Что такое терморезисторы и для чего они нужны
Основные виды и характеристики терморезисторов. Где используются данные элементы схемы и какой у них принцип работы.
При ремонте бытовой техники приходится сталкиваться с большим разнообразием деталей и компонентов. Часто новички не знают, что такое терморезистор и какими они бывают. Это полупроводниковые компоненты, сопротивление которых изменяется под воздействием температуры. Благодаря этим свойствам они нашли широкий диапазон применений. Начиная от термометров, заканчивая ограничителями пускового тока. В этой статье мы ответим на все интересующие вас вопросы простыми словами. Содержание:
Устройство и виды
Терморезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может повышаться или падать при нагреве. Различают два вида терморезисторов:
- NTC (Negative Temperature Coefficient) – с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Часто их называют «Термисторы».
- PTC (Positive Temperature Coefficient) – с положительным ТКС. Их также называют «Позисторы».
Важно! Температурный коэффициент электрического сопротивления – это зависимость сопротивления от температуры. Описывает, на сколько Ом или процентов от номинальной величины изменяется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия. Например, у обычных резисторов положительный ТКС (при нагреве сопротивление проводников повышается).
Терморезисторы бывают низкотемпературными (до 170К), среднетемпературными (170-510К) и высокотемпературными (900-1300К). Корпус элемента может быть выполнен из пластика, стекла, металла или керамики.
Условное графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обычные резисторы, а отличием является лишь то, что они перечеркнуты полосой и рядом указывается буква t.
Кстати, так обозначаются любые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием окружающей среды, а род воздействующих величин и указывается буквой, t – температура.
Основные характеристики:
- Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
- Максимальный ток или мощность рассеяния.
- Интервал рабочих температур.
- ТКС.
Интересный факт: Терморезистор изобретен в 1930 году ученым Самюэлем Рубеном.
Давайте подробнее рассмотрим, как устроен и для чего нужен каждый из них.
NTC
PTC
Кроме этого нужно обратить внимание на его вольтамперную характеристику:
Рабочий режим зависит от выбора рабочей точки позистора на ВАХ, например:
- Линейный участок используется для измерения температуры;
- Нисходящий участок используется в пусковых реле, реле времени, измерения мощности ЭМИ на СВЧ, противопожарной сигнализации и прочего.
На видео ниже рассказывается, что такое позисторы:
перегрузки, реже для измерения температуры, а также в качестве автостабилизирующих нагревательного элемента. Кратко перечислим примеры использования:- Защиты электродвигателей. Устанавливаются в лобовой части каждой обмотки электродвигателя (для односкоростных трёхфазных 3, для двухскоростных 6 и т.д.), PTC-терморезистор предотвращает перегорание обмотки в случае заклинивания ротора или при выходе из строя системы принудительного охлаждения. Как работает эта схема? Позистор используется в качестве датчика, подключенного к управляющему устройству с исполнительными реле, пускателями и контакторами. В случае нештатной ситуации его сопротивление повышается и этот сигнал передаётся на управляющий орган, двигатель отключается.
- Защиты обмоток трансформатора от перегрева и (или) перегрузки, тогда позистор устанавливается последовательно с первичной обмоткой.
- Система размагничивания кинескопов ЭЛТ-телевизоров и мониторов. Кстати эта деталь часто выходит из строя и с этим случаем приходится сталкиваться при ремонте, характерен при этом выход из строя предохранителя.
- Нагревательный элемент в клеевых пистолетах. В автомобилях для прогрева впускного тракта, на пример на фото ниже изображен подогреватель канала ХХ карбюратора Pierburg.
Терморезисторы – это группа устройств, способных преобразовать температуру в электрический сигнал, который считывают посредством измерения падения напряжения или силы тока в цепи, где он установлен. Или же они сами по себе могут являться регулирующим органом, если это позволяют сделать его параметры. Простота и доступность этих устройств позволяет их широко использовать как для профессионального конструирования приборов, так и для радиолюбительской практики.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, что такое терморезистор, как он работает и где применяется:
Наверняка вы не знаете:
- Онлайн расчет резистора для светодиода
- Как зависит сопротивление проводника от температуры
- Как сделать терморегулятор своими руками
Нравится
0)Не нравится
0)Терморезистор — Википедия
Условно-графическое обозначение терморезистораТерморези́стор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры[1].
Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году[2].
Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов.
Конструкция и разновидности терморезисторов
Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.
По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.
Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3, что даёт положительный ТКС.
Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.
Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:
- номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
- температурного коэффициента сопротивления.
Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор с гальванически изолированным нагревательным элементом, задающего температуру терморезистора, и, соответственно, его сопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого терморезистора.
Температура рассчитывается при помощи уравнения Стейнхарта — Харта:
1 T = A + B ln ( R ) + C [ ln ( R ) ] 3 {\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C[\ln(R)]^{3}}
где T — температура в К;
R — сопротивление в Ом;
A,B,C — константы термистора, определённые при градуировке в трёх температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.
Одним из существенных недостатков «бусинковых» термисторов, как температурных датчиков, является то, что они не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки[3]. Не существует стандартов, регламентирующих их номинальную характеристику сопротивление — температура. «Дисковые» термисторы могут быть взаимозаменяемыми, однако при этом лучшая допускаемая погрешность не менее 0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Типичный 10-килоомный термистор в диапазоне 0—100 °С имеет коэффициенты, близкие к следующим значениям:
A = 1 , 03 ∗ 10 − 3 {\displaystyle A=1,03*10^{-3}} ; B = 2 , 93 ∗ 10 − 4 {\displaystyle B=2,93*10^{-4}} ; C = 1 , 57 ∗ 10 − 7 {\displaystyle C=1,57*10^{-7}} .
Режим работы терморезисторов и их применение
Зависимость сопротивления терморезистора от температуры: 1 — ТКС < 0; 2 — ТКС > 0Режим работы терморезисторов зависит от выбранной рабочей точки на вольт-амперной характеристике (или ВАХ) такого прибора. В свою очередь ВАХ зависит от приложенной к прибору температуры и конструктивных особенностей терморезистора.
Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на линейном участке ВАХ используются для контроля за изменением температуры и компенсации параметров (электрическое напряжение или электрический ток) электрических цепей, возникших вследствие изменения температуры. Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на нисходящем участке ВАХ (с «отрицательным сопротивлением») применяются в качестве пусковых реле, реле времени, в системах измерения и контроля мощности электромагнитного излучения на сверхвысоких частотах (или СВЧ), системах теплового контроля и пожарной сигнализации, в установках регулирования расхода жидких и сыпучих сред.
Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы (с температурным ТКС от −2,4 до −8,4 %/К), работающие в широком диапазоне сопротивлений (от 1 до 106 Ом).
Также существуют терморезисторы с небольшим положительным температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС) (от 0,5 до 0,7 %/К) выполненные на основе кремния, сопротивление которых изменяется по закону близкому к линейному. Такие терморезисторы находят применение в системах охлаждения и температурной стабилизации режимов работы транзисторов в различных радиоэлектронных системах.
См. также
Примечания
Литература
- Шефтель И. Т. Терморезисторы.
- Мэклин Э. Д. Терморезисторы.
- Шашков А. Г. Терморезисторы и их применение.
- Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 401—407. — 479 с. — 50 000 экз.
Температура— физическая величина, количественно характеризующая меру средней кинетической энергии теплового движения молекул какого-либо тела или вещества.
Из определения температуры следует, что она не может быть измерена непосредственнои судить о ней можно по изменению других физических свойств тел (объема, давления, электрического сопротивления, термоЭДС, интенсивности излучения и т.д.).
Методы и приборы для измерения температуры разделяют на две группы: бесконтактные и контактные.
Бесконтактные методы измерения температуры используют тепловое излучение, имеющее место в любых телах при любых температурах. При этом нет необходимости в механическом контакте датчика и измеряемой среды. Приборы, основанные на таком принципе, называютсяпирометрами.
Более широко распространены контактныеметоды измерения температуры, требующие непосредственного контакта датчика со средой измерения. Здесь, по принципу действия приборы для измерения температуры подразделяются на следующие группы:
биметаллические и дилатометрические, использующие свойство теплового расширения твердых тел;
манометрические, использующие зависимость между температурой и давлением газа, жидкости или пара в замкнутом объеме;
термометры сопротивления, использующие зависимость электрического сопротивления вещества от его температуры;
термоэлектрические, действие которых основано на измерении термо-эдс, создаваемой термопарой из двух разнородных проводников.
Биметаллические и дилатометрические датчики. Данные типы датчиков широко применяются в системах контроля и регулирования температуры воздуха, жидкостей и газообразных сред. В основу построения датчиков положено упругое изменение линейных размеров рабочего тела при изменении температуры (дилатометрический эффект). Перемещение свободного конца рабочего тела относительно закрепленного преобразуется в выходной сигнал с помощью любого преобразователя перемещений. Наиболее часто для этих целей используются электрические контакты.
В биметаллических датчикахв качестве чувствительного элемента используется пластинка или спираль, состоящая из двух, сваренных по всей длине, металлических пластин с разными коэффициентами температурного линейного расширения. При нагревании пластинки она изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом температурного расширения, и замыкают или размыкают электрические контакты. Для более резкого срабатывания контактов в этих датчиках применяют постоянные магниты, которые притягивают пластинку сразу после того, как при определенной температуре она достигнет заданной степени деформации.
Биметаллические датчики температуры широко используются в системах управления температурой воздуха и воды. Также они применяются в качестве сигнализаторов аварийной температуры в системах охлаждения всех двигателей внутреннего сгорания.
Манометрические датчики температуры. Принцип действия манометрических термометров основан на свойстве жидкостей и газов изменять объем при нагревании или охлаждении.
На этом принципе созданы простые, надежные в эксплуатации датчики, нечувствительные к внешним магнитным полям, позволяющие измерять температуру различных сред дистанционно, без использования источников дополнительной энергии
Термометры сопротивления. Принцип действия термометров сопротивления(терморезисторов) основан на зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры. На использовании этого принципа основана работа датчиков температуры, называемыхтермометрами сопротивления. Термометр сопротивления состоит из катушки провода, включенной в измерительную цепь.
Катушка представляет собой проволочное сопротивление, намотанное на покрытую керамикой трубку. Затем она также покрывается керамикой и монтируется в защитную трубку.
Время реакции такого датчика на изменение температуры достаточно велико, часто порядка нескольких секунд, так как нет хорошего теплового контакта между катушкой и средой, температуру которой необходимо измерить.
Металлами, которые применяются для изготовления катушек термосопротивлений, являются платина, никель, медь.
Платина имеет почти линейную зависимость сопротивления от температуры, дает хорошую воспроизводимость, стабильность и обеспечивает точность ±0.5% в диапазоне температур -200…850°С. Она относительно инертна и может использоваться в широком диапазоне условий без ухудшения характеристик, но она более дорогая, чем многие другие металлы. Однако это наиболее широко используемый металл. В последнее время в системах автоматики широкое распространение получили полупроводниковые термосопротивления(терморезисторы), температурный коэффициент которых на порядок выше, чем у металлов. Кроме этого полупроводниковые терморезисторы имеют значительно меньшие размеры, чем проволочные, и, соответственно, значительно меньшую тепловую инерционность.
Полупроводниковые терморезисторы представляют собой кусочек полупроводникового вещества (обычно смесь окислов кобальта и марганца или меди и марганца) с двумя выводами, который помещается в защитный металлический стеклянный или пластмассовый корпус.
По виду статических характеристик полупроводниковые терморезисторы подразделяются на два типа: термисторы и позисторы.
У
термисторов(рис. а) при нагревании
сопротивление, в отличие от металлов,
уменьшается, а у позисторов(рис.б) увеличивается. В любом случае
зависимость сопротивления терморезистора
от температуры являетсянелинейной. На принципиальных электрических
схемах терморезисторы показываются
условным графическим знаком, приведенным
на рис.в.
Термоэлектрические датчики (термопары). Термоэлектрическим датчиком ( термопарой) называется цепь из двух разнородных проводников, концы которых электрически соединены
При нагревании одного из спаев в цепи
возникает термоэлектрическая эдс,
пропорциональная только разности
температур спаев 
.
Термо-эдс не зависит от диаметра или
длины проводников и не зависит от
распределения температуры вдоль
проводников. Нагрев или охлаждение
любого участка цепи, кроме спаев, не
сказывается на величине термо-эдс. Спай
2, погружаемый в контролируемую среду,
называют рабочим (горячим
Бесконтактные датчики температуры. Бесконтактные датчики температуры носят название пирометра. Пирометр — прибор, предназначенный для измерения температуры тел по их тепловому излучению. Принцип действия инфракрасных пирометров основан на измерении абсолютного значения излучаемой энергии одной волны в инфракрасном спектре. На сегодня это относительно недорогой бесконтактный метод измерения температуры.
Термистор — это прибор, предназначенный для измерения температуры, и состоящий из полупроводникового материала, который при небольшом изменении температуры сильно изменяет свое сопротивление. Как правило, термисторы имеют отрицательные температурные коэффициенты, то есть их сопротивление падает с увеличением температуры.
Общая характеристика термистора
Слово «термистор» — это сокращение от его полного термина: термически чувствительный резистор. Этот прибор является точным и удобным в использовании сенсором любых температурных изменений. В общем случае существует два типа термисторов: с отрицательным температурным коэффициентом и с положительным. Чаще всего для измерения температуры используют именно первый тип.
Обозначение термистора в электрической цепи приведено на фото.
Материалом термисторов являются оксиды металлов, обладающие полупроводниковыми свойствами. При производстве этим приборам придают следующую форму:
- дискообразную;
- стержневую;
- сферическую подобно жемчужине.
В основу работы термистора принцип сильного изменения сопротивления при небольшом изменении температуры положен. При этом при данной силе тока в цепи и постоянной температуре сохраняется постоянное напряжение.
Чтобы воспользоваться прибором, его подсоединяют в электрическую цепь, например, к мосту Уитстона, и измеряют силу тока и напряжение на приборе. По простому закону Ома R=U/I определяют сопротивление. Далее смотрят на кривую зависимости сопротивления от температуры, по которой точно можно сказать, какой температуре соответствует полученное сопротивление. При изменении температуры величина сопротивления резко изменяется, что обуславливает возможность определения температуры с высокой точностью.
Материал термисторов
Материал подавляющего большинства термисторов — это полупроводниковая керамика. Процесс ее изготовления заключается в спекании порошков нитридов и оксидов металлов при высоких температурах. В итоге получается материал, состав оксидов которого имеет общую формулу (AB)3O4 или (ABC)3O4, где A, B, C — металлические химические элементы. Чаще всего используют марганец и никель.
Если предполагается, что термистор будет работать при температурах меньших, чем 250 °С, тогда в состав керамики включают магний, кобальт и никель. Керамика такого состава показывает стабильность физических свойств в указанном температурном диапазоне.
Важной характеристикой термисторов является их удельная проводимость (обратная сопротивлению величина). Проводимость регулируется добавлением в состав полупроводниковой керамики небольших концентраций лития и натрия.
Процесс изготовления приборов
Сферические термисторы изготавливаются путем нанесения их на две проволоки из платины при высокой температуре (1100 °С). После этого проволока режется для придания необходимой формы контактам термистора. Для герметизации на сферический прибор наносится стеклянное покрытие.
В случае же дисковых термисторов, процесс изготовления контактов заключается в нанесении на них металлического сплава из платины, палладия и серебра, и его последующая припайка к покрытию термистора.
Отличие от платиновых детекторов
Помимо полупроводниковых термисторов, существует другой тип детекторов температуры, рабочим материалом которых является платина. Эти детекторы изменяют свое сопротивление при изменении температуры по линейному закону. Для термисторов же эта зависимость физических величин носит совершенно иной характер.
Преимуществами термисторов в сравнении с платиновыми аналогами являются следующие:
- Более высокая чувствительность сопротивления при изменении температуры во всем рабочем диапазоне величин.
- Высокий уровень стабильности прибора и повторяемости полученных показаний.
- Маленький размер, который позволяет быстро реагировать на температурные изменения.
Сопротивление термисторов
Эта физическая величина уменьшает свое значение при увеличении температуры, при этом важно учитывать рабочий температурный диапазон. Для температурных пределов от -55 °C до +70 °C применяют термисторы с сопротивлением 2200 — 10000 Ом. Для более высоких температур используют приборы с сопротивлением, превышающим 10 кОм.
В отличие от платиновых детекторов и термопар, термисторы не имеют определенных стандартов кривых сопротивления в зависимости от температуры, и существует широкое разнообразие выбора этих кривых. Это связано с тем, что каждый материал термистора, как датчика температуры, обладает собственным ходом кривой сопротивления.
Стабильность и точность
Эти приборы являются химически стабильными и не ухудшают свои рабочие характеристики со временем. Термисторы-датчики являются одними из самых точных приборов по измерению температуры. Точность их измерений во всем рабочем диапазоне составляет 0,1 — 0,2 °C. Следует иметь в виду, что большинство приборов работает в температурном диапазоне от 0 °C до 100 °C.
Основные параметры термисторов
Следующие физические параметры являются основными для каждого типа термисторов (приводится расшифровка наименований на английском языке):
- R25 — сопротивление прибора в Омах при комнатной температуре (25 °С ). Проверить эту характеристику термистора просто с использованием мультиметра.
- Tolerance of R25 — величина допуска отклонения сопротивления на приборе от его установленного значения при температуре 25 °С. Как правило, эта величина не превышает 20% от R25.
- Max. Steady State Current — максимальное значение силы тока в Амперах, которое в течение продолжительного времени может протекать через прибор. Превышение этого значения грозит быстрым падением сопротивления и, как следствие, выходом термистора из строя.
- Approx. R of Max. Current — эта величина показывает значение сопротивления в Омах, которое приобретает прибор при прохождении через него тока максимальной величины. Это значение должно быть на 1-2 порядка меньше, чем сопротивление термистора при комнатной температуре.
- Dissip. Coef. — коэффициент, который показывает температурную чувствительность прибора к поглощаемой им мощности. Этот коэффициент показывает величину мощности в мВт, которую необходимо поглотить термистору, чтобы его температура увеличилась на 1 °C. Эта величина имеет важное значение, поскольку показывает, какую мощность нужно затратить, чтобы разогреть прибор до его рабочих температур.
- Thermal Time Constant. Если термистор используется в качестве ограничителя пускового тока, то важно знать, за какое время он сможет остыть после выключения питания, чтобы быть готовым к новому его включению. Так как температура термистора после его выключения спадает согласно экспоненциальному закону, то вводят понятие «Thermal Time Constant» — время, за которое температура прибора уменьшится на 63,2% от величины разности рабочей температуры прибора и температуры окружающей среды.
- Max. Load Capacitance in μF — величина емкости в микрофарадах, которую можно разряжать через данный прибор без его повреждения. Данная величина указывается для конкретного напряжения, например, 220 В.
Как проверить термистор на работоспособность?
Для грубой проверки термистора на его исправность можно воспользоваться мультиметром и обычным паяльником.
Первым делом следует включить на мультиметре режим измерения сопротивления и подключить выходные контакты термистора к клеммам мультиметра. При этом полярность не имеет никакого значения. Мультиметр покажет определенное сопротивление в Омах, его следует записать.
Затем нужно включить в сеть паяльник и поднести его к одному из выходов термистора. Следует быть осторожным, чтобы не сжечь прибор. Во время этого процесса следует наблюдать за показаниями мультиметра, он должен показывать плавно спадающее сопротивление, которое быстро установится на каком-то минимальном значении. Минимальное значение зависит от типа термистора и температуры паяльника, обычно, оно в несколько раз меньше измеренной в начале величины. В этом случае можно быть уверенным в исправности термистора.
Если сопротивление на мультиметре не изменилось или, наоборот, резко упало, тогда прибор является непригодным для его использования.
Заметим, что данная проверка является грубой. Для точного тестирования прибора необходимо измерять два показателя: его температуру и соответствующее сопротивление, а потом сравнивать эти величины с теми, что заявил производитель.
Области применения
Во всех областях электроники, в которых важно следить за температурными режимами, применяются термисторы. К таким областям относятся компьютеры, высокоточное оборудование промышленных установок и приборы для передачи различных данных. Так, термистор принтера 3D используется в качестве датчика, который контролирует температуру нагревательного стола либо головки для печати.
Одним из широко распространенных применений термистора является ограничение пускового тока, например, при включении компьютера. Дело в том, что в момент включения питания пусковой конденсатор, имеющий большую емкость, разряжается, создавая огромную силу тока во всей цепи. Этот ток способен сжечь всю микросхему, поэтому в цепь включают термистор.
Этот прибор на момент включения имел комнатную температуру и огромное сопротивление. Такое сопротивление позволяет эффективно снизить скачок силы тока в момент пуска. Далее прибор нагревается из-за проходящего по нему тока и выделения тепла, и его сопротивление резко уменьшается. Калибровка термистора такова, что рабочая температура компьютерной микросхемы приводит к практическому занулению сопротивления термистора, и падения напряжения на нем не происходит. После выключения компьютера, термистор быстро остывает и восстанавливает свое сопротивление.
Таким образом, использование термистора для ограничения пускового тока является рентабельным и достаточно простым.
Примеры термисторов
В настоящее время в продаже имеется широкий ассортимент товаров, приведем характеристики и области использования некоторых из них:
- Термистор B57045-K с гаечным креплением, имеет номинальное сопротивление 1 кОм с допуском 10%. Используется в качестве датчика измерения температуры в бытовой и автомобильной электроники.
- Дисковый прибор B57153-S, обладает максимально допустимым током 1,8 А при сопротивлении 15 Ом при комнатной температуре. Используется в качестве ограничителя пускового тока.
— Ваш универсальный учебный центр
ИЗМЕРЕНИЕ ИЛИ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
Если ваши приложения для терморезисторных датчиков включают либо измерение температуры, либо контроль, это отличные статьи для чтения.
Измерение температуры с помощью моста Уитстона
- Задача получения точного измерения сопротивления состоит в том, чтобы ослабить влияние нагрузки цепи на счетчик.Использование моста Уитстона решает эту проблему. Прочитайте полную статью.
- К вашему сведению: что такое мост Уитстона. Мост Уитстона — это сеть из четырех сопротивлений, источника электродвижущей силы (ЭДС) и гальванометра, соединенных таким образом, что при согласовании четырех сопротивлений гальванометр будет показывать нулевое отклонение.
Терморезисторы со стеклянной оболочкой для автомобильного и промышленного применения — Контроль температуры
- Если для вас важны высокая точность и долговременная стабильность, серия терморезисторов NTC Ametherm со стеклянной оболочкой является правильным выбором.
Прецизионные сменные термисторы Accu-Curve — Измерение температуры
- Последнее, что вы хотите сделать, если вам нужно заменить термистор, это перекалибровать замену, если вам не нужно. Эти термисторы являются взаимозаменяемыми поэтому нет необходимости повторно калибровать, что экономит время.
Термисторы, используемые для измерения температуры в озере Тахо — Измерение температуры.
- Узнайте, почему ученые из Центра экологических исследований Тахо полагаются на термисторы NTC для измерения изменяющейся температуры озера.Глобальное потепление привело к повышению температуры озера, что отрицательно скажется на эхо-системе озера и его обитателей. Прочитайте полную историю.
Пример определения температуры термистором пожарной сигнализации — Измерение температуры
- Поскольку термисторы NTC играют решающую роль в определении температуры, они предлагают лучший способ обнаружения пожара. Они быстро реагируют на изменение температуры; не обнаружение дыма или тлеющего огня, чтобы предупредить вас об опасности.
КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЛИ КОМПЕНСАЦИЯ
Вы найдете эти статьи большим источником информации, если ваши приложения термисторного датчика предусматривают либо контроль температуры, либо компенсацию
Тепловая постоянная времени и термисторы NTC — практическое исследование
В этой статье разбирается тепловая постоянная времени и ее связь с термисторами NTC.Он показывает вам, как измерить тепловую постоянную времени, и проведет вас через эксперимент, использованный для демонстрации одного конкретного метода измерения.
Датчик температуры для цепей управления и компенсации — Контроль и компенсация температуры
Узнайте, как настроить мостовую сеть в приложениях с термисторными датчиками для цепи управления или компенсации температуры.
Термисторы Accu-Curve для высокоточного измерения температуры — Контроль температуры
- Термисторы ACCU-CURVE ™ используются для высокоточного измерения температуры, контроля и компенсации в медицинских, промышленных и автомобильных приложениях.Они обеспечивают долговременную стабильность и надежность в широком диапазоне температур.
NTC Термисторы, используемые в Tesla Hyperloop Pod — Контроль температуры
- Узнайте, как Tesla использовала NTC термисторы в проекте Hyperloop Pod для создания тепловой карты для мониторинга и контроля температуры во всем двигателе Pods
Температурная компенсация Цепи — температурная компенсация
- Температурная компенсация является распространенной проблемой среди катушек или соленоидов.Эти металлы демонстрируют положительный температурный коэффициент при повышении температуры. Узнайте, как используется постоянный параллельный резистор, чтобы снизить температурный коэффициент до допустимого предела.
Управление вентилятором термистора в игровых приложениях — Контроль температуры
- Термисторы NTC расширяются на новые и неизвестные территории, где они функционируют очень хорошо. В этом году EVGA; Американская компания, производящая компьютерное оборудование, переработала свой ведущий вентилятор кулера для лучшего мониторинга и охлаждения компонентов питания с добавлением термисторов NTC.Читать далее.
Термистор — это простое устройство, которое изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры. Это может быть использовано для многих целей.
Учебное пособие по резисторам
Включает:
Обзор резисторов Углеродный состав Карбоновая пленка Металлооксидная пленка Металлическая пленка Проволочный SMD резистор MELF резистор Переменные резисторы Светозависимый резистор термистор варистор Цветовые коды резисторов Маркировка и коды резисторов SMD Технические характеристики резисторов Где и как купить резисторы Стандартные значения резисторов и серия E
Термистор названия — сокращение слов терморезистор.По сути, это термочувствительный резистор, обеспечивающий изменение сопротивления при изменении температуры.
Термисторыможно использовать по-разному, позволяя температуре среды, окружающей устройство, или самого устройства изменять его сопротивление. Это может быть обнаружено оборудованием и использовано для всего: от широкого измерения температуры до отключений при перегрузке и многих других идей.
используются во многих цепях и оборудовании, обеспечивая простой и экономичный, но эффективный метод базового измерения температуры.
Символ цепи термистора
Термистор распознается в цепях по его собственному символу цепи. Символ схемы термистора использует стандартный прямоугольник резистора в качестве основы, а затем имеет диагональную линию, которая имеет небольшое вертикальное сечение.
Символ цепи термистораПоказанный выше символ цепи является наиболее широко используемым. Другие типы могут быть замечены, но обычно они следуют аналогичному подходу — обычно используя старый символ резистора зигзагообразной линии в качестве основы с той же линией, проходящей через него, как и с более обычным прямоугольным резистором.
Типы термисторов
Существует несколько способов, с помощью которых термисторы можно разделить на различные типы термисторов. Первый зависит от того, как они реагируют на тепло. Некоторые увеличивают свое сопротивление с повышением температуры, в то время как другие демонстрируют падение сопротивления.
Для расширения этой идеи можно использовать очень упрощенное уравнение для кривой термистора:
Где
ΔR = изменение сопротивления.
ΔT = изменение температуры.
k = температурный коэффициент сопротивления первого порядка.
В большинстве случаев соотношение между температурой и сопротивлением является нелинейным, но при небольших изменениях можно предположить линейную зависимость.
Для некоторых термисторов значение k положительное, тогда как для других оно отрицательное и, соответственно, можно классифицировать термисторы в соответствии с этим аспектом их работы.
- Отрицательный температурный коэффициент (термистор NTC) Этот тип термистора обладает свойством, когда сопротивление уменьшается с ростом температуры, т.е.е. к отрицательно. Термин термистор NTC широко используется в таблицах данных и данных компонентов.
- Положительный температурный коэффициент (терморезистор с положительным температурным коэффициентом) Этот тип обладает свойством, когда сопротивление увеличивается с ростом температуры, то есть значение k является положительным.
В дополнение к характеру изменения сопротивления термисторы также можно классифицировать в зависимости от типа используемого материала.Обычно они используют один из двух материалов:
- Металлические соединения, включая оксиды и т. Д.
- Монокристаллические полупроводники
Как термисторы были впервые разработаны
Еще в девятнадцатом веке люди смогли продемонстрировать изменение резистора в зависимости от температуры. Они использовались различными способами, но многие страдают от сравнительно небольшого изменения даже в широком диапазоне температур.Термисторы обычно подразумевают использование полупроводников, и они обеспечивают намного большее изменение сопротивления для данного изменения температуры.
Из двух типов материалов, используемых для термисторов, металлические соединения были открыты первыми. Отрицательный температурный коэффициент наблюдался Фарадеем в 1833 году, когда он измерил изменение сопротивления в зависимости от температуры сульфида серебра. Однако потребовалось до 1940-х годов, прежде чем металлические оксиды стали коммерчески доступными.
С работой, которая была предпринята в полупроводниковых материалах после Второй мировой войны, были исследованы кристаллические германиевые термисторы, а затем кремниевые термисторы.
Хотя существует два типа термисторов: оксиды металлов и полупроводники, они охватывают разные температурные диапазоны и, таким образом, не конкурируют друг с другом.
Структура и состав термистора
Термисторыбывают разных форм и размеров, и они изготовлены из различных материалов в зависимости от их предполагаемого применения и диапазона температур, в котором они должны работать. С точки зрения их физической формы они могут представлять собой плоские диски для применений, где они должны находиться в контакте с плоской поверхностью.Однако они также могут быть выполнены в форме шариков или даже стержней для использования в температурных датчиках. На самом деле фактическая форма термистора очень зависит от требований к применению.
Металлические оксидные термисторы обычно используются для температур в диапазоне 200 — 700 К. Эти термисторы изготовлены из тонкодисперсной версии материала, который сжимается и спекается при высокой температуре. Наиболее распространенными материалами для этих термисторов являются оксид марганца, оксид никеля, оксид кобальта, оксид меди и оксид железа.
Полупроводниковые термисторы используются для гораздо более низких температур. Германиевые термисторы используются более широко, чем их кремниевые аналоги, и используются для температур ниже 100 К, то есть в пределах 100 градусов от абсолютного нуля. Кремниевые термисторы можно использовать при температуре до 250 ° К. Выше этой температуры устанавливается положительный температурный коэффициент. Сам термистор сделан из монокристалла, легированного до уровня 10 16 — 10 17 на кубический сантиметр.
Термисторные аппликации
Существует множество различных применений термисторов — они встречаются во многих приложениях. Они обеспечивают очень дешевые, но эффективные элементы в цепях и поэтому очень привлекательны для использования. Фактическое применение зависит от того, является ли термистор положительным или отрицательным температурным коэффициентом.
- Применения для термисторов с отрицательным температурным коэффициентом:
- Термометры с очень низкой температурой: Они используются в качестве термометров сопротивления при измерениях при очень низких температурах.
- Цифровые термостаты: Эти термисторы также широко используются в современных цифровых термостатах.
- Мониторы аккумуляторных батарей: Термисторы NTC также используются для контроля температуры аккумуляторных батарей во время зарядки. Поскольку современные аккумуляторы, такие как литий-ионные аккумуляторы, очень чувствительны к перезарядке, температура обеспечивает очень хорошее представление о состоянии зарядки и о том, когда завершать цикл зарядки.
- Устройства пускового устройства защиты: Термисторы NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения пускового тока в цепях электропитания. Первоначально они имеют более высокое сопротивление, которое препятствует протеканию больших токов при включении, а затем нагреваются и становятся намного более низким сопротивлением, чтобы обеспечить более высокий ток при нормальной работе. Эти термисторы обычно намного больше, чем термисторы измерительного типа, и специально предназначены для этого применения.
- Применения для термисторов с положительным температурным коэффициентом:
- Устройства ограничения тока: Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом могут использоваться в качестве устройств ограничения тока в электронных цепях, где они могут использоваться в качестве альтернативы плавкому предохранителю.Ток, протекающий через устройство в нормальных условиях, вызывает небольшое нагревание, которое не вызывает каких-либо нежелательных эффектов. Однако, если ток велик, то он вызывает больше тепла, которое устройство может не потерять в окружающей среде, и сопротивление возрастает. В свою очередь, это приводит к увеличению тепловыделения с положительным эффектом обратной связи. По мере увеличения сопротивления ток падает, тем самым защищая устройство.
могут использоваться в самых разных областях.Они обеспечивают простой, надежный и недорогой метод измерения температуры. Как таковые они могут быть найдены в самых разных устройствах от пожарной сигнализации до термостатов. Хотя они могут использоваться самостоятельно, они также могут использоваться как часть моста Уитстона для обеспечения более высокой степени точности.
Другое применение термистора в качестве устройств температурной компенсации. Большинство резисторов имеют положительный температурный коэффициент, их сопротивление увеличивается с ростом температуры. В тех случаях, когда требуется стабильность, в схему можно включить термистор с отрицательным температурным коэффициентом, чтобы нейтрализовать влияние компонентов с положительным температурным коэффициентом.
Технические характеристики термистора
Хотя термисторы имеют базовые характеристики сопротивления, другие параметры, такие как температурный коэффициент, очень важны.
Параметры, указанные в технических характеристиках, включают базовое сопротивление, допуск на базовое сопротивление, Β допуск на factor коэффициент теплового рассеяния, максимальный рассеиваемый ток и диапазон рабочих температур.
Термисторы — это очень полезная форма резистора, которую можно использовать для определения температуры.Обычно может использоваться для регулирования температуры, в схемах защиты и множеством других способов. Их можно использовать в пожарных извещателях, поскольку они очень быстро реагируют на нагрев и предлагают надежную форму компонентов для этого типа применения и многих других.
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Вернуться в меню компонентов., ,
Каковы области применения термисторов?
Терморезистор представляет собой терморезистор , сопротивление которого зависит от внешней температуры . Измерение и управление температуры являются основными приложениями термистора. Термистор также используется для различных других применений, которые подробно объясняются ниже.
1. Измерение температуры
Термистор — это резистор, сопротивление которого изменяется с небольшим изменением измеренной температуры. Термистор обладает хорошей чувствительностью, что обеспечивает высокую точность и разрешение. Промышленный термистор имеет сопротивление 2000 Ом при температуре 25 ° C с температурным коэффициентом 3,9%.
Рассмотрим термистор, подключенный последовательно с амперметром и аккумулятором, как показано на рисунке ниже.Небольшое изменение температуры вызывает изменение сопротивления термистора, которое относительно меняет ток в цепи. Микрометр откалиброван по температуре. Микрометр дает разрешение около 1ºC.
В схеме используется мостовая схема, и термистор, показанный на рисунке выше, более чувствителен и дает точное измерение. Напряжение стандартной мостовой схемы при 25ºC приблизительно равно 18 мВ / ºC, а в их цепи используется термистор 4 кОм.
2. Контроль температуры
Простая температурная схема показана на рисунке ниже. В схеме используется резистор 4 кОм, соединенный последовательно с возбужденным мостом переменного тока. Напряжение дисбаланса подается на усилитель, а выход усилителя возбуждает реле. Реле контролирует ток цепи и вырабатывает тепло. Эти схемы контролируются с точностью до 0,00005ºC. 
Схема управления термистором стабильна и чувствительна. Время отклика цепи управления термистором очень быстрое, а их цепи просты.
3. Температурная компенсация
Температура имеет отрицательный температурный коэффициент, тогда как проводник и полупроводник имеют положительный температурный коэффициент. По этой причине термистор используется в цепи для компенсации температуры как компонента, так и цепи.
Термистор дискового типа используется для компенсации температуры не более 125ºC. Термистор установлен рядом с компонентом схемы, как медная измерительная катушка, которая испытывает те же изменения температуры цепи.Кривая ниже показывает сеть компенсации. 
Компенсаторная сеть состоит из термистора, подключенного параллельно с термистором. Отрицательный температурный коэффициент термистора и положительный температурный коэффициент компонента цепи делают температуру всей цепи постоянной.
4. Другие применения
Термистор имеет различные другие применения.
- Используется для измерения высокочастотной мощности.
- Термистор измеряет теплопроводность.
- Термистор измеряет давление жидкости.
- Он измеряет состав газов.
- Термистор измеряет вакуум и обеспечивает временные задержки.
Термистор имеет больше применений по сравнению с термопарами и термопарами сопротивления.
,Определение: Терморезистор является своего рода резистором , сопротивление которого зависит от окружающей температуры . Это чувствительное к температуре устройство . Термистор слова происходит от слова therm ally Sensitive Res istor . Термистор изготовлен из полупроводникового материала , что означает, что их сопротивление находится между проводником и изолятором .
Изменение в термисторе с сопротивлением показывает, что в термисторе происходит либо проводимости, либо рассеяния мощности . Принципиальная схема термистора использует прямоугольный блок с диагональной линией. 
Типы термисторов
Термистор классифицируется по типам. Это отрицательный температурный коэффициент и термистор положительного температурного коэффициента.
- Термистор с отрицательным температурным коэффициентом — В этом типе термистора температура увеличивается с уменьшением сопротивления.Сопротивление термистора с отрицательным температурным коэффициентом очень велико, из-за чего он обнаруживает небольшое изменение температуры.
- Термистор с положительным температурным коэффициентом — Сопротивление термистора увеличивается с повышением температуры.
Конструкция термистора
Терморезистор изготовлен из спеченной смеси оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель, кобальт, медь, железо, уран и т. Д. Он доступен в форме шарика, стержня и диска.Различные типы термистора показаны на рисунке ниже.
Форма борта терморезистора имеет наименьшую форму и заключена внутри сплошного стеклянного стержня для формирования зондов.
Форма диска изготавливается путем прессования материала под высоким давлением с диапазоном диаметров от 2,5 мм до 25 мм.
термистора
Соотношение между абсолютной температурой и сопротивлением термистора математически выражается уравнением, показанным ниже.
Где R T1 — Сопротивление термистора при абсолютной температуре T 1 в Кельвинах.
R T2 — Сопротивление термистора при абсолютной температуре T 2 в Кельвинах.
Β — температура в зависимости от материала термистора.
Температурный коэффициент сопротивления термистора показан на рисунке ниже. График ниже показывает, что термистор имеет отрицательный температурный коэффициент, т.е.температура обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление термистора изменяется от 10 5 до 10 -2 при температуре от -100 ° С до 400 ° С.
Преимущества термистора
Ниже приведены преимущества термистора.
- Термистор компактен, долговечен и менее дорог.
- Правильно состаренный термистор обладает хорошей стабильностью.
- Время отклика термистора изменяется от секунд до минут.Время их отклика зависит от массы детектирования и теплоемкости термистора.
- Верхний предел термистора температуры зависит от физического изменения материала, а нижняя температура зависит от сопротивления, достигающего большого значения.
- Самонагрев термистора предотвращается путем минимизации тока, проходящего через него.
- Термистор установлен на расстоянии измерительной цепи. Таким образом, показания свободны от ошибок, вызванных сопротивлением провода.
Терморезистор имеет больше преимуществ по сравнению с обычной термопарой и термометром сопротивления. Наряду с измерением температуры термистор также используется в различных других приложениях.
,