Термисторы принцип действия условное обозначение применение: Страница не найдена — ElektrikExpert.ru

Содержание

Wh60 0 30 позистор расшифровать обозначения

Обозначение на схеме, разновидности, применение

В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы – электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры.

Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике – познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.

На принципиальных схемах терморезистор обозначается вот так.

В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но вы всегда его определите по характерной надписи t или .

Основная характеристика терморезистора – это его ТКС. ТКС – это температурный коэффициент сопротивления. Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 1°С (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.

У терморезисторов несколько важных параметров. Приводить я их не буду, это отдельный рассказ.

На фото показан терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Если подключить его к мультиметру и нагреть, например, термофеном или жалом паяльника, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.

Терморезисторы есть практически везде. Порой удивляешься тому, что раньше их не замечал, не обращал внимания. Давайте взглянем на плату от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.

Вот первый терморезистор. Так как он в корпусе SMD и имеет малые размеры, то запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор – контролирует температуру ключевых транзисторов.

Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока. Забавно. Вроде терморезистор, а служит в качестве защитного элемента.

Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.

Также терморезисторы устанавливаются в автомобильные усилители. Вот терморезистор в усилителе Supra SBD-A4240. Здесь он задействован в цепи защиты усилителя от перегрева.

Вот ещё пример. Это литий-ионный аккумулятор DCB-145 от шуруповёрта DeWalt. Вернее, его «потроха». Для контроля температуры аккумуляторных ячеек применён измерительный терморезистор.

Его почти не видно. Он залит силиконовым герметиком. Когда аккумулятор собран, то этот терморезистор плотно прилегает к одной из Li-ion ячеек аккумулятора.

Прямой и косвенный нагрев.

По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:

Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).

Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.

NTC-термисторы и позисторы.

По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:

PTC-термисторы (они же позисторы).

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

NTC-термисторы.

Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC – Negative Temperature Coefficient, или «Отрицательный Коэффициент Сопротивления». Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается. Кстати, вот так обозначается NTC-термистор на схеме.


Обозначение термистора на схеме

Как видим, стрелки на обозначении разнонаправлены, что указывает на основное свойство NTC-термистора: температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление падает (стрелка вниз). И наоборот.

На практике встретить NTC-термистор можно в любом импульсном блоке питания. Например, такой термистор можно обнаружить в блоке питания компьютера. Мы уже видели NTC-термистор на плате ИКАР’а, только там он был серо-зелёного цвета.

На этом фото NTC-термистор фирмы EPCOS. Применяется для ограничения пускового тока.

Для NTC-термисторов, как правило, указывается его сопротивление при 25°С (для данного термистора это 8 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно это несколько ампер.

Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V. Взгляните на схему.

Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 – VD4).

При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить «плавный запуск» электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.

Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в «подогретом» состоянии.

Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.

Далее на фото наглядный пример – сгоревший NTC-термистор 5D-11, который был установлен в зарядном устройстве ИКАР-506. Он ограничивал пусковой ток при включении.

Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства привел к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгорел.

Позисторы. PTC-термисторы.

Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт, называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC – Positive Temperature Coefficient, «Положительный Коэффициент Сопротивления»).

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение, чем NTC-термисторы.

Условное обозначение позистора на схеме.

Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.

На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.

Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.

Как я уже говорил, позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.

Наверное, каждый помнит характерный звук «бдзынь», когда включается телевизор – это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.

Кроме двухвыводных позисторов широко применяются трёхвыводные позисторы. Вот такие.

Далее на фото трёхвыводный позистор СТ-15-3.

Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-«таблеток», которые установлены в одном корпусе. На вид эти «таблетки» абсолютно одинаковые. Но это не так. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3

3,6 кОм, а у другой всего лишь 18

Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.

Более детально о применении позисторов в цепи размагничивания кинескопов я уже рассказывал здесь.

Так же, как и NTC-термисторы, позисторы используются в качестве устройств защиты. Одна из разновидностей позистора – это самовосстанавливающийся предохранитель.

SMD-терморезисторы.

С активным внедрением SMT-монтажа, производители стали выпускать миниатюрные терморезисторы, адаптированные и под него. Размеры их корпуса, как правило, соответствуют стандартным типоразмерам (0402, 0603, 0805, 1206), которые имеют чип резисторы и конденсаторы. Маркировка на них не наносится, что затрудняет их идентификацию. По внешнему виду SMD-терморезисторы очень похожи на керамические SMD-конденсаторы.

Встроенные терморезисторы.

В электронике активно применяются и встроенные терморезисторы. Если у вас паяльная станция с контролем температуры жала, то в нагревательный элемент встроен тонкоплёночный терморезистор. Также терморезисторы встраиваются и в фен термовоздушных паяльных станций, но там он является отдельным элементом.

Стоит отметить, что в электронике наряду с терморезисторами активно применяются термопредохранители и термореле (например, типа KSD), которые также легко обнаружить в электронных приборах.

Теперь, когда мы познакомились с терморезисторами, пора узнать об их параметрах.

Неприхотливость и относительная физическая устойчивость позисторов позволяет их использовать в роли датчика для автостабилизирующихся систем, а также реализовать защиту от перегрузки. Принцип работы этих элементов заключается в том, что их сопротивление увеличивается при нагреве (в отличие от термисторов, где оно уменьшается). Соответственно, при проверке тестером или мультиметром позисторов на работоспособность, необходимо учитывать температурную корреляцию.

Определяем характеристики по маркировке

Широкая сфера применения РТС-термисторов подразумевает их обширный ассортимент, поскольку характеристики этих устройств должны соответствовать различным условиям эксплуатации. В связи с этим для тестирования очень важно определить серию элемента, в этом нам поможет маркировка.

Для примера возьмем радиокомпонент С831, его фотография показана ниже. Посмотрим, что можно определить по надписям на корпусе детали.

Позистор С831

Учитывая надпись «РТС», можно констатировать, что данный элемент является позистором «С831». Сформировав запрос в поисковике (например, «РТС С831 datasheet»), находим спецификацию (даташит). Из нее мы узнаем наименование (B59831-C135-A70) и серию (B598*1) детали, а также основные параметры (см. рис. 3) и назначение. Последнее указывает, что элемент может играть роль самовосстанавливающегося предохранителя, защищающего схему от КЗ (short-circuit protection) и перегрузки (overcurrent).

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).

Рисунок 3. Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

  1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
  2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
  3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
  4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Рис. 4. Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831

Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

  1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
  2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).

Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

  1. Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
  2. Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
  3. Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А. Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
  4. Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
  5. Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
  6. Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели). Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
  7. Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6. График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным

Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов.

  1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Определение исправности по внешнему виду

В отличие от других радиодеталей (например, таких как транзистор или диод), вышедший из строя РТС-резистор часто можно определить по внешнему виду. Это связано с тем, что вследствие превышения допустимой мощности рассеивания нарушается целостность корпуса. Обнаружив на плате позистор с таким отклонением от нормы, можно смело выпаивать его и начинать поиск замены, не утруждая себя процедурой проверки мультиметром.

Если внешний осмотр не дал результата, приступаем к тестированию.

Пошаговая инструкция проверки позистора мультиметром

Для процесса тестирования, помимо измерительного прибора, потребуется паяльник. Подготовив все необходимое, начинаем действовать в следующем порядке:

  1. Подключаем тестируемую деталь к мультиметру. Желательно, чтобы прибор был оснащен «крокодилами», в противном случае припаиваем к выводам элемента проволоку и накручиваем ее на разные иглы щупов.
  2. Включаем режим измерения наименьшего сопротивления (200 Ом). Прибор покажет номинальную величину R, характерную для тестируемой модели (как правило, менее одного-двух десятков Ом). Если показание отличается от спецификации (с учетом погрешности), можно констатировать неисправность радиокомпонента.
  3. Аккуратно нагреваем корпус тестируемой детали при помощи паяльника, величина R начнет резко увеличиваться. Если она осталась неизменной, элемент необходимо менять.
  4. Отключаем мультиметр от тестируемой детали, даем ей остыть, после чего повторяем действия, описанные в пунктах 1 и 2. Если сопротивление вернулось к номинальному значению, то радиокомпонент с большой долей вероятности можно признать исправным.

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.

  • 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.

Основные сведения

Сопротивление NTC-терморезисторов уменьшается при нагреве, их ТКС отрицательный. Зависимость сопротивления от температуры изображена на графике ниже.

Здесь вы можете убедиться, что при нагреве сопротивление NTC-терморезистора уменьшается.

Такие термисторы изготавливают из полупроводников. Принцип действия заключается в том, что с ростом температуры увеличивается концентрация носителей зарядов, электроны переходят в зону проводимости. Кроме полупроводников используются оксиды переходных металлов.

Обратите внимание на такой параметр как бета-коэффициент. Учитывается при использовании терморезистора для измерения температуры, для усреднения графика сопротивления от температуры и проведения расчетов с помощью микроконтроллеров. Бета-уравнение для приближения кривой изменения сопротивления термистора вы видите ниже.

Интересно: в большинстве случаев термисторы используют в диапазоне температур 25-200 градусов Цельсия. Соответственно могут использоваться для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары работают и при 600 градусах Цельсия.

Где используется

Терморезисторы с отрицательным ТКС часто используют для ограничения пусковых токов электродвигателей, пусковых реле, для защиты от перегрева литиевых аккумуляторов и в блоках питания для уменьшения зарядных токов входного фильтра (емкостного).

На схеме выше приведен пример использования термистора в блоке питания. Такое применение называется прямым нагревом (когда элемент сам разогревается при протекании тока через него). На плате блока питания NTC-резистор выглядит следующим образом.

На рисунке ниже вы видите, как выглядит NTC-терморезистор. Он может отличаться размерам, формой, а реже и цветом, самый распространенный – это зелёный, синий и черный.

Ограничение пускового тока электродвигателей с помощью NTC-термистора получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации. Известно, что при пуске двигателя он может потреблять ток в разы и десятки раз превышающий его номинальное потребление, особенно если двигатель пускается не в холостую, а под нагрузкой.

Принцип работы такой схемы:

Когда термистор холодный его сопротивление велико, мы включаем двигатель и ток в цепи ограничивается активным сопротивлением термистора. Постепенно происходит разогрев этого элемента и его сопротивление падает, а двигатель выходит на рабочий режим. Термистор подбирается таким образом, чтобы в горячем состоянии сопротивление было приближено к нулю. На фото ниже вы видите сгоревший терморезистор на плате мясорубки Zelmer, где и используется такое решение.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что при повторном пуске, когда термистор еще не остыл – ограничения тока не происходит.

Есть не совсем привычное любительское применение терморезистора для защиты ламп накаливания. На схеме ниже изображен вариант ограничения всплеска тока при включении таких лампочек.

Если терморезистор используется для измерения температуры – такой режим работы называют косвенным нагревом, т.е. он нагревается от внешнего источника тепла.

Интересно: у терморезисторов нет полярности, так что их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока не опасаясь переполюсовки.

Маркировка

Терморезисторы могут маркироваться как буквенным способом, так и содержать цветовую маркировку в виде кругов, колец или полос. При этом различают множество способов буквенной маркировки – это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:

На практике, если он применяется для ограничения пускового тока чаще всего встречаются дисковые термисторы, которые маркируются так:

5D-20

Где первая цифра обозначает сопротивление при 25 градусах Цельсия – 5 Ом, а «20» — диаметр, чем он больше – тем большую мощность он может рассеять. Пример такого вы видите на рисунке ниже:

Для расшифровки цветовой маркировки можно воспользоваться таблицей, изображенной ниже.

Из-за обилия вариантов маркировки можно ошибиться в расшифровке, поэтому для точности расшифровки лучше искать техническую документацию к конкретному компоненту на сайте производителя.

Основные сведения

Позисторы, как было сказано, имеют положительный ТКС, то есть их сопротивление повышается при нагреве. Их изготавливают на основе титаната бария (BaTiO3). У позистора такой график температуры и сопротивления:

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:

Где применяется

Сфера применения позисторов достаточно широка. В основном они используются в схемах защиты оборудования и устройств от перегрева или перегрузки, реже для измерения температуры, а также в качестве автостабилизирующих нагревательного элемента. Кратко перечислим примеры использования:

  1. 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.
  2. Защиты обмоток трансформатора от перегрева и (или) перегрузки, тогда позистор устанавливается последовательно с первичной обмоткой.
  3. 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.
  4. 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:

“>

Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Виталий ЗОТОВ

[email protected] ru

Принципы построения систем температурного контроля

на NTC-термисторах компании Epcos

Статья посвящена исследованию работы терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, рассмотрению преимуществ и недостатков применения термисторов, принципам построения систем измерения и контроля температуры, а также факторам, влияющим на работу термисторов в качестве датчиков температуры, и снижению погрешности измерительной системы.

Потребность измерения температуры и управления ей возникает во многих сферах деятельности человека. А основными требованиями к результатам измерения и управления, как всегда, оказываются скорость и точность, независимо от того, где используется прибор — в быту или в промышленности. В основе любого измерения, в том числе и температуры, положен датчик, и как первостепенный элемент он определяет технико-экономические показатели системы контроля в целом. Применение того или иного вида термочувствительного элемента опять же зависит от требований, предъявляемых к системе в целом, и не говорит о полном преимуществе одного датчика над другими. Для промышленного применения, как правило, используются термопары или резистивные термопреобразователи, выполненные в виде законченных устройств. Непригодность этих термочувствитеьных элементов для повсеместного использования объясняется высокой ценой применяемых материалов и невозможностью удаленного контроля из-за сравнительно маленьких величин выходных параметров, которые сильно подвержены влиянию внешних факторов. Все большее применение находят датчики интегрального исполнения, имеющие низкую нелинейность выходной характеристики от температуры и достаточно малую стоимость, но именно интегральное исполнение является «ахиллесовой пятой» этих элементов ввиду ограниченности рабочего температурного диапазона. Другое дело — терморезисторы с отрицательным ТКС (отрицательный температурный коэффициент сопротивления, или NTC — Negative Temperature Coefficient) — они имеют достаточно большой диапазон рабочих температур, возможность удаленного мониторинга, действуют в сильных магнитных полях. Но есть недостатки, такие как слож-

ная повторяемость экземпляров и сильная нелинейность температурной характеристики, что в свою очередь усложняет и повышает стоимость всего изделия. Так было до прихода микроконтроллеров, на «плечи» которых и будет возложена конечная задача по линеаризации и математической обработке температурной характеристики.

Основные параметры и характеристика NTC-термисторов

В рабочем диапазоне температур зависимость сопротивления терморезистора от температуры достаточно точно описывается выражением [1]:

*М-1

Ят = Ямхе V Ч (1)

где К — сопротивление рабочего тела терморезистора при данной температуре Т, Ом; Кы — номинальное сопротивление терморезистора при температуре Ты, Ом; Т, Ты — температура, К; В — коэффициент, постоянный для данного экземпляра терморезистора (паспортные данные).

Любой ЭТС-терморезистор кроме температурной характеристики описывается рядом параметров, без которых невозможно полное представление о работе данного типа термодатчиков. Далее приводятся определения основных параметров.

Материал, из которого изготовлен термистор, сохраняет свои свойства при температурах, не выходящих за рамки определенного диапазона, который называют допустимой температурой. При температурах, выходящих за эти пределы, в сенсоре могут произойти необратимые изменения, и он выйдет из строя. (2)

Т— ты ят

Терморезистор, имея номинальное значение сопротивления при определенной температуре, как и любой резистор, может иметь отклонение ДК/КМ (допуск), обусловленное технологией изготовления. Этот параметр дается производителем на одну точку (обычно 25 °С). Однако когда требуется высокая точность измерений в широком диапазоне температур, допуск может быть указан производителем не на сопротивление, а на температуру в гарантированном диапазоне ДТ. Соответственно, такой термистор будет измерять другие значения температур с тем же самым отклонением (точностью).

Температурный коэффициент а выражает в процентах изменение абсолютной величины сопротивления при изменении температуры на 1°. Вследствие нелинейности температурной характеристики значение температурного коэффициента зависит от величины температуры, поэтому его записывают обычно с индексом, указывающим температуру, при которой имеет место данное значение. Например, а293 — температурный коэффициент термистора при температуре 293. Вычисляют температурный коэффициент по формуле, вытекающей из его определения и выражения температурной характеристики:

а =—х-х100%. (3)

<1Т Д

Сопротивление при нулевой мощности измерения — это значение сопротивления термистора, измеренное при определенной температуре под электрической нагрузкой,

настолько маленькой, что она практически не оказывает влияния на результат измерения. Если же измерительный ток будет высоким или же сопротивление термистора будет иметь низкое значение, результат измерений будет искажен из явления саморазогрева, что должно быть принято во внимание. Явление саморазогрева зависит не только от электрической нагрузки, но и от теплового коэффициента рассеяния 8Л и геометрических размеров датчика. [5ах(Т-Та)]/К(Т) или

и = %нх(Т-Та)хК(Т).

Полученные формулы являются параметрическим представлением вольт-амперной характеристики с зависимостью сопротивления терморезистора от температуры К(Т). Очевидным является и то, что вольт-ампер-ная характеристика зависит от коэффициента рассеяния, который, в свою очередь, зависит от геометрических размеров датчика и среды, в которую он помещен.

Максимально допустимый ток — ток, при протекании которого через терморезистор температура последнего равна максимально допустимой. Величина допустимого тока зависит от температуры среды и ее характера. При одинаковой температуре двух сред допустимый ток будет больше в той среде, которая обладает большей теплопроводностью. Соответственно, коэффициент рассеяния, за-

висящии от параметров среды, определяет максимально допустимую мощность, рассеиваемую датчиком, помещенным в такую среду:

Рт

8Лх(Ттах ТА)-

(6)

Коэффициент рассеяния определяется как отношение изменения в рассеиваемой энергии к изменению температуры терморезистора. В численном виде выражается в мВт/К и служит мерой нагрузки, которая вызывает изменение температуры терморезистора на 1 К в установившемся состоянии окружающей среды:

8,. = йР/йТ.

(7)

Для определения коэффициента рассеяния к терморезистору прикладывают нагрузку, при которой соотношение и/1 соответствует значению сопротивления, измеренному при температуре Т = 85 °С:

С/х/

т-тл т-тл

(8)

где Т — температура тела терморезистора, °С; ТА — температура окружающей среды, °С.

Теплоемкость Сл — количество тепла, которое надо сообщить терморезистору, чтобы повысить температуру рабочего тела на один градус. Величина теплоемкости является функцией температуры, однако при температурах, не превышающих допустимой, можно принять ее постоянной и вычислять по формуле:

Сл = йН/йТ = 8 ахтс ,

(9)

где тС — тепловая постоянная времени охлаждения, с.

Постоянная времени тС — время, в течение которого температура рабочего тела при его свободном охлаждении понижается на 63,2% от первоначальной разности температур рабочего тела и окружающеи среды. Как правило, температура, до которой нагревают терморезистор, равна 85 °С, а температура среды, в которую помещают терморезистор для охлаждения, берется равной 25 °С. Соответственно, охлаждение рабочего тела терморезистора происходит тем быстрее, чем меньше его геометрические размеры.

Как и у любого радиоэлемента, материал, из которого изготовлен терморезистор, подвержен необратимому изменению характеристик (у терморезисторов это увеличение сопротивления и изменение коэффициента В). Это происходит из-за теплового перенапряжения, приводящего к дефектам кристаллической решетки, окисления незащищенных частей терморезистора, связанного с повреждением корпуса датчика, или из-за диффузии в контактных поверхностях металлизированного покрытия электродов. При низких температурах эти процессы происходят медленно, но на высоких температурах ускоряются, а со временем снижаются. Поэтому для увеличения временной стабильности параметров и уменьшения влияния изменения характеристик многие производители умышленно подвергают терморезисторы процессу старения непосредственно после изготовления.

Обзор ЫТС-термисторов компании Ереоз

Термисторы компании Ерсо8 изготавливаются из тщательного отобранного и протестированного сырья. , % (АТ, К**) Ртах, мВт Тс*, с 5{И* мВт/К

| Дисковые

В57871(8871) -55/155 2,1; 10; 12; 30 25 ±1; ±3; ±5 60 7,5 3,8

В57881(8881) -55/155 2,1; 10; 12; 30 25 ±1; ±3; ±5 100 10 4

В57885(8885) -55/155 2,1; 10; 12; 30 25 ±1; ±3; ±5 100 10 4

В57891(8891) -55/155 2,2; 5; 10; 20; 100 25 ±1; ±3; ±5 200 15 4

| Миниатюрные

В57861(8861) -55/155 2; 3; 5; 10; 30; 50; 100 25 ±1; ±3; ±5 60 15 1,5

В57861(8861) -40/100 5; 10; 30 25 ±1; 60 15 1,5

В57862(8862) -55/155 2,8; 5; 10 25 ±1; ±3; ±5 60 21 1,7

В57863(8863) -55/155 3; 5; 10; 30 25 (±0,2; ±0,5) 60 15 1,5

В57867(8867) -55/155 2; 3; 5; 10; 30; 50; 100 25 ±1; ±3; ±5 60 12 1,5

В57869(8869) -55/155 3; 5; 10; 30 25 (±0,2; ±0,5) 60 12 1,5

| Стеклянные

В57540 (Э540) -55/250 5; 10; 20; 30; 50; 100; 230; 1400 25 ±1; ±3; ±5 18 3 0,4

В57550(Э550) -55/300 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 230; 1400 25 ±1; ±3; ±5 32 7 0,75

В57560(Э560) -55/300 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 230; 1400 25 ±1; ±3; ±5 50 15 1,3

В57660(Э660) -55/300 2,2; 5,4; 10,7; 49,1; 98,6; 231,4; 1388,1 25 ±3; ±5 — 18 1,5

В57750(Э750) -55/500 8 200 ±3; ±5 — 18 1,5

| Зонды

В57703(М703) -55/125 5; 10; 30 25 ±2 150 28 2,6

В57500(М500) -30/100 10 25 ±3 60 20 3

В57500(К500) -30/100 10 25 ±3 60 50 5

В57501(К501) -30/100 6,8 25 ±3 60 50 5

* — параметр указан для воздушной среды.

** — параметр указан для диапазона температур от 0 до 70 °С

ния служат оксиды металлов, таких как марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк. Оксиды первоначально измельчаются до порошкообразной массы, смешиваются с пластиковыми связующими элементами и сжимаются до нужной формы. Затем их плавят для получения поликристаллического корпуса термистора. После определенного этапа тестирования термисторы подвергаются старению для получения необходимой стабильности параметров.

Компания Epcos выпускает достаточно большой ряд терморезисторов, с которым можно ознакомиться в специальном документе по выбору Selector Guide [2]. В рамках же данной статьи мы рассмотрим лишь прецизионные малогабаритные датчики (табл. 1).

Как говорилось ранее, выбор того или иного термопреобразователя чаще всего обусловлен требованиями к разрабатываемой системе контроля, поэтому основными параметрами, на которые опирается разработчик, оказываются рабочий температурный диапазон, массо-габаритные показатели, допуск на номинальное сопротивление, постоянная времени и стоимость элемента.

Нестандартный подход к стандартной характеристике NTC-термисторов

В начале статьи говорилось, что температурная зависимость сопротивления термистора точно описывается выражением (1), однако опытным путем было установлено, что эта же характеристика может быть не менее точно воспроизведена следующим полиномом:

r(T) =

= 1/(A0T° + A1T1 + Л2Г + K + AnTn), (10)

где r(T) — сопротивление терморезистора при температуре Т; А0, А1, А2 … Ап — некие коэффициенты, зависящие лишь от свойств материалов, которые используются при в изготовлении термистора.

Казалось бы, это нисколько не упрощает представление о поведении температурной характеристики термистора, а наоборот — ведет к усложнению из-за переноса температуры в знаменатель и бесконечного числа возможных коэффициентов. Но как показала обработка этой математической модели на «живых» образцах, практически любой термистор можно описать с помощью семи первых членов полинома, так как вклад последующих составляющих в конечное значение сопротивления незначителен:

r (T = 1/(A+BT+CT2+DT3+ET4

+FT4FT4GT6). (11)

Тогда, переходя к термопроводимости, мы получим:

& (Т) =

= А+БТ+СТ2+ОТ3+£Т4+РТ5+СТ6, (12)

где г (Т) — сопротивление, кОм; & (Т) — проводимость, мСм.

Такая зависимость имеет ряд преимуществ перед экспоненциальной при ее использовании в целях линеаризации характеристики с помощью математического моделирования. Для наглядного представления рассмотрим применение этой зависимости на стандартной К(Т) характеристике терморезистора В57861 (8861) с номинальным сопротивлением 10 кОм.

Из представленных данных (табл. 2, рис. 1) видно, что разница между значениями сопротивлений, которые предоставляет производителем в виде табличной характеристики № 8016 [3], и значениями термосопротивлений, полученными с помощью математиче-

Таблица 2. Характеристика терморезистора В57861 (3861)

ской модели, не значительна и не превышает 0,1%, что позволяет в дальнейших математических расчетах пренебречь этими отклонениями. Коэффициенты математической модели, с помощью которых получены расчетные данные, равны:

0,030627871 1,568767459 хЮ»3 3,427301696 Х10“5 4,802222618 X10-7 2,593915533×10″9 2,273634922×10-11 -2,641586291×10

‘А’

В

С

D ;=

Е

F

J V У

-14

У

Сразу же оговоримся, что представленные коэффициенты подходят только для указан-

VC R, кОм G, мСм r(T), кОм g(T), мСм (R-r(T))/Rx100% (G-g(T))/Gx 100%

0 З2,65 0,0З0628 З2,650000 0,0З0628 0 0

25,З9 0,0З9З86 25,З86991 0,0З9З90 0,011851 -0,01185

10 19,9 0,050251 19,900000 0,050251 0 0

15 15,71 0,06З654 15,71З426 0,06З640 -0,02181 0,02180З

20 12,49 0,080064 12,49З707 0,080040 -0,02968 0,029671

25 10 0,100000 10,000000 0,100000 0 0

З0 8,057 0,124116 8,055621 0,1241З7 0,017116 -0,01712

З5 6,5З1 0,15З116 6,52968З 0,15З147 0,020165 -0,02017

40 5,З27 0,18772З 5,З24529 0,187810 0,046З86 -0,04641

45 4,З69 0,228885 4,З66844 0,228998 0,049З48 -0,049З7

50 З,60З 0,277546 З,601256 0,277681 0,048404 -0,0484З

55 2,986 0,ЗЗ4896 2,985694 0,ЗЗ49З1 0,010248 -0,01025

60 2,488 0,401929 2,488000 0,401929 0 0

65 2,08З 0,480077 2,08З447 0,479974 -0,02146 0,021455

70 1,752 0,570776 1,752908 0,570481 -0,0518З 0,0518

75 1,481 0,675219 1,481501 0,674991 -0,0ЗЗ8З 0,0ЗЗ817

80 1,258 0,79491З 1,257585 0,795175 0,0З2989 -0,0ЗЗ

85 1,072 0,9З28З6 1,072000 0,9З28З6 0 0

90 0,9177 1,089681 0,91750З 1,089915 0,021467 -0,02147

95 0,7885 1,2682З1 0,788ЗЗ7 1,26849З 0,020672 -0,02068

100 0,68 1,470588 0,679904 1,470796 0,014118 -0,01412

105 0,5886 1,698947 0. 58851З 1,699198 0,014781 -0,01478

110 0,5112 1,956182 0,511190 1,956220 0,001956 -0,00196

115 0,4454 2,24517З 0,445526 2,2445З8 -0,02829 0,028281

120 0,З89З 2,56871З 0,З89562 2,566985 -0,067З 0,067255

125 0,З417 2,926544 0,З41700 2,926544 0 0

1З0 0,З009 З,З2ЗЗ6З 0,З00629 З,З26З59 0,09006З -0,09014

1З5 0,2654 З,767898 0,265271 З,7697З0 0,048606 -0,0486З

140 0,2З48 4,258944 0,2З47З5 4,26012З 0,02768З -0,02769

145 0,208З 4,800768 0,208282 4,80118З 0,008641 -0,00864

150 0,185З 5,З96654 0,185З00 5,З96654 0 0

155 0,165З 6,049607 0,165275 6,050522 0,015124 -0,0151З

— Rn — gn

М ГМ m9n

20 40 60 80 100 120 140 160

20 40 60 80 100 120 140 160

Рис. 1. Температурная зависимость терморезистора B57861 (S861)

Рис. 3. Графическое представление линеаризации температурной характеристики

ного температурного диапазона и табличной характеристики 8016 ЭТС-термисторов компании Ерсо8. Номинальное сопротивление терморезистора в этом случае не имеет значения. Кроме того, ограниченность температурного диапазона не обусловлена невозможностью описания с помощью математической модели, а связана с конкретным применением, для которого проводились эти расчеты. и(Т) с поставленной задачей справляется.

Линеаризация температурной характеристики ЫТО-термисторов

Вопрос линеаризации выходной характеристики термопреобразователя остается до сих пор открытым. Существуют методы частичной или же мнимой линеаризации, которые предлагают даже сами производители нелинейных элементов, но они не дают полного решения этой задачи.

Предлагаемый в рамках данной статьи метод, основанный на математическом моделировании, заключается в построении искусственной линейной температурной зависимости (ахТ+Ь) и последующем построении дополнительной характеристики У(Т), позволяющих с помощью простых вычислений определять температуру с высокой точностью. Но из этих математических построений вытекает ряд условий, которые необходимо соблюсти для получения данных высокой точности:

1. Температурный диапазон, в котором предполагается использование датчика, должен быть четко определен.

2. Использование микроконтроллера, так как воспроизведение искусственно созданных зависимостей с помощью аналоговой электроники не возможно.

3. Использование прецизионных радиоэлементов для точного представления поведения датчика в рассматриваемом применении.

Процесс построения искусственной линейной зависимости в известном температурном диапазоне при наличии математической модели поведения терморезистора не составляет большого труда. Для этого достаточно взять две крайние точки характеристики и( Т) (рис. 3) и провести между ними линейный отрезок (ахТ+Ь). Получить значение коэффициентов а и Ь в системе уравнений:

и(То) = аТо+Ь и(ТМ) = аТЫ+Ь,

(14)

где Т0 и Ты — соответственно начальная и конечная температуры контролируемого диапазона, также не вызовет затруднений. (т)), (13)

л1+л2

графическое построение которой представлено на рис. 3.

Масштаб координатной сетки температурной зависимости и(Т) можно легко менять с помощью резистора обратной связи К0С

У(Т) = 2(аТ+Ь)-и(Т).

(15)

где Рт, £)т и Кт — постоянные коэффициенты, которые не зависят от температуры, а определяются свойствами термистора.

Приравнивая выражения 15 и 16, получаем квадратное уравнение, где неизвестной величиной является температура:

РгТ2+(дг-2а)хТ+(Кг+2Ь+и(Т)) = 0. (17)

Корни этого квадратного уравнения находятся известным путем:

Зависимость У(Т) имеет вид отрицательной параболы, исходя из этого, зависимость У(Т) можно представить следующим образом:

1,2

2 Рт

+

У(ЄГ —2а)2—4Ртх(ІІт—2Ь+и (Т))

2РТ

(18)

Для нашего применения подходит только один из них, поэтому вычисление конечного значения температуры можно осуществлять по формуле:

т _ (2а-6г)

2РТ

л/06г —2а)2—4 Ртх(Ят-2Ь+Ц(Т)) 2 Рт

. и(Т), В 2(ахТ+Ь)-ЩТ), В У(Т), В ти, °С

0 0,2385494 0,2385494 0,2385536 0,01

0,2417755 0,3783175 0,3784006 5,12

10 0,2457743 0,517313 0,517313 10,00

15 0,2507038 0,6553778 0,6552907 14,92

20 0,2567421 0,7923338 0,7923338 20,00

25 0,2640909 0,9279793 0,9281112 25,08

30 0,2729777 1,0620868 1,0620867 30,00

35 0,2836586 1,1944001 1,1942603 34,94

40 0,296421 1,3246321 1,324632 40,00

45 0,3115858 1,4524616 1,452664 45,06

50 0,3295098 1,5775318 1,5775317 50,00

55 0,3505881 1,6994479 1,6992351 54,96

60 0,3752558 1,8177744 1,8177743 60,00

65 0,4039904 1,9320341 1,9323239 65,05

70 0,4373134 2,0417054 2,0417056 70,00

75 0,4757921 2,1462209 2,1459196 74,97

80 0,5200417 2,2449657 2,2449659 80,00

85 0,5707259 2,3372757 2,3376655 85,04

90 0,6285595 2,4224365 2,4224364 90,00

95 0,6943087 2,4996815 2,4992783 94,97

100 0,7687932 2,5681914 2,5681912 100,00

105 0,8528865 2,6270923 2,6275921 105,03

110 0,9475176 2,6754555 2,6754556 110,00

115 1,0536715 2,7122959 2,71 17821 114,98

120 1,1723901 2,7365715 2,7365716 120,00

125 1,3047729 2. Ц(Т).

рассматривая каждый поддиапазон темпе- Указанная в таблице 5 погрешность не яв-ратур в отдельности, можно получить для ляется полной, так как она не учитывает от-

Таблица 5. Точностные характеристики поддиапазонов

Температурный поддиапазон, °С Условная разрешающая способность, °С Погрешность вычисления, °С

От 0 до 20 вкл. 0,65 +0,77/-0,73

От 20 до 40 вкл. 0,31 +0,39/-0,37

От 40 до 60 вкл. 0,16 +0,22/-0,2

От 60 до 80 вкл. 0,08 +0,13/-0,11

От 80 до 100 вкл. 0,05 +0,09/-0,08

От 100 до 120 вкл. 0,03 +0,06/-0,05

От 120 до 140 вкл. 0,02 +0,04/-0,05

От 140 до 155 вкл. 0,02 ±0,04

Таблица 6. Погрешность системы для каждой контрольной точки

Т, °С Возможное отклонение, °С о X 3 ф а. о С системы, °С

0 1,149 -1,23 +1,80 -1,88

5 5,987 4,204 +1,64 -1,45

10 10,718 9,262 +1,37 -1,39

15 15,536 14,293 +1,19 -1,36

20 20,543 19,45 +1,19 -1,20

25 25,524 24,63 +0,83 -0,68

30 30,381 29,614 +0,69 -0,70

35 35,28 34,597 +0,59 -0,71

40 40,312 39,687 +0,62 -0,62

45 45,331 44,789 +0,49 -0,37

50 50,244 49,755 +0,40 -0,40

55 55,181 54,725 +0,34 -0,43

60 60,217 59,783 +0,38 -0,38

65 65,245 64,848 +0,33 -0,23

70 70,187 69,813 +0,27 -0,27

75 75,144 74,783 +0,22 -0,30

80 80,178 79,822 +0,26 -0,26

85 85,205 84,867 +0,26 -0,18

90 90,164 89,835 +0,21 -0,22

95 95,134 94,808 +0,18 -0,24

100 100,164 99,836 +0,21 -0,21

105 105,188 104,868 +0,22 -0,16

110 110,159 109,841 +0,19 -0,19

115 115,137 114,818 +0,17 -0,21

120 120,162 119,838 +0,19 -0,19

125 125,183 124,861 +0,20 -0,16

130 130,161 129,839 +0,18 -0,18

135 135,145 134,818 +0,17 -0,20

140 140,167 139,833 +0,19 -0,19

145 145,179 144,845 +0,20 -0,18

150 150,169 149,831 +0,19 -0,19

155 155,172 154,828 +0,19 -0,19

клонение сопротивления резисторов и опорного напряжения от номинальных значений. В таблице 6 представлены возможное отклонение истинной вычисленной температуры от истинного значения и погрешность системы без учета допустимого отклонения термосопротивлений от величин, предоставленных производителем в качестве стандартной температурной характеристики № 8016.

В начале статьи говорилось, что терморезистор, как и любой резистор, имеет отклонение ДЯ/Ях от номинального значения сопротивления, обусловленное технологией изготовления, и что этот параметр дается производителем на точку 25 °С. Однако, в отличие от простых резисторов, эта величина у терморезистора во всем температурном диапазоне не одинакова, и что еще важней — она увеличивается. Компания Ерсо8 для упрощения вычислений и исключения необходимости самостоятельного определения отклонений в нужном температурном диа-

Таблица 7. Отклонения для терморезистора B57861S0103F040

Т, ‘С Rn, кОм Rmin, Ом Rmax, Ом ±AR/Rn, % ±at, к

0 32650 31907 33393 2,3 0,4

5 253SS 24S77 25S9S 2 0,4

10 19900 19550 20250 1,S 0,4

15 157OS 15470 15946 1,5 0,3

20 12490 12330 12650 1,3 0,3

25 10000 9900 10100 1 0,2

30 SO57 7955 S159 1,3 0,3

35 6531 6434 662S 1,5 0,4

40 5327 5237 5417 1,7 0,4

45 4369 42S6 4451 1,9 0,5

50 3603 352S 367S 2,1 0,5

55 29S6 291S 3054 2,3 0,6

60 24SS 2427 2549 2,5 0,7

65 20S3 202S 213S 2,6 0,S

70 1752 1703 1S01 2,S 0,S

75 14S1 1437 1525 3 0,9

S0 125S 1219 1297 3,1 1

S5 1072 1037 110S 3,3 1

90 917,7 SS6,1 949,3 3,4 1,1

95 7SS,5 760,2 S16,9 3,6 1,2

100 6S0,0 654,6 705,4 3,7 1,3

105 5SS,6 565,S 611,4 3,9 1,4

110 511,2 490,7 531,7 4 1,4

115 445,4 426,9 463,9 4,2 1,5

120 3S9,3 372,6 406,0 4,3 1,6

125 341,7 326,6 356,S 4,4 1,7

130 300,9 2S7,3 314,5 4,5 1,S

135 265,4 253,1 277,S 4,7 1,9

140 234,S 223,6 246,0 4,S 2

145 20S,3 19S,1 21S,5 4,9 2,1

150 1S5,3 176,0 194,6 5 2,2

155 165,3 156,9 173,S 5,1 2,3

Таблица 8. Абсолютная погрешность измерительной системы для каждой контрольной точки

Т, ‘С Абсолютная погрешность, ‘С

0 +2,2 -2,3

5 +2,1 -1,S

10 +1,S -1,S

15 +1,5 -1,7

20 +1,5 -1,5

25 +1,1 -0,9

30 +1,0 -1,0

35 +1,0 -1,1

40 +1,0 -1,0

45 +1,0 -0,9

50 +0,9 -0,9

55 +1,0 -1,0

60 +1,1 -1,1

65 +1,1 -1,1

70 +1,1 -1,1

75 +1,2 -1,2

S0 +1,3 -1,3

S5 +1,3 -1,2

90 +1,3 -1,3

95 +1,4 -1,4

100 +1,5 -1,5

105 +1,6 -1,6

110 +1,6 -1,6

115 +1,7 -1,7

120 +1,S -1,S

125 +1,9 -1,9

130 +2,0 -2,0

135 +2,1 -2,1

140 +2,2 -2,2

145 +2,3 -2,3

150 +2,4 -2,4

155 +2,5 -2,5

Таблица 9. Поправка на саморазогрев для терморезистора B57S61S0103F040

Т, ‘С Поправка, ‘С

0 0,001

5 0,001

10 0,002

15 0,002

20 0,003

25 0,003

30 0,004

35 0,005

40 0,006

45 0,00S

50 0,01

55 0,012

60 0,014

65 0,017

70 0,02

75 0,023

S0 0,027

S5 0,032

90 0,03S

95 0,044

100 0,051

105 0,059

110 0,067

115 0,077

120 0,0SS

125 0,101

130 0,115

135 0,13

140 0,147

145 0,165

150 0,1S6

155 0,20S

пазоне предоставляет программу “NTC R/T Calculation” [4], которая позволяет в автоматическом режиме проводить все необходимые расчеты по определению отклонений сопротивления и температуры. и(Т), а также для значения коэффициента рассеяния в воздухе, равного 1,5 мВт/К. При применении термистора в любой другой среде необходимо определять значение этого коэффициента опытным путем.

Заключение

Применение термисторов с отрицательным ТКС в качестве датчиков температуры имеет определенные ограничения, связанные с точностью и погрешностью измерений, но при использовании предложенного в рамках данной статьи метода такое применение возможно. Полученные на конкретном примере значения не являются обобщающими для всех терморезисторов, а введение неболь-

ших доработок в преобразователь позволяет увеличить точностные показатели измерительной системы в целом в 2-3 раза. ■

Литература

1. http://www.epcos.com/web/generator/Web/ Sectюns/ProductCaЫog/NonlmearResistors/NTC

Thermistors/PDF/PDF___General__technical_т-

formatюn,property=Data__en.pdf;/PDF_General_

technical_information.pdf

2. http://www.epcos.com/web/generator/Web/ Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTC

Thermistors/ PDF/PDF SelectorGшde,proper-

ty=Data___en.pdf;/PDF_SelectorGuide.pdf

3. http://www.epcos.com/web/generator/Web/ Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTC

Thermistors/PDF/PDF______Standardized,proper-

ty=Data___en.pdf;/PDF_Standardized.pdf

4. http://www.epcos.com/web/generator/Web/ Sections/DesignTools/NTCThermistors/Page__Lic ense2,locale=en.html

Что такое резистор [подробная статья]

Резистор (от латинского «resisto», что означает «сопротивляюсь») – это пассивный элемент электрической цепи, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления. В отличие от активных элементов, пассивные не имеют возможности управлять потоком электронов.

В народе резисторы называют «резюками» или просто «сопротивление». Резисторы отвечают за линейное преобразование силы тока в напряжение и наоборот, а также для ограничения тока и поглощения электрической энергии.

Резистор является одним из самых популярных компонентов и используется в большинстве электронных устройств.

Содержание статьи

Для чего нужен резистор в электрической цепи

Наглядный пример работы резистора

С помощью резистора в электроцепи ограничивают ток, получая нужную его величину. В соответствии с законом Ома, чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока.

Закон Ома выражается формулой U = I*R, в которой:

  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А;
  • R – сопротивление, Ом.

Также резисторы работают как:

  • преобразователи тока в напряжение и наоборот;
  • делители напряжения, это свойство применяется в измерительных аппаратах;
  • элементы для снижения или полного удаления радиопомех.

Основные характеристики резисторов

Параметры, которые нужно учитывать при выборе резистора, зависят от характера схемы, в которой он будет использован. К основным характеристикам относятся:

  • Номинальное сопротивление. Эта величина измеряется в Ом, 1 кОм (1000 Ом), 1 МОм (1000 кОм), 1 ГОм (1000 МОм).
  • Максимальная рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую способен рассеивать элемент при долговременном использовании. На схемах номинальную мощность рассеивания указывают только для мощных резюков. Чем выше мощность, тем больше размеры детали.
  • Класс точности. Определяет, на сколько фактическая величина сопротивления может отличаться от заявленной.

При необходимости принимают во внимание предельное рабочее напряжение, избыточный шум, устойчивость к температуре и влаге, коэффициент напряжения. Если деталь планируется установить в аппарат, работающий на высоких и сверхвысоких частотах, учитывают паразитную емкость и паразитную индуктивность. Эти величины должны быть минимальными.

Способ монтажа

По технологии монтажа резисторы разделяют на выводные и SMD.

Выводные резисторы

Радиальный выводной резистор

Аксиальный выводной резистор

Предназначены для монтажа сквозь печатную плату. Выводы могут располагаться аксиально и радиально. Такие детали использовались в старой аудио- и видеоаппаратуре. Сейчас они применяются в простых аппаратах и в тех случаях, когда использование SMD-резисторов по каким-либо причинам невозможно.

Выводные резисторы по конструкции бывают проволочными, металлопленочными и композитными.

Из чего состоит резистор проволочного типа

В проволочных резисторах резистивным компонентом является проволока, намотанная на сердечник. Бифилярная намотка (двумя параллельными проводами, изолированными друг от друга, или обычным двужильным проводом) снижает паразитную индуктивность. К концам обмотки присоединяют выводы из многожильной меди или латунных пластин. Для защиты от влаги, механических повреждений и загрязнений, проволочные резюки покрывают неорганической эмалью, устойчивой к повышенным температурам.

Чем отличается металлопленочный резистор от проволочного

У металлопленочного резистора резистивным элементом является не проволока, а пленка из металлосплава. Резистивные компоненты (проволока или пленка) в резисторе изготавливаются из сплавов с высоким удельным сопротивлением: манганина, константана, нихрома, никелина.

SMD-резисторы

SMD-резисторы (или чип-резисторы) рассчитаны на поверхностный монтаж и выводов не имеют. Эти миниатюрные детали малой толщины изготавливаются прямоугольной или овальной формы. Имеют небольшие контакты, впаянные в поверхность. Их преимущества – экономия места на плате, упрощение и ускорение процесса сборки платы, возможность использования для автоматизированного монтажа.

SMD-резисторы изготавливают по пленочной технологии. Они могут быть тонко- и толстопленочными. Резистивную толстую или тонкую пленку наносят на изоляционную подложку. Подложка выполняет две функции: основания и теплоотводящего компонента.

Из чего делают чип-резисторы

Тонкопленочные элементы, к которым предъявляются особые требования по влагостойкости, изготавливаются из нихрома. При производстве толстопленочных моделей используются диоксид рутения, рутениты свинца и висмута.

Виды резисторов по характеру изменения сопротивления

Резисторы бывают постоянными и переменными. Постоянные имеют два вывода и стабильное сопротивление, отображенное в маркировке. В переменных (регулировочных и подстроечных) резисторах этот параметр меняется в допустимых пределах, в зависимости от рабочего режима.

В переменных резюках три вывода. На схеме указывается номинал между крайними выводами. Значение сопротивления между средним выводом и крайними регулируется путем перемещения скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою. При этом сопротивление между средним и одним из крайних выводов возрастает, а между средним и другим крайним выводами – падает. При движении «бегунка» в другую сторону эффект обратный.

Что делают подстроечные резисторы

Они созданы для периодической подстройки, поэтому подвижная система рассчитана на небольшое количество циклов перемещения – до 1000.

Регулировочные резисторы рассчитаны на многократное использование – более 5 тысяч циклов.

Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики

По ВАХ резисторы разделяются на линейные и нелинейные. Сопротивление линейных резюков не зависит от напряжения и тока, а сопротивление нелинейных элементов меняется, в зависимости от этих (или других) величин. Малогабаритные линейные детали типа МЛТ (металлизированные лакированные термостойкие) используются в аппаратуре связи – магнитофонах и радиоприемниках.

Примером нелинейных резисторов может служить обычная осветительная лампочка, чье сопротивление в выключенном состоянии намного меньше, чем в режиме освещения. В фоторезисторах сопротивление меняется под действием света, в терморезисторах – температуры, тензорезисторах – деформации резисторного слоя, магниторезисторах – магнитного поля.

Виды резисторов по назначению

Резисторы по назначению разделяются на два основных типа – общего назначения и специальные. В свою очередь, специальные сопротивления делятся следующим образом:

  • Высокочастотные. Для чего нужны такие резисторы в электроцепях: благодаря низким собственным емкостям и индуктивностям, высокочастотные резисторы могут применяться в схемах, в которых частота достигает сотни мегагерц, они выполняют в них функции балластных или оконечных нагрузок.
  • Высокоомные. Величина сопротивления находится в диапазоне от нескольких десятков МОм до ТОм, величина напряжения небольшая – до 400 В. Высокоомные элементы работают в ненагруженном состоянии, поэтому большая мощность им не нужна. Их мощность рассеивания не превышает 0,5 Вт. Высокоомные резисторы служат для ограничения тока в дозиметрах, приборах ночного видения и других приборах с малыми токами.
  • Прецизионные и сверхпрецизионные. Эти устройства имеют высокий класс точности: допустимое значение сопротивления составляет 1% от номинального и менее. Для сравнения: у обычных резисторов допустимый диапазон составляет 5% и более. Прецизионные устройства используются в основном в приборах измерения высокой точности.

Шумы резисторов и способы их уменьшения

Собственные шумы резистивных элементов состоят из тепловых и токовых шумов. Тепловые шумы, спровоцированные движением электронов в токопроводящем слое, усиливаются при повышении температуры нагрева детали и температуры окружающей среды. При протекании тока генерируются токовые шумы. Токовые шумы, значение которых существенно выше тепловых, в основном характерны для непроволочных резисторов.

Способы борьбы с шумами:

  • Применение в схеме типов резисторов, в которых шумы невелики, благодаря технологии изготовления.
  • Переменные резисторы шумят больше постоянных, поэтому в схеме стараются использовать элементы с переменным сопротивлением минимального номинала или не применять их вообще.
  • Использование резюков с бОльшей мощностью, чем требуется по технологии.
  • Принудительное охлаждение элемента путем установки поблизости вентилятора.

Обозначение резисторов на схеме

Обозначение переменных, подстроечных и нелинейных резисторов на схемах:

Условное обозначение резистора на схеме – прямоугольник размерами 4х10 мм. На схемах значение сопротивления постоянного резюка менее кОма проставляется рядом с его условным обозначением числом без единицы измерения. При номинале от одного кОм до 999 кОм рядом с числом ставят букву «К», от одного МОм – букву «М». Характеристики резисторов указывают на их поверхности, для чего применяют буквенно-цифровой код или группу цветных полосок.

Примеры буквенно-цифрового обозначения для сопротивления, выраженного целым числом:

  • 25 Ом – 25 R;
  • 25 кОм – 25 K;
  • 25 МОм – 25 M.

Если для выражения величины сопротивления используется десятичная дробь, то порядок расположения цифр и букв будет иным, например:

  • 0,25 Ом – R 25;
  • 0,25 кОм – K 25;
  • 0,25 МОм – M 25.

Если сопротивление выражается числом, отличным от нуля и с десятичной дробью, то буква в обозначении играет роль запятой, например:

  • 2,5 Ом – 2R5;
  • 2,5 кОм – 2K5;
  • 2,5 МОм – 2M5.

Производители в силу несовершенства производственной технологии не в состоянии на 100% гарантировать соответствие заявленного значения сопротивления фактическому. Допустимая погрешность обозначается в % и проставляется после номинального значения, например ±5%, ±10%, ±20%. Класс точности может определяться буквой, в зависимости от производителя, – русской или латинской.

Допустимая погрешность, ±%

20

10

5

2

1

0,5

0,2

0,1

Буква

Русская

В

С

И

Л

Р

Д

У

Ж

Латинская

M

K

J

G

F

D

C

B

Цветовая маркировка резисторов с проволочными выводами

Для резисторов применяют цветовую кодировку, которая наносится 3, 4, 5, 6 цветовыми кольцами. Если кольца смещены к одному из выводов, то первым (с него и начинается расшифровка кода) считается кольцо, находящееся к выводу ближе всего. Если кольца расположены приблизительно равномерно, то следует помнить, что первое кольцо не делают серебристым или золотистым. В некоторых моделях чтение кода начинают с той стороны, где находятся парные кольца, отдельно стоящее кольцо обычно находится в конце шифра.

Таблица расшифровки цветовых колец

Цвет

Число

Десятичный множитель

Класс точности, %

Температурный коэффициент сопротивления

% отказов

Черный

0

1*100

-

-

-

Коричневый

1

1*101

1

100

1

Красный

2

1*102

2

50

0,1

Оранжевый

3

1*103

-

15

0,01

Желтый

4

1*104

-

25

0,001

Зеленый

5

1*105

0,5

-

-

Синий

6

1*106

0,25

10

-

Фиолетовый

7

1*107

0,1

5

-

Серый

8

1*108

0,05

-

-

Белый

9

1*109

-

1

-

Серебристый

-

1*10-2

10

-

-

Золотой

-

1*10-1

5

-

-

В четырехполосном коде первые две полосы означают два знака номинала, третья полоска – это десятичный множитель, то есть это степень, в которую нужно возвести число, обозначающее номинал. Четвертая полоска указывает класс точности элемента. В пятиполосном шифре третья полоса обозначает знак номинала, четвертая – десятичный множитель, а пятая – класс точности. Если присутствует шестая полоса, то она обозначает температурный коэффициент. Если же это кольцо шире остальных в полтора раза, то оно характеризует процент отказов.

В расшифровке кодов проволочных резисторов помогут удобные онлайн-программы. Тем более имеет смысл к ним обратиться при расшифровке кода SMD-резистора, поскольку существует несколько вариантов маркировок, с которыми самостоятельно разобраться будет очень непросто.

Виды соединения резисторов в электроцепи

Эффективная работа элементов электроцепи с резистором зависит от правильного выбора не только самого сопротивления, но и способа его соединения в цепи, который может быть последовательным, параллельным или смешанным.

Последовательное соединение

Последовательное соединение резисторов

В такой схеме каждый последующий резистор подсоединяется к предыдущему, образуя неразветвленную цепь. Ток в последовательно соединенных «резюках» одинаковый, напряжение разное. Общее сопротивление нескольких последовательно расположенных «резюков» определяется очень просто – суммированием их номиналов.

Формула: Rобщ. = R1 + R2 +…+ Rn

Чем больше элементов в последовательной схеме, тем больше суммарное сопротивление.

Параллельное соединение

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении резисторы соединяются между собой вводами и выводами. Напряжение на этих элементах одинаково, а ток между ними распределяется. Чем больше ветвей образуется, тем больше вариантов протекания тока и тем меньше общее сопротивление.

Формула: Rобщ. = 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/Rn

Смешанное соединение

Смешанное соединение резисторов

При таком способе варианты соединения элементов комбинируют. Сопротивление каждого участка с определенным типом соединения рассчитывается по указанным выше правилам.

Соединение нескольких резисторов в одной схеме

Если у вас под рукой не оказалось сопротивления нужного номинала, то можно его получить при помощи правильного соединения нескольких резюков. Так, если вам нужно сопротивление 100 кОм, а есть две резистивные детали по 50 кОм, то их можно соединить последовательно и получить нужный результат. Сопротивление в 100 кОм можно получить параллельным соединением элементов по 200 кОм.

Видео: что такое резистор и как он работает


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Другие материалы по теме


Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


внешний осмотр и прозвонка мультиметром Как прозвонить термистор стрелочным мультиметром

Электроника чувствительна к качеству электропитания. При скачках напряжения в сети компоненты выходят из строя. Чтобы снизить вероятность такого исхода — используют . Это компоненты с нелинейным сопротивлением, которое в нормальном состоянии очень большое, а под воздействием импульса высокого напряжения резко снижается. В результате устройство поглощает всю энергию импульса. В этой статье мы расскажем, как проверить варистор на исправность и отличить сгоревший от целого.

Причины неисправности

Варисторы устанавливают параллельно защищаемой цепи, а последовательно с ним ставят предохранитель. Это нужно для того, чтобы, когда варистор сгорит, при слишком сильном импульсе перенапряжения сгорел предохранитель, а не дорожки печатной платы.

Единственной причиной выхода из строя варистора является резкий и сильный . Если энергия этого скачка большая, чем может рассеять варистор — он выйдет из строя. Максимальная рассеиваемая энергия зависит от габаритов компонента. Они отличаются диаметром и толщиной, то есть, чем они больше — тем больше энергии способен рассеять варистор.

Скачки напряжения могут возникать при авариях на ЛЭП, во время грозы, при коммутации мощных приборов, особенно индуктивной нагрузки.

Способы проверки

Любой ремонт электроники и электрооборудования начинается с внешнего осмотра, а потом переходят к измерениям. Такой подход позволяет локализовать большую часть неисправностей. Чтобы найти варистор на плате посмотрите на рисунок ниже — так выглядят варисторы. Иногда их можно перепутать с конденсаторами, но можно отличить по маркировке.

Если элемент сгорел и маркировку прочесть невозможно — посмотрите эту информацию на схеме устройства. На плате и в схеме он может обозначаться буквами RU. Условное графическое обозначение выглядит так.

Есть три способа проверить варистор быстро и просто:

  1. Визуальный осмотр.
  2. Прозвонить. Это можно сделать муьтиметром или любым другим прибором, где есть функция прозвонки цепи.
  3. Измерением сопротивления. Это можно сделать омметром с большим пределом измерений, мультиметром или мегомметром.

Варистор выходит из строя, когда через него проходит большой или длительный ток. Тогда энергия рассеивается в виде тепла, и если её количество больше определённого конструкцией — элемент сгорает. Корпус этих компонентов выполняется из твердого диэлектрического материала, типа керамики или эпоксидного покрытия. Поэтому при выходе из строя чаще всего повреждается целостность наружного покрытия.

Можно визуально проверить варистор на работоспособность — на нем не должно быть трещин, как на фото:

Следующий способ — проверка варистора тестером в режиме прозвонки. Сделать это в схеме нельзя, потому что прозвонка может сработать через параллельно подключенные элементы. Поэтому нужно выпаять хотя бы одну его ножку из платы.

Важно: не стоит проверять элементы на исправность не выпаивая из платы – это может дать ложные показания измерительных приборов.

Так как в нормальном состоянии (без приложенного к выводам напряжения) сопротивление варистора большое — он не должен прозваниваться. Прозвонку выполняют в обоих направлениях, то есть два раза меняя местами щупы мультиметра.

На большинстве мультиметров режим прозвонки совмещен с режимом проверки диодов. Его можно найти по значку диода на шкале селектора режимов. Если рядом с ним есть знак звуковой индикации — в нем наверняка есть и прозвонка.

Другой способ проверки варистора на пробой мультиметром является измерение сопротивления. Нужно установить прибор на максимальный предел измерения, в большинстве приборов это 2 МОма (мегаомы, обозначается как 2М или 2000К). Сопротивление должно быть равным бесконечности. На практике оно может быть ниже, в пределах 1-2 МОм.

Интересно! То же самое можно сделать мегаомметром, но он есть далеко не у каждого. Стоит отметить, что напряжение на выводах мегаомметра не должно превышать классификационное напряжение проверяемого компонента.

На этом заканчиваются доступные способы проверки варистора. В этот раз мультиметр поможет радиолюбителю найти неисправный элемент, как и в большом количестве других случаев. Хотя на практике мультиметр в этом деле не всегда нужен, потому что дело редко заходит дальше визуального осмотра. Заменяйте сгоревший элемент новым, рассчитанным на напряжение и диаметром не меньше чем был сгоревший, иначе он сгорит еще быстрее предыдущего.

Материалы

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 Ro

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

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

1-отношение сопротивлений R/Rо; 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.

Терморезисторы

Обозначение на схеме, разновидности, применение

В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы — электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры.

Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике — познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.

На принципиальных схемах терморезистор обозначается вот так.

В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но вы всