следить за температурой холодных спаев. Стоимость высокая, чувствительность малая — 10 мкВ/К при 1000 °С. Неоднородность при 1100 °С — в районе 0,25 °С. Загрязнение и окисление электродов создают нестабильность (родий окисляется при температурах от 500 до 900 °С), и электрическая неоднородность поэтому все же появляется. Пары из чистых металлов (платина-палладий, платина-золото) имеют лучшую стабильность.

Термопары которые широко используются в промышленности — часто из неблагородных металлов. Они недороги и вибростойки. Особенно удобны электроды, герметизированные кабелем с минеральной изоляцией — их можно установить в сложных местах. Термопары отличаются высокой чувствительностью, но термоэлектрическая неоднородность является недостатком дешевых моделей — ошибка может достигать 5 °С.

Периодическая калибровка оборудования в лаборатории бессмысленна, более полезно проверить термопару на месте рабочего монтажа. Самые термоэлектрически-неоднородные пары — нисил/нихросил. Главная составляющая неопределенности — учет температуры холодного спая.

Высокие температуры порядка 2500 °С измеряют вольфрам-рениевыми термопарами. Важно здесь устранить окислительные факторы, для чего прибегают к особым герметичным чехлам с инертным газом, а также к чехлам из молибдена и тантала с изоляцией оксидом магния и оксидом бериллия. И конечно, важнейшая область применения вольфрам-рения — термопары для ядерной энергетики в условиях нейтронных потоков.

Для термопар, конечно, не потребуются трехпроводная или четырехпроводная системы, но нужно будет использовать компенсационные и удлинительные провода, которые позволят передавать сигнал и за 100 метров к измерительному оборудованию с минимальными погрешностями.

Удлинительные провода — из того же металла, что и термопара, а компенсационные (медные) применяются для термопар из благородных металлов (для платины). Компенсационные провода станут источником неопределенности порядка 1-2 °С при большой разности температур, тем не менее для компенсационных проводов есть стандарт МЭК 60584-3.

Термисторы — для небольших диапазонов температур и специальных применений

Термисторы являются своеобразными термометрами сопротивления, только не проволочными, а спеченными в форме многофазных структур, в основе которых смешанные оксиды переходных металлов. Их главное преимущество — малые размеры, разнообразие всевозможных форм, малая инерция, низкая стоимость.

Термисторы бывают с отрицательным (NTC) или с положительным (PTC) температурным коэффициентом сопротивления. Наиболее распространены NTC, а РТС служат для очень узких температурных диапазонов (единицы градусов) в системах мониторинга и сигнализации. Наилучшая стабильность термисторов находится в диапазоне от 0 до 100 °С.

Термисторы бывают по форме дисковыми (до 18 мм), бусинковыми (до 1 мм), пленочными (толщина до 0,01 мм), цилиндрическими (до 40 мм). Термисторные датчики маленького размера позволяют исследоветелям измерять температуру даже внутри клеток и кровеносных сосудов.

Главным образом термисторы пользуются спросом для измерений низких температур благодаря их относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов имеют рабочие температуры до минус 100 °С.

В основном термисторы представляют собой спеченные при температуре около 1200 °С на воздухе сложные многофазные структуры из гранулированных нитратов и оксидов металлов. Самые стабильные при температурах ниже 250 °С — NTC — термисторы из оксидов никеля и магния либо никеля, магния и кобальта.

Удельная проводимость термистора зависит от его химического состава, от степени окисления, от наличия добавок в виде металлов вроде натрия или лития.

Крохотные бусинковые термисторы наносят на два платиновых вывода, затем покрывают стеклом. У дисковых термисторов выводы припаиваются к платиновому покрытию диска.

Сопротивления термисторов выше чем у термометров сопротивления, обычно оно лежит в диапазоне от 1 до 30 кОм, поэтому здесь подходит двухпроводная система. Зависимость сопротивления от температуры близка к экспоненциальной.

Дисковые термисторы лучше всего взаимозаменяемы для диапазона от 0 до 70 °С в пределах погрешности 0,05 °С. Бусинковые — потребуют индивидуальной калибровки преобразователя для каждого экземпляра. Градуируют термисторы в жидкостных термостатах, сравнивая их параметры с идеальным платиновым термометром сопротивления шагами по 20 °С в диапазоне от 0 до 100 °С. Так достигается погрешность не более 5 мК.

Ранее ЭлектроВести писали, что поскольку производители выбирают разные компоненты для производства аккумуляторов, потребителям может быть трудно понять, как долго должны работать батареи в электромобилях. Компания Geotab провела исследование 6300 электромобилей с целью выяснить, какой средний срок службы у литий-ионной батареи.

По материалам: electrik.info.

Что такое термистор

Термистор — это термочувствительный резистор, который демонстрирует точное и предсказуемое изменение сопротивления, пропорциональное небольшим изменениям температуры тела. Насколько изменится его сопротивление, зависит от его уникального состава. Термисторы являются частью большой группы пассивных компонентов. И в отличие от своих активных компонентов, пассивные устройства не способны обеспечить усиление мощности или усиление схемы.

История термистора

Майкл Фарадей; Английский ученый впервые открыл концепцию термисторов в 1833 году, когда писал о полупроводниковом поведении сульфида серебра.В ходе своих исследований он заметил, что сопротивление сульфидам серебра снижается с повышением температуры. Это открытие позже привело к коммерческому производству термисторов в 1930-х годах, когда Самуэль Рубен изобрел первый коммерческий термистор. С тех пор технология улучшилась; прокладывая путь к совершенствованию производственных процессов; наряду с наличием более качественного материала.

Типы термисторов

Есть два типа термисторов. NTC или термисторы с отрицательным температурным коэффициентом и PTC или термисторы с положительным температурным коэффициентом . Разница в том, что термисторы NTC демонстрируют УМЕНЬШЕНИЕ сопротивления при повышении температуры тела, в то время как термисторы PTC демонстрируют УВЕЛИЧЕНИЕ сопротивления при повышении температуры тела.

Применения термисторов NTC и PTC включают:

  • Температурная компенсация
  • Измерение температуры
  • Контроль температуры
  • Ограничение пускового тока

Преимущества термисторов NTC и PTC

Термисторы

NTC отличаются прочностью, надежностью и стабильностью, они приспособлены для работы в экстремальных условиях окружающей среды и обладают большей помехоустойчивостью, чем другие типы датчиков температуры.

  • Компактный размер : варианты упаковки позволяют работать в небольших или ограниченных пространствах; тем самым занимая меньше места на печатных платах.
  • Быстрое время отклика : Небольшие размеры позволяют быстро реагировать на изменение температуры, что важно, когда требуется немедленная обратная связь.
  • Экономичность : Термисторы не только дешевле, чем другие типы датчиков температуры; Если у приобретенного термистора правильная кривая RT, никакая другая калибровка не требуется во время установки или в течение его срока службы.
  • Точечное совпадение : Возможность получения определенного сопротивления при определенной температуре.
  • Соответствие кривой : Сменные термисторы с точностью от + 0,1 ° C до + 0,2 ° C.

Общие рекомендации по выбору

Независимо от того, устанавливаете ли вы новую систему или просто заменяете устройство в существующей системе, вы должны рассмотреть эти ключевые моменты, прежде чем делать свой выбор, чтобы гарантировать желаемый результат.

  1. Базовое сопротивление : Если вы устанавливаете новое приложение, обязательно выберите правильное базовое сопротивление в соответствии с требованиями вашего приложения.Если вы заменяете термистор, убедитесь, что оно соответствует текущему сопротивлению базы.
  2. Кривая зависимости сопротивления от температуры : Если вы устанавливаете новое приложение, определите правильную зависимость сопротивления от кривой температуры. Если вы заменяете устройство, убедитесь, что совпадают данные с имеющимся термистором.
  3. Упаковка термистора : Убедитесь, что выбранная упаковка соответствует требованиям вашего приложения.

Для получения дополнительной помощи в процессе выбора посетите нашу страницу Выбор термисторов NTC

Термисторы NTC нелинейны, и, как следует из их названия, их сопротивление уменьшается с увеличением температуры.Явление, называемое самонагревом, может повлиять на сопротивление термистора NTC. Когда ток проходит через термистор NTC, он поглощает тепло, вызывая повышение собственной температуры.

Приложения

  • Измерение температуры
  • Температурная компенсация
  • Контроль температуры

Посетите нашу страницу, посвященную применению термисторов, чтобы получить дополнительную информацию обо всем, от расчета температурного коэффициента термистора до измерения температуры с помощью моста Уитстона.

Преимущества

  • Быстрое время отклика до (± 1%).
  • Точность: термисторы NTC имеют диапазон точности от 0,05 до 0,20 ˚C с долговременной стабильностью. Другие датчики температуры могут со временем дрейфовать.
  • Упаковка: Термисторы NTC настраиваются в соответствии с требованиями различных приложений.
  • Помехоустойчивость: термисторы NTC обеспечивают превосходную устойчивость к электрическим помехам и сопротивление проводов больше, чем другие типы датчиков температуры.
  • Рентабельность: из-за своего небольшого размера и простоты производства термисторы с NTC и PTC оказываются очень экономичным выбором.

Производственный процесс NTC

Мы производим термисторы NTC, используя смесь оксидов металлов, таких как марганец, никель или медь; вместе со связующими и стабилизаторами. Материал прессуется в вафельные формы и спекается при экстремальных температурах; делая пластины готовыми либо к разрезанию на термисторы меньшего размера, либо оставленным в виде дискового термистора.

Конфигурации

Термисторы

NTC доступны в различных конфигурациях, как указано ниже:

  • Диск и микросхема : Они поставляются с покрытием или без покрытия с лужеными медными выводами с быстрым откликом (± 1%). Также имеется широкий диапазон значений сопротивления для любой ситуации.
  • Эпоксидное покрытие : Эпоксидное покрытие, нанесенное методом погружения и припаянное между тефлоновыми / ПВХ проводами с оболочкой. Их небольшие размеры позволяют легко устанавливать, и они могут быть согласованы по точкам или кривой
  • Стекло-инкапсулированный : отличный выбор при работе в экстремальных условиях окружающей среды.Конфигурации включают радиальные или осевые выводы
  • Зонд в сборе : Доступен в различных корпусах в зависимости от требований приложения
  • Поверхностный монтаж : Варианты конфигурации включают навал, на ленту и катушку, двусторонний и наматывающий с наконечниками из серебра из палладия. Эти термисторы, изготовленные с никелевым барьером, отлично работают в прецизионных схемах

Словарь термисторов NTC

  • Константа рассеяния (D.C. или дельта d) : Константа рассеяния — это отношение, обычно выражаемое в милливаттах на градус C (мВт / ° C) при заданной температуре окружающей среды, между изменением рассеиваемой мощности в термисторе и результирующим изменением температуры тела
  • Постоянная материала (бета β) : Постоянная материала термистора NTC является мерой его сопротивления при одной температуре по сравнению с его сопротивлением при другой температуре. Его значение может быть рассчитано по приведенной ниже формуле и выражено в градусах кельвина (° k).β = ln (R @ T2 / R @ T1) / (T2-1 — T 1-1)
  • Максимальная номинальная мощность : Максимальная номинальная мощность термистора — это максимальная мощность, выраженная в ваттах или милливаттах (Вт или мВт), которую термистор будет рассеивать в течение длительного периода времени с приемлемой стабильностью его характеристик
  • Steinhart-Hart : Это эмпирическое выражение, которое было определено как лучшее математическое выражение для определения зависимости сопротивления от температуры термисторов NTC и узлов датчиков NTC
  • Температурный коэффициент сопротивления (Alpha, α) : Отношение при заданной температуре, T, скорости изменения сопротивления при нулевой мощности с температурой к сопротивлению при нулевой мощности термистора.Температурный коэффициент; обычно выражается в процентах на градус Цельсия (% / ˚C)
  • Температурный допуск : Температурный допуск равен тому, насколько большое отклонение в ° C можно ожидать от термистора при определенной температуре
  • Температурная постоянная времени (T.C. или tau, t) : Время, необходимое термистору для изменения 63,2% от общей разницы между его начальной и конечной температурой корпуса, когда он подвергается ступенчатому изменению температуры в условиях нулевой мощности.Обычно выражается в секундах

Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

предлагают пассивный подход к ограничению пускового тока. Используя термистор с положительным температурным коэффициентом, вы, вероятно, увидите снижение эксплуатационных расходов при более высокой надежности; без ущерба для защиты. Термисторы PTC испытывают изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды или при самонагреве устройства из-за поглощения входящего тока.А поскольку ограничение пускового тока зависит от указанного сопротивления термистора PTC, правильный выбор играет решающую роль в защите системы.

Типы термисторов PTC

  • Керамические переключающие термисторы PTC
  • Кремниевые кремниевые термисторы PTC
  • Полимерные термисторы PPTC

Процесс изготовления термистора PTC

Процесс производства PTC требует тщательного контроля как материала, так и размера частиц, чтобы производить качественные устройства с надлежащими характеристиками переключения и номинальными напряжениями.

Общие приложения термистора PTC

  • Задержка по времени
  • Размагничивание
  • Запуск двигателя
  • Максимальная токовая защита

Если вы хотите узнать больше о термисторах с положительным температурным коэффициентом и о том, чем они отличаются от термисторов с отрицательным температурным коэффициентом, посетите Википедию

.

Керамические переключающие термисторы PTC

Термисторы этого типа демонстрируют сильно нелинейную кривую зависимости сопротивления от температуры. И поскольку термисторы PTC обладают сопротивлением с положительным температурным коэффициентом, они показывают незначительную часть отрицательного температурного коэффициента, пока не достигнут критической температурной точки, известной как «кюри» или переходное состояние.Когда это произойдет, устройство начнет показывать положительный температурный коэффициент и значительное увеличение сопротивления.

Производственный материал

Керамические переключающие термисторы PTC

изготавливаются из поликристаллического керамического материала, содержащего титанат бария, который был легирован редкоземельными материалами для придания ему сопротивления с положительным температурным коэффициентом.

Приложения

  • Защита от перегрева
  • Защита от перегрузки по току
  • Температурная компенсация
  • Задержка по времени

Преимущества термисторов PTC для ограничения пускового тока

Чтобы продемонстрировать универсальность термисторов PTC, ниже приведены несколько примеров, когда их использование в качестве ограничителя пускового тока является оптимальным выбором.

  • Температура окружающей среды выше 65 ° C.
  • Температура окружающей среды ниже нуля ° C.
  • Время возврата должно быть близко к нулю ° C.
  • Проблемы с коротким замыканием.

Посетите Термисторы PTC для ограничения пускового тока, чтобы увидеть, как термистор PTC сравнивается с термистором NTC, и получить дополнительную информацию об особых обстоятельствах, когда термистор PTC явно является лучшим выбором для ограничения пускового тока.

Конфигурации

  • С радиальными выводами
  • Поверхностный монтаж

Словарь термисторов PTC

  • Константа рассеяния (постоянный ток или дельта d) : Константа рассеяния — это отношение, обычно выражаемое в милливаттах на градус C (мВт / ° C) при заданной температуре окружающей среды, при изменении рассеиваемой мощности в термисторе к результирующее изменение температуры тела.
  • Теплоемкость (Hc) : Теплоемкость термистора — это количество тепла, необходимое для повышения температуры его тела на один градус Цельсия (1 ° C).Теплоемкость — это общий показатель стандартных термисторов PTC, который выражается в ватт-секундах на кубический дюйм на градус Цельсия (ватт-сек / м3 / ° C). Отношение теплоемкости на единицу объема стандартных термисторов PTC составляет примерно 50 Вт-сек / м3 / ° C.
  • Максимальный ток в установившемся режиме (Imax) : Максимальный ток в установившемся режиме — это номинальный максимальный ток, обычно выражаемый в амперах (A), который может проводиться термистором NTC, ограничивающим броски тока, в течение длительного периода времени.
  • Рабочая температура : Рабочая температура — это диапазон температур, в котором термистор может работать без сбоев.
    Switch Current: Минимальный ток, обычно выражаемый в амперах (A), который при прохождении через стандартный термистор PTC требуется, чтобы вызвать его переключение в состояние с высоким сопротивлением.
  • Температура переключения : Температура стандартного термистора PTC, при которой его сопротивление начинает быстро увеличиваться.
  • Время переключения : Время, необходимое для переключения PTC в состояние высокого сопротивления.
  • Температура переключения переключателя : Двойное сопротивление нулевой мощности PTC при 25 ˚C.

Кремниевые PTC-термисторы

Кремниевые термисторы « Silistor » PTC — это линейные устройства, которые демонстрируют значительное сопротивление с положительным температурным коэффициентом. Однако, если температура превысит 150 ° C, они, скорее всего, будут иметь отрицательный температурный коэффициент.

Приложения

  • Температурная компенсация
  • Датчик температуры

Преимущества

Что такого особенного в кремниевых термисторах? Во-первых, кремний по своей природе является стабильным материалом, поэтому, если вам нужен термистор, который обеспечивает стабильность и более длительный срок службы, кремниевые термисторы будут хорошим выбором.

Другие преимущества включают:

  • Высокотемпературный коэффициент
  • Несколько конфигураций
  • Высокая надежность

Производственный материал

Материалы, используемые для изготовления кремниевых термисторов, представляют собой композит из полимерных материалов, таких как полупроводниковый монокристаллический кремний, а также других проводящих частиц.

Конфигурации

  • Чип SMD
  • Эпоксидная
  • Стекло инкапсулировано
  • Зонд в сборе

Полимерные термисторы PPTC

Полимерный термистор (PPTC) представляет собой термистор с положительным температурным коэффициентом, также известный как «сбрасываемый предохранитель », и он демонстрирует нелинейный эффект PTC. Поскольку они являются термически активируемыми устройствами, любые колебания окружающей температуры будут влиять на работу термистора.В нормальных условиях эксплуатации полимерный PTC демонстрирует минимальное сопротивление по сравнению с остальной частью цепи и практически не влияет на характеристики цепи в целом.

Однако, если система переходит в состояние отказа, PPTC реагирует переходом в состояние с высоким сопротивлением или состояние «отключение » . После устранения условий отказа PPTC сбрасывается, и схема возвращается в нормальное рабочее состояние. Посетите Википедию для получения дополнительной информации о сбрасываемых предохранителях и о том, как они работают.

Приложения

  • Управление технологическим процессом и защита медицинского оборудования
  • Бытовая электроника
  • Автомобильная промышленность
  • Telcom

Производственный материал

Непроводящие кристаллические органические материалы, смешанные с частицами сажи, используются для создания полимерных термисторов, благодаря чему они становятся проводящими.

Преимущества

Вам следует рассмотреть термисторы PPTC, если вы часто сталкиваетесь с перегрузками по току или если приложение требует постоянного времени безотказной работы.Вы не можете отрицать, что стоимость компонентов — не единственная проблема. Спрос на более мелкие технологии, такие как носимые устройства, никуда не денется, и защита схем имеет решающее значение. Стоимость гарантийного ремонта может быстро перевесить стоимость датчиков, которые их защищают. Если вам необходимо определить надежность термистора для вашего приложения, посетите нашу страницу «Надежность термистора», чтобы просмотреть формулу для расчета надежности термистора PPTC.

Другие преимущества включают:

  • Сбрасываемый
  • Компактный размер
  • Минимальная потеря мощности.
  • Низкое сопротивление
  • Конфигурации
  • С радиальными выводами
  • Поверхностный монтаж

Посетите Википедию, чтобы узнать больше о полимерных термисторах PPTC.

Полимерный термистор PPTC Глоссарий

  • Удерживающий ток : Удерживающий ток — это максимальный установившийся ток, который может пройти через сбрасываемый предохранитель PPTC при 23 ˚C, не вызывая его срабатывания.
  • Максимальный ток : Максимальный ток — это максимальный ток повреждения, который может протекать через PPTC.
  • Максимальное начальное сопротивление : это максимальное сопротивление PPTC в исходном состоянии при 23 C.
  • Максимальное напряжение : Максимальное напряжение — это максимальное напряжение, которому может подвергаться PPTC.
  • Минимальное начальное сопротивление : это минимальное сопротивление PPTC в его начальном состоянии при 23 ˚C.
  • Post Trip R1 : Это максимальное сопротивление PPTC через час после срабатывания.
  • Рассеиваемая мощность : Рассеиваемая мощность — это количество рассеиваемой мощности, когда PPTC находится в отключенном состоянии.
  • Время до отключения : это время, необходимое PPTC для переключения в состояние отключения после подачи определенного тока.
  • Ток отключения : Ток отключения — это минимальный ток, протекающий через PPTC, который вызывает его отключение при 23 C.

Ресурсы термистора

Узнайте больше о термисторах и их использовании. Следуйте ссылкам на другие ценные ресурсы и информацию.

Математика термистора

Зонд в сборе и кривые NTC RT

График температурного коэффициента

Мы здесь, чтобы помочь

Наша миссия компании Ametherm — обеспечить вас всеми необходимыми инструментами и знаниями для правильного выполнения работы с первого раза.Вот почему наша команда инженеров всегда готова помочь вам. Свяжитесь с нами по телефону 800-808-2434 или 775-884-2434 , где по вы получите техническую поддержку в реальном времени. Вы также можете в любое время зайти в Интернет, чтобы задать нам вопрос. Ваш успех это и наш успех!

Оцените нашу продукцию

Мы знаем, что выбор подходящего термистора для работы очень важен, поэтому мы рекомендуем вам протестировать наши продукты, прежде чем покупать что-то, что окажется неправильным решением.Свяжитесь с нами, чтобы заказать бесплатный образец, и мы бесплатно отправим его по США и Канаде. Позвоните нам по телефону 800-808-2434 или 775-884-2434 или нажмите здесь, чтобы начать.

Наши продукты доступны для немедленной доставки через наших дистрибьюторов. Пожалуйста, посетите их сайты для получения дополнительной информации о продукте.

Что такое термистор? | Омега Инжиниринг

Введение в измерение температуры с помощью термисторов

Термисторный датчик — это чувствительный к температуре элемент, состоящий из спеченного полупроводникового материала, который демонстрирует большое изменение сопротивления, пропорциональное небольшому изменению температуры.Термисторы обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты, что означает, что сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры.

Термисторы изготовлены из смеси металлов и оксидов металлов. После смешивания материалы формуются и обжигаются до необходимой формы. Затем термисторы можно использовать «как есть» как термисторы дискового типа. или дополнительно сформированы и собраны с подводящими проводами и покрытиями, чтобы сформировать термисторы в форме шариков.

Выберите подходящий термистор

Что такое термистор?

Термистор, образованный от термина ТЕРМОЧувствительные резисторы, является очень точным и экономичным датчиком для измерения температуры.Доступный в 2 типах, NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), это термистор NTC, который обычно используется для измерения температуры.

Как они соотносятся с RTD?


В отличие от резистивных датчиков температуры, которые изменяют сопротивление почти линейно, термисторы NTC имеют сильно нелинейное изменение сопротивления и фактически уменьшают свое сопротивление с повышением температуры. Причины, по которым термисторы продолжают оставаться популярными для измерения температуры:
  • Их большее изменение сопротивления на градус температуры обеспечивает большее разрешение.
  • Высокий уровень повторяемости и стабильности
  • Отличная взаимозаменяемость
  • Небольшой размер означает быстрое реагирование на изменения температуры

Покрытия обычно включают:


  • Эпоксидные покрытия для более низких температур [обычно от -50 до 150 ° C (от -58 до 316 ° F)]
  • Стеклянные покрытия для более высоких температур [обычно от -50 до 300 ° C (от -58 до 572 ° F)
Эти покрытия используются для механической защиты борта термистора и соединений проводов, обеспечивая при этом некоторую защиту от влажности и / или коррозии.Это термистор с эпоксидным шариком, который используется в терморезисторных датчиках температуры Omega. Термисторы

обычно поставляются с проволокой из сплошной меди или медного сплава очень малого диаметра (# 32AW или 0,008 дюйма). Часто эти проволоки покрывают лужением для облегчения пайки.

Базовое сопротивление


Термисторы NTC падают в сопротивлении с повышением температуры. Это также верно в отношении величины изменения сопротивления на градус, которое обеспечивает термистор. При относительно низких температурах (от -55 до примерно 70 ° C) обычно используются термисторы с более низким сопротивлением (от 2252 до 10 000 Ом).В приложениях с более высокими температурами обычно используются термисторы с более высоким сопротивлением (выше 10 000 Ом) для оптимизации изменения сопротивления на градус при требуемой температуре. Термисторы доступны с различными сопротивлениями и кривыми. Сопротивление обычно указывается при 25 ° C (77 ° F).

Как работает термистор?


В отличие от RTD и термопар, термисторы не имеют стандартов, связанных с их характеристиками или кривыми зависимости сопротивления от температуры. Следовательно, есть из чего выбирать.

Каждый материал термистора обеспечивает различную «кривую» зависимости сопротивления от температуры. Некоторые материалы обеспечивают лучшую стабильность, в то время как другие имеют более высокое сопротивление, поэтому из них могут быть изготовлены термисторы большего или меньшего размера.

Многие производители указывают постоянную бета (B) между двумя температурами (пример: [3 0/50 = 3890). Это, наряду с сопротивлением при 25 ° C (77 ° F), может быть использовано для идентификации конкретной кривой термистора. См. На этой веб-странице кривые термистора Omega.

Выберите термизор, подходящий для вашего применения

Элементы термистора
Элемент термистора — это простейшая форма термистора.Из-за своего компактного размера эти элементы обычно используются, когда пространство очень ограничено. OMEGA предлагает широкий выбор термисторных элементов, которые различаются не только по форм-фактору, но и по сопротивлению в зависимости от температурных характеристик. Поскольку термисторы нелинейны, прибор, используемый для считывания температуры, должен линеаризовать показания. Термисторные зонды
Автономный элемент относительно хрупок и не может быть размещен в суровых условиях.OMEGA предлагает термисторные зонды, которые представляют собой термисторные элементы, встроенные в металлические трубки. Эти датчики температуры гораздо больше подходят для промышленных условий, чем термисторные элементы.

Подробнее о Термисторах

Какой термистор лучше всего подходит для моего применения?


Независимо от того, заменяете ли вы существующий термистор или выбираете один для нового применения, есть 3 ключевых элемента информации, необходимых для получения желаемого результата.Эти:
  1. Выберите подходящее базовое сопротивление для вашего нового применения или правильно укажите базовое сопротивление термистора, который необходимо заменить
  2. Укажите зависимость сопротивления от температуры («кривую») или, в случае замены, убедитесь, что вы знаете существующую информацию о термисторе.
  3. Размер термистора или тип корпуса датчика

Наиболее распространенные сопротивления термисторов:

  • 2252 Ом
  • 3000 Ом
  • 5000 Ом
  • 10000 Ом
  • 30,000 Ом
  • 50 000 Ом
  • 1 МОм (1000000)

Точность термистора


Термисторы — один из самых точных типов датчиков температуры.Термисторы OMEGA имеют точность ± 0,1 ° C или ± 0,2 ° C в зависимости от конкретной модели датчика температуры. Однако эти элементы довольно ограничены в своем температурном диапазоне и работают только в номинальном диапазоне от 0 ° C до 100 ° C.

Термистор устойчивости


Готовые элементы термисторов химически стабильны и не подвержены значительному старению.

Размер или тип корпуса датчика


После того, как правильное сопротивление и «кривая» установлены, пользователь должен подумать, как будет использоваться термистор.При выборе подходящего размера или упаковки для термисторного датчика следует помнить, что, как и любой другой датчик, термистор измеряет только свою температуру.

Бусины термисторов обычно не предназначены для непосредственного погружения в технологический процесс. Это небольшие устройства, которые очень быстро меняют температуру, поскольку единственное, что отделяет их от окружающей среды, — это тонкий слой эпоксидной смолы. Компания Omega предлагает обширную линейку датчиков, которые защищают термистор, позволяя использовать его в самых разных приложениях.Ниже приведены примеры некоторых из этих стилей.

Общего назначения


Конструкции датчиков общего назначения могут быть адаптированы для самых разных целей. Эти датчики, от электронного оборудования до конструкций, процессов, проектирования и испытаний на надежность, просты в установке и контроле. Omega ON-950 является примером такой конструкции. Небольшой корпус из нержавеющей стали с резьбовой шпилькой # 8-32 может быть установлен в любое резьбовое отверстие # 8-32, занимая очень мало места.

Измерение погружения в жидкость


При контакте с жидкостями термисторы необходимо защитить от коррозии, а также разместить в жидкости, чтобы она нагрелась до необходимой температуры. Обычно это достигается с помощью трубок с закрытым концом и специально разработанных корпусов. Необходимо позаботиться о том, чтобы к термистору был обеспечен хороший тепловой путь и чтобы тепловая масса была как можно меньше.

Зондирование поверхности


Простая, но эффективная конструкция датчика для контроля температуры поверхности — это прикрепляемый датчик ON-409.Эта конструкция включает в себя тонкую круглую металлическую штамповку, в которую термистор залит эпоксидной смолой. Затем металлический штамп можно прикрепить к поверхности с помощью эпоксидной смолы или другого метода измерения температуры поверхности.

Термистор | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

Термисторы

— обзор | Темы ScienceDirect

2 АНЕМОМЕТРИЯ ТЕРМИСТОРА

Термисторы могут обеспечивать измерения скорости в ответ на изменения теплопередачи, которая для данной геометрии в основном зависит от скорости и температуры воздуха.Преимущества термисторов перед другими термоанемометрами, такими как термоанемометры, включают точность при низких скоростях, надежность и стабильность. Небольшой размер и низкая стоимость термисторов означает, что, несмотря на то, что они являются устройством вмешательства, их можно использовать в большом количестве по всей плоскости радиатора. Высокое разрешение устройства, которое можно получить с помощью термисторной анемометрии, рассматривается как главное преимущество этого метода.

Термисторы — это полупроводники, которые демонстрируют значительные и точные изменения электрического сопротивления в ответ на изменения температуры их тела.Термисторы, которые использовались во время этого исследования, представляли собой термисторы с герметизированными стеклянными шариками с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Расмуссен [3] показал, что термисторы NTC демонстрируют следующее соотношение между температурой и сопротивлением ( R T ):

RT = R0eβ1T − 1T0

Где R 0 — эталонное сопротивление термистора. при эталонной температуре T 0 , и β — постоянная материала.Температурный коэффициент сопротивления α равен:

[3] α = 1RdRdT = −βT2

Если питание на термистор подается электрическим током I , рассеиваемая мощность составляет P, и температура окружающей жидкости составляет T e , , тогда уравнение теплопередачи принимает следующий вид:

[3] cdTdt = P − κT − Te

Где c — теплоемкость, которая является свойством материала и конструкции термистора, а κ — коэффициент рассеяния.

Коэффициент рассеяния можно интерпретировать как мощность, необходимую для повышения температуры термистора на один градус выше температуры окружающей жидкости. Температура термистора и, следовательно, его сопротивление будут реагировать на изменение коэффициента рассеяния. Именно эта характеристика делает термисторы подходящими для таких применений, как анемометрия. Если термистор используется в однонаправленном ламинарном потоке с постоянными другими свойствами жидкости, коэффициент рассеяния можно рассматривать только как функцию скорости жидкости.Следуя Расмуссену [3]:

T = Te + Pκ (U)

Если эталонное сопротивление термистора ( R e ) измеряется при температуре жидкости, температуру корпуса термистора можно выразить следующим образом:

T = αeTe2αeTe −lnRRe

Приравнивая два приведенных выше уравнения, получаем:

κ (U) = PTeαeTelnRRe − 1

Это уравнение обеспечивает метод расчета значения коэффициента рассеяния в терминах просто определяемых значений. К сожалению, трудно найти аналитические решения для взаимосвязи между скоростью жидкости и коэффициентом рассеяния, поскольку форма, соотношение материалов и, следовательно, тепловые характеристики значительно различаются между отдельными термисторами.Измерение постоянной рассеяния или зависимости между сопротивлением термистора и скоростью потока лучше всего достигается эмпирическим путем с помощью калибровки.

Что такое термистор? Введение в термисторы

Необходимость измерения температуры окружает нас повсюду. Транспорт, пищевая промышленность, производство товаров и практически любая другая деятельность в нашем современном мире требует сбора и интерпретации данных о температуре. Термисторы играют важную роль в сборе этой информации.Это не единственный способ измерения температуры, поэтому обязательно ознакомьтесь с нашими блогами о термопарах и RTD. Однако сегодня давайте ответим на вопрос: что такое термистор?

Рисунок 1: Термистор 10 кОм

Введение в термисторы

Термистор — это термочувствительный резистор, буквально. Слово «термистор» представляет собой объединение двух слов: терморезистор и резистор .Термический происходит от греческого слова, обозначающего тепло, а резистор — это пассивное устройство, используемое для ограничения электрического тока. Резисторы — это широко используемый компонент в электронике, а термисторы — это просто особая категория резисторов.

Рисунок 2: Обозначения термистора (стандарт МЭК слева, американский стандарт справа)

Электрический ток будет течь через термистор, и из-за внутренних свойств его будет вытекать в ограниченном количестве.Мы посмотрим, как настоящий термистор выглядит внутри:

Рисунок 3: Внутри термистора

Термистор состоит только из нескольких основных частей; два металлических провода для ввода и вывода сигнала, пластина из оксида металла и внешняя защитная оболочка из стекла или смолы. Иногда используется припой, чтобы соединить вместе выводы и сердечник. Но в других технологиях изготовления внешняя оболочка прижимает выводы к сердечнику в достаточной степени, чтобы удерживать их на месте.В основе термистора лежит сердечник — диск из оксида металла. Это соединение или комбинация кислорода и металлического элемента. Например, никель, медь или марганец. Именно это соединение изменяет поток электронов на величину, которая зависит от температуры окружающей среды вокруг термистора. Это изменение электронного потока или сопротивления можно измерить; мы можем сказать, какой ток течет по одному выводу термистора и насколько меньше — по другому выводу. Термистор будет вести себя каждый раз одинаково, отличаясь только в зависимости от окружающей температуры.Следовательно, измеряемая разница в токе может быть связана с определенной температурой.

Все эти разговоры о термисторах заставляют вас задуматься, каковы они в реальном мире? Зайдите и посмотрите на собственный датчик температуры воздуха Space Executive от Enercorp или наш датчик температуры наружного воздуха . Это всего лишь два из множества термисторов, которые Enercorp производит на заказ в соответствии со спецификациями наших клиентов. Оба они используют термисторы для обеспечения точных и надежных измерений.

Рисунок 4: Датчик температуры окружающего воздуха TS-S-E-T-10K.

Теперь это очень много, чтобы принять все сразу, и на самом деле объяснение, что такое термистор, вероятно, просто вызывает больше вопросов, например, что такое сопротивление? а термисторы и резисторы — это одно и то же? Чтобы действительно понять, что такое термистор, нам нужно углубиться на один слой глубже и выяснить:

Что такое резистор?

Рисунок 5: Резистор 56 кОм

Праймер на резисторах

Как упоминалось ранее, резистор — это пассивное устройство, которое может ограничивать прохождение электрического тока.

Рисунок 6: Обозначение резистора (стандарт IEC слева, американский стандарт справа)

Как видите, символы резистора (Рисунок 6) и термистора (Рисунок 2) невероятно похожи . Физически они тоже действуют одинаково. Электрический ток будет течь через один конец резистора, но из-за свойств материалов внутри ток будет ограничен. Давайте посмотрим, как это выглядит внутри реального резистора:

Рисунок 7: Внутри резистора

Электрический ток будет хорошо протекать через стальной вывод и крышку.Это делает его отличным проводником электричества. Внутри резистора находится спираль из полупроводящего металла или углеродной пленки, намотанная вокруг непроводящего керамического стержня. Когда ток достигает спирали из металла или углерода, ему частично сопротивляются. Следовательно, за один раз может пройти только определенная часть тока. Ток выходит из другого конца резистора, но с меньшей скоростью по сравнению с тем, как он входил. Чтобы упростить понимание этой концепции, воспользуемся аналогией. Представьте, что вода течет по садовому шлангу.Если вы сожмете шланг сильнее, вы пропустите меньше воды. Кроме того, давление воды будет увеличиваться на стороне перед этим ограничением. В электрической цепи ток подобен воде, а резистор подобен вашей руке, сжимающей шланг. Меньший ток будет проходить через резистор, и электрическое давление перед резистором возрастет. Это также называется разностью напряжений или потенциалом. Давайте поместим резистор в электрическую цепь и посмотрим, что произойдет.

Рисунок 8: Резистор в цепи

Как вы можете видеть, батарея обеспечивает электрический ток, который течет по некоторым медным проводам. Однако, как только этот ток достигает нашего резистора, может пройти лишь его значительная часть; свойства нашего резистора ограничивают поток.

Не все резисторы созданы равными; разные типы могут выполнять разный объем работы. Вернемся к нашей аналогии с садовым шлангом.Теперь вы можете очень сильно сжать этот садовый шланг и ограничить прохождение большого количества воды, или вы можете слегка сжать его и ограничить прохождение только небольшого количества воды. То же самое может случиться с резистором в электрической цепи. Один тип резистора может ограничивать большой ток, а другой тип резистора может ограничивать только небольшой ток. Мы определяем количество ограничений с помощью единиц измерения Ом, представленных для краткости греческим символом Омега (𝝮). Чем выше сопротивление, тем большему току препятствует резистор.

Закон Ома

Сопротивление, напряжение и ток взаимосвязаны. Когда один из трех меняется, остальные тоже. Это отношение является фундаментальным научным принципом; Закон Ома.

Рисунок 9: Закон Ома

Изучение закона Ома важно для понимания основ поведения электрического тока в цепях. Закон Ома также показывает нам, как схемы могут быть изменены для удовлетворения определенных потребностей приложения.Вы можете прочитать более подробную информацию об этом в нашем блоге Закон Ома . Что важно для нашего базового понимания прямо сейчас, так это то, что все три переменных сопротивления, напряжения и тока зависят друг от друга. Если изменить одну переменную, это повлияет на остальные. Изменения можно рассчитать с помощью уравнения закона Ома. Если вы немного помните алгебру из школьного класса математики, тогда вы поймете, что уравнения могут помочь вам вычислить неизвестные переменные. Итак, если мы знаем две из трех переменных; сопротивление, напряжение или ток, мы можем использовать уравнение закона Ома для вычисления неизвестной третьей переменной.

Вернуться к термисторам

Теперь, когда мы знаем некоторые основы резисторов. Мы знаем, что они ограничивают электрический ток в цепи. Кроме того, мы знаем, что это сопротивление зависит от напряжения и тока. Помните, что напряжение и ток — две другие переменные, уравниваемые по закону Ома. Итак, давайте возьмем эту информацию и вернемся, чтобы увидеть, сможем ли мы понять, как на самом деле работают термисторы.

Термистор — это разновидность резистора; один со специальными свойствами.Резистор будет постоянно ограничивать ток. В то время как термистор будет ограничивать ток в зависимости от окружающей температуры. Термисторы подчиняются закону Ома так же, как и резисторы; сопротивление, напряжение и ток взаимосвязаны. Итак, если у нас есть термистор в нашей цепи, и мы знаем переменные напряжения и тока. Затем мы можем рассчитать сопротивление термистора, как если бы мы вычисляли сопротивление резистора в цепи. Для термисторов это рассчитанное сопротивление соответствует соответствующей температуре.Короче говоря, используя термистор в цепи с некоторыми известными переменными, мы можем рассчитать температуру окружающей среды.

Итак, теперь вы знаете, что такое термистор, резистор, чувствительный к температуре. В этой статье мы уделили много времени обсуждению схем и резисторов. Однако конкретно о термисторах еще предстоит узнать. Ознакомьтесь с нашим другим блогом о термисторах , где мы исследуем различные типы термисторов, из чего они сделаны и где они используются.А пока, по крайней мере, вы знаете немного больше об основах термисторов.

Термисторы: описание термисторов NTC и PTC

Термистор — это один из многих вариантов измерения и определения температуры, от транспортировки до производства, нет ничего нового в использовании термистора для сбора данных о температуре! Но задумывались ли вы, какие бывают варианты термисторов и их применение? Сегодня мы ответим на этот вопрос!

Прежде чем мы перейдем прямо к нашему основному блюду сегодня, вам рекомендуется прочитать эти статьи об основных понятиях, связанных с термисторами:


Оставив это в стороне, мы можем теперь поговорить о термисторах! Давайте посмотрим, что будет рассказано в этой статье:

  • Обзор термисторов
  • Термисторы NTC и PTC
  • Взаимосвязи и расчеты
  • Применение термисторов
  • Проекты с термисторами

Обзор термисторов

Что такое термистор?

Термистор — это сочетание двух слов: термический и резистор, что буквально делает его термочувствительным резистором! Это так просто, это в основном резистор, но это особый вид резисторов.

Как работает термистор?

Термисторы, как и его название, являются терморезисторами. Это означает, что он будет реагировать на малейшее изменение температуры. Так как он реагирует на температуру?

Термистор состоит из полупроводника и изолятора, при этом сопротивление может быть найдено между изолятором и проводником. Обычно выбирают спеченную смесь оксидов металлов, таких как железо, уран, медь и т.д., вместе с изолятором, покрывающим полупроводник.Также он доступен в разных формах! Обычно в виде бусинки, диска и стержня.

Типы термисторов

Здесь мы перечислили довольно много типов термисторов, но чаще всего используются NTC и PTC:

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

NTC — это наиболее часто используемый термистор, особенно термистор NTC 10 кОм. Он также популярен благодаря своей надежности и быстрому реагированию. Некоторые из характеристик, которыми он обладает:

  • Сопротивление уменьшается при повышении температуры.
  • Сопротивляется току с выделением тепла в качестве побочного продукта.
  • К измеренным значениям можно применить поправку для поддержания точности.
  • Обладает эффектом самонагрева при низких температурах.
Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Использование PTC полностью противоположно NTC, хотя они не так широко используются, они обычно используются для саморегулирующихся нагревательных элементов / самовозврата. Некоторые из характеристик, которыми он обладает:

  • Сопротивление увеличивается с увеличением температуры.
  • Действует как дроссель в цепи.
  • Показывает внезапное увеличение сопротивления выше определенной температуры.
Термопара

Термопара — это датчик температуры, который состоит из двух проводов из разных металлов, соединенных в двух точках. У них также самый широкий температурный диапазон среди всех датчиков температуры!

  • Низкая точность: от 0,5 ° C до 5 ° C
  • Нелинейная, требуется преобразование
  • Широкий диапазон температур: от -200 ° C до 1750 ° C
  • Используется в качестве датчиков температуры в термостатах, предохранительного устройства для газовых приборов

NTC против термисторов PTC

6 Металл , железо, марганец, титан, кобальт

Термисторы NTC PTC
Температурный коэффициент Отрицательный (-ve) Положительный (+ ve)
Положительный (+ ve)
Титанат стронция, барий, свинец
Диапазон температур от -55 ° C до 200 ° C от 60 ° C до 120 ° C
Области применения Измерение и регулирование температуры, измерение расхода и т. Д. Защита от сверхтоков, саморегулирующийся нагреватель и т. Д.

Взаимосвязи и расчеты

Поскольку мы говорили о резисторах NTC и RTC ранее, давайте посмотрим на их взаимосвязь, используя график для представления:

Как видно из графика, у них есть противоположные кривые, которые показывают их температурный коэффициент. Для NTC сопротивление уменьшается при повышении температуры. Для PTC сопротивление увеличивается при повышении температуры.

Их соответствующие символы также могут быть представлены следующим образом:

Как измерить температуру с помощью термистора?

Как мы все знаем до сих пор, термисторы — это резистивные устройства и инструмент для измерения температуры. Так как же нам его использовать? Это довольно просто, вы действительно можете использовать термистор в схеме делителя напряжения!

Например, если вы используете стандартный термистор 10 кОм с последовательным резистором 10 кОм, выходное напряжение при базовой температуре 25 градусов Цельсия будет вдвое меньше напряжения питания, как 10 Ом / (10 Ом + 10 Ом) = 0.5.

Уравнение Стейнхарта-Харта

Уравнение Стейнхарта-Харта помогает легко и точно моделировать температуру термистора. Он обычно использовался в прошлом до появления компьютеров, в настоящее время он может быть рассчитан автоматически с помощью программного обеспечения!

Уравнение выглядит следующим образом:

Где,

  • T1 = Первая температурная точка в Кельвинах (единица температуры СИ)
  • T2 = Вторая температурная точка в Кельвинах
  • R1 = Сопротивление термисторов при T1 в Ом
  • R2 = Сопротивление термисторов при T2 в Ом

To поможет вам понять, как использовать его вручную, давайте рассмотрим пример!

Вопрос : Термистор NTC 10 кОм имеет значение B 3455 в диапазоне температур от 25 ° C до 100 ° C.Рассчитайте его значение сопротивления при 25 градусах Цельсия и снова при 100oC.

Теперь у нас есть информация: B = 3455, R1 = 10 кОм при 25 градусах Цельсия. Однако нам нужен кельвин вместо градуса Цельсия, поэтому добавляем 273,15 К к исходным 25 градусам Цельсия. Слот для всех значений, и он должен выглядеть так:

После ответа вы можете построить двухточечный график характеристик:

Примечание: хотя построены только две точки, но в реальных экспериментах, чем больше точек температуры вы нанесете, тем точнее будут ваши показания!


Применение термисторов

Хотя термисторы являются очень специфическим типом резисторов и в основном помогают регулировать температуру, некоторые из нас фактически используют их каждый день!

Микроволновая печь

Я уверен, что это очень распространенный домашний кандидат, и мы часто используем его для разогрева на ночь или для приготовления в микроволновой печи продуктов раньше! Термисторы (или, в частности, PTC) используются в микроволновых печах для определения и поддержания внутренней температуры.Без этого возможен перегрев и опасность возгорания!

Цифровые термометры

Говоря о термисторах, как можно не говорить о термометрах? Ну, конкретно цифровые. Другой тип термометра — это ртутные термометры, в которых вместо термистора используется ртуть. Цифровые термисторы используют NTC, которые измеряют температуру и точно отображают показания!


Проекты с термисторами

Теперь, когда мы знаем, как работают термисторы, мы можем перейти к интересным проектам по использованию ваших термисторов!

Цепь датчика холода

Заинтересованы в цепи термистора, чтобы помочь вам контролировать температуру вашего холодильника? Этот проект позволит вам узнать, как термисторы контролируют уровень температуры в контролируемой среде с помощью других электронных компонентов!

Что вам понадобится:

  • Термистор NTC
  • 2 светодиода (красный и желтый)
  • Зуммер
  • Батареи
  • 4 резистора
  • Провода

Для получения более подробной схемы и информации нажмите здесь!

Сделайте датчик температуры Arduino

Если у вас есть Arduino и вы хотите подключить термистор, этот базовый учебник по термистору прост и удобен для начинающих! Кроме того, в учебное пособие включены некоторые базовые знания о термисторах и расчетах!

Что вам понадобится:

Звучит интересно? Узнайте больше здесь!


Сводка

И все по термисторам! Вы узнали что-то новое? Мы говорили о термисторах PTC и NTC, их взаимосвязи и уравнении Стейнхарта-Харта.Надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете использовать термисторы в своих проектах!

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

Термистор

в сравнении с точностью измерения температуры RTD — Примечание по применению


Термисторы и RTD — это устройства, используемые для измерения температуры в современных системах отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения (HVAC / R). Электрическое сопротивление обоих устройств определяется их температурой.Измерение сопротивления каждого устройства позволяет определить температуру окружающей среды любого датчика. С каждым устройством есть компромиссы, давайте посмотрим, что они собой представляют.

Что такое RTD, как он определяется и какова его идеальная точность?

Уже несколько сотен лет известно, что сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Температурные датчики сопротивления (RTD) — это датчики температуры на металлической основе, которые используют это изменение сопротивления. RTD могут быть изготовлены из многих различных металлов (см. Таблицу 1).

Температурный коэффициент сопротивления определяется как сопротивление RTD при 100 ° C минус сопротивление при 0 ° C, деленное на 100. Затем результат делится на сопротивление при 0 ° C. Температурный коэффициент сопротивления — это среднее изменение сопротивления от 0 ° C до 100 ° C, фактическое изменение на каждый градус от 0 ° C до 100 ° C очень близко, но не идентично ему.

Медь имеет наиболее линейное изменение сопротивления при заданном изменении температуры.Низкое сопротивление меди затрудняет измерение небольших изменений температуры. Никель имеет большое изменение сопротивления при изменении температуры. Никель — не очень стабильный материал; его стойкость значительно варьируется от партии к партии. Хотя никель намного дешевле платины, дополнительные процессы, необходимые для стабилизации никеля, делают никелевые датчики более дорогими, чем платина.

Platinum фактически стала эталоном точной термометрии. Он имеет достаточно высокое сопротивление, хороший температурный коэффициент, не реагирует с большинством загрязняющих газов в воздухе и чрезвычайно стабилен от партии к партии.

В 1871 году Вернер фон Сименс изобрел платиновый резистивный датчик температуры и представил трехчленную формулу интерполяции. RTD Сименс быстро потерял популярность из-за нестабильности показаний температуры.

Хью Лонгборн Каллендар разработал первый коммерчески успешный платиновый RTD в 1885 году. Каллендар обнаружил, что изолятор, который использовал Сименс, охрупчивает платину, вызывая внутренние напряжения, которые вызывают температурную нестабильность. Каллендар заменил материал изолятора и отожг RTD при температурах выше наивысшей желаемой температуры измерения.

В 1886 году Каллендар написал статью, в которой обсуждался его RTD, и представил уравнение третьего порядка, которое определяло сопротивление RTD для диапазона температур от 0 до 550 ° C. В 1925 году Милтон С. Ван Дузен, исследователь из Национального бюро стандартов (ныне NIST), расширил формулу до -200 ° C, исследуя методы испытаний изоляции холодильного оборудования.

Уравнение Каллендара-Ван Дюзена существует уже 100 лет, хотя оно не совсем подходит для платиновых термометров сопротивления.Каллендар и Ван Дюзен выполняли свою работу задолго до появления современных цифровых компьютеров. Они не могли использовать нечто большее, чем уравнение третьего порядка, поскольку им приходилось решать уравнение вручную. Они использовали уравнение, которое было достаточно точным и могло быть решено при жизни человека.

В 1968 году Международная электротехническая комиссия, признавая недостатки уравнения Каллендара-Ван Дюзена, определила 20-членное полиномиальное уравнение для зависимости сопротивления от температуры для платиновых термометров сопротивления 100 Ом (для резистивных датчиков сопротивления 1000 Ом просто умножьте на десять.). Во времена Каллендара и Ван Дюзена для решения 20-членного полинома для каждой температурной точки потребовалось бы несколько дней. Появление цифрового компьютера делает решение такого уравнения тривиальным.

IEC 751 — это стандарт Международной электротехнической комиссии, который определяет зависимость температуры от сопротивления для платиновых термометров сопротивления 100 Ом, 0,00385 Ом / Ом / ° C. Платиновые термометры сопротивления 1000 Ом, 0,00385 Ом / Ом / ° C соответствуют десятикратным значениям, указанным в спецификации IEC 751. IEC 751 определяет два класса RTD; класс A и класс B.ТС класса A работают в диапазоне температур от -200 ° C до 650 ° C. ТС класса B работают в диапазоне температур от -200 ° C до 850 ° C. У RTD класса B погрешность примерно в два раза выше, чем у RTD класса A. См. Рис. 1.

Уравнения неопределенности для РДТ класса A и класса B:
Допустимая погрешность — класс A ° C = ± (0,15 + 0,002T)
Допустимая погрешность — класс B ° C = ± (0,3 + 0,005T)
Где T = требуемая температура в градусах Цельсия.

Передаточная функция RTD может варьироваться в любом месте между граничными линиями на рис.1.Передаточная функция RTD не является абсолютно линейной. Тщательное изучение таблицы зависимости сопротивления от температуры показывает небольшой «изгиб» около 0,45 ° C на каждые 100 ° C. На рис. 2 синей линией показана зависимость сопротивления резистивного датчика сопротивления 1 кОм 0,00385 от температуры, а красной линией показан идеальный прямой отклик.

Рис.1: Погрешность RTD

Рис. 2: Передаточная функция RTD, показывающая «изгиб» сопротивления RTD
Что такое термистор, как он определяется и какова его идеальная точность?

Термистор — это электрическое устройство, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры (термистор — это сокращение от термистор).Изменение сопротивления с температурой следует классической логарифмической кривой (см. Рис. 3).

Рис.3: Зависимость температуры от сопротивления для термистора 10K-2

Термисторы изготавливаются из смесей порошковых оксидов металлов; рецепты — это тщательно охраняемые секреты различных производителей термисторов. Порошковые оксиды металлов тщательно перемешиваются и принимают форму, необходимую для процесса изготовления термистора. Образовавшиеся оксиды металлов нагревают до тех пор, пока оксиды металлов не расплавятся и не превратятся в керамику.Большинство термисторов сделаны из тонких листов керамики, разрезанных на отдельные датчики. Термисторы заканчивают, надев на них провода и окунув их в эпоксидную смолу или заключив в стекло.

Самуэль Рубен изобрел термистор в 1930 году. Г-н Рубен работал в Vega Manufacturing Corporation. Vega производила гитары, банджо и записывающие устройства. Г-н Рубен работал над звукоснимателями со стилусом для электронной записи, когда заметил, что конфигурация звукоснимателя, над которой он работал, имела довольно большой отрицательный температурный коэффициент.

Термисторы прошли долгий путь за последние 80 лет. По словам исследователя из Национального института стандартов и технологий (NIST), термисторы в стеклянной капсуле более стабильны, чем термометры сопротивления. Термисторы со стеклянным или эпоксидным покрытием могут поддерживать температуру ± 0,2 ° C в больших температурных интервалах. Термисторы Extra Precision (XP) поддерживают температуру ± 0,1 ° C.

К 1960-м термисторы были основными датчиками потока. Стейнхарт и Харт, два исследователя из Океанографического института Вудс-Хоул, опубликовали статью, в которой определяли формулу зависимости температуры от сопротивления для термисторов.Уравнение Стейнхарта-Харта стало стандартным в отрасли уравнением для термисторов.

Классическое уравнение Стейнхарта и Харта имеет вид:
1 / T = A0 + A1 (lnR) + A3 (lnR) 3
Где: T = Температура в Кельвинах (Кельвин = Цельсия + 273,15)
A0, A1, A3 = Константы, полученные на основе измерений термистора
R = Сопротивление термистора в Ом
ln = Натуральный логарифм (логарифм в основе Нэпьера 2,718281828…)

На практике выполняется три измерения сопротивления термистора при трех заданных температурах.Эти температуры обычно являются двумя конечными точками и центральной точкой интересующего температурного диапазона. Уравнение напрямую попадает в эти три точки и имеет небольшую ошибку во всем диапазоне. BAPI может предоставить коэффициенты Стейнхарта-Харта для диапазона температур от 0 ° C до 70 ° C с погрешностью 0,01 ° C или меньше.

Для термисторов нет отраслевых или государственных стандартов. Существует как минимум 5 различных кривых зависимости температуры от сопротивления для термисторов 10K в мире HVAC / R.Все термисторы имеют сопротивление 10000 Ом при 77 ° F или 25 ° C, но они сильно различаются по мере удаления от 77 ° F. Оба термистора BAPI 10K-2 и 10K-3 имеют сопротивление 10 000 Ом при 77 ° F. При 32 ° F (0 ° C) термистор 10K-2 имеет сопротивление 32650 Ом, а сопротивление 10K-3 — 29490 Ом. Если термистор 10K-3 заменить на 10K-2, у вас может быть погрешность измерения 6 ° F при 32 ° F.

Термисторы имеют очень большое изменение сопротивления в зависимости от температуры. Отличить одну степень от другой относительно легко.Это большое изменение сопротивления ограничивает диапазон температур, который может быть разрешен, до доли того, что может разрешить RTD.

Как соотносятся точность и температурные диапазоны RTD и термисторов?
Термисторы

обычно более точны, чем RTD класса B в диапазоне рабочих температур термисторов и аналогичны RTD класса A.

Рис.4: Пределы точности и используемые диапазоны температур для термисторов и RTD
Существуют ли другие пределы применения для резистивных датчиков температуры и термисторов?

Проводка, используемая для подключения датчика температуры к измерительному прибору, добавляет сопротивление и погрешность измерения.

Обычно для подключения датчиков к их измерительным приборам используется медный провод 18 калибра. При 20 ° C (43 ° F) провод калибра 18 имеет сопротивление 6,4 Ом на каждые 1000 футов провода. При 140 ° F (70 ° C) провод калибра 18 имеет 7,7 Ом на каждые 1000 футов провода. В таблице 2 показано, сколько проводов можно использовать, если вы хотите, чтобы погрешность проводки не превышала ° F или ниже.

Ошибки подключения в таблице 2 иллюстрируют, почему датчики температуры используются с RTD. Разумная длина проводки допустима только с преобразователями.Датчики изменяют сопротивление RTD на токовый сигнал от 4 до 20 мА, пропорциональный температуре RTD. Необходимо установить температурный диапазон; выход 4 мА соответствует минимальной температуре, а 20 мА соответствует максимальной температуре. Любая промежуточная температура — это просто линейная пропорция от 4 мА до 20 мА. Передатчики должны находиться в пределах 10 футов от RTD. Передатчики могут находиться на расстоянии до 77 000 футов от измерительного устройства.

Измерительные преобразователи температуры

могут иметь диапазон значений от 16.От 6 ° C (30 ° F) до 555 ° C (1000 ° F) и низких температур, 4 мА, от -150 ° C (-238 ° F) до 482 ° C (900 ° F). За дополнительную плату RTD и преобразователи могут быть согласованы с погрешностью измерения 0,05 ° C (0,1 ° F) по всему диапазону.

Так какой датчик лучше, RTD или термистор?

Это зависит от обстоятельств. Термисторы
стоят меньше, чем термометры сопротивления. Термисторы
измеряют температуру с такой же или большей точностью, чем термометры сопротивления. Термисторы
не требуют дополнительных затрат на преобразователи. Термометры сопротивления
имеют гораздо больший диапазон измерения температуры, чем термисторы.Преобразователи
добавляют не менее 100 долларов к стоимости RTD.

Если у вас возникнут вопросы, позвоните вашему представителю BAPI.


Версия для печати pdf этой заметки по применению

Какие симптомы неисправности термистора?

By gatewaycable 20.07.2019 в Термисторы


Термисторы служат для самых разных целей и используются везде, от холодильников и фенов до автомобилей. Обычно они используются в качестве датчиков температуры, но могут оказаться чрезвычайно полезными, когда дело касается защиты по току.Итак, что происходит, когда термистор начинает показывать неверные показания? Узнайте больше о симптомах неисправности термистора в компании Gateway Cable Company!

Как узнать, неисправен ли термистор?

По большей части легко определить, когда вам нужно заменить термистор. Когда термистор выходит из строя, он будет отображать неправильную температуру, или вы увидите невозможные колебания температуры. Например, вы можете сначала получить показание 210 градусов только для того, чтобы увидеть, как температура упала до 189 градусов и снова подскочила.Хотя могут возникнуть и другие проблемы, если это происходит часто, скорее всего, неисправен термистор.

Термисторы в автомобильных системах переменного тока работают так же, как и меньшие по размеру в электронике, только в большем масштабе. Они измеряют температуру и отправляют сигналы сопротивления на модуль управления переменного тока, позволяя системе автоматически настраиваться, чтобы в кабине оставалась заданная вами температура. Симптомы неисправности термистора для транспортных средств немного отличаются. Когда термистор в автомобиле выходит из строя, система переменного тока на короткое время подает холодный воздух или вентилятор перестает нормально работать.

Если вы подозреваете, что термистор вышел из строя, ознакомьтесь с нашим руководством «Как проверить термистор» для получения дополнительной информации!

Что вызывает отказ термистора?

Обычно отказ термистора вызван обрывом цепи из-за механического разделения между элементом резистора и материалом свинца. Это может произойти в результате неправильного обращения, теплового несоответствия или теплового повреждения. Еще одна частая причина выхода из строя термисторов — просто старение. Со временем схема термистора становится менее точной и отображает неверные значения температуры.В этом случае проще всего подобрать замену.

Как выбрать сменный термистор

Существует два основных типа термисторов. Первый — это термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Термисторы NTC уменьшают сопротивление при повышении температуры. Второй — термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC), которые увеличивают свое сопротивление при повышении температуры. Если вам нужен термистор на замену, задайте себе следующие вопросы:

  • Каково сопротивление базы термистора, который вы заменяете?
  • Какое базовое сопротивление требуется вашему приложению?
  • Как сопротивление и температура связаны с этим приложением? Должно ли сопротивление уменьшаться или увеличиваться при повышении температуры?
  • Каков идеальный размер и стиль термистора для вашего приложения?

Магазин запасных электрических частей в компании Gateway Cable Company!

Если вам нужны термисторы военного класса, кабельные сборки, вилки и многое другое, компания Gateway Cable Company станет вашим надежным источником.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*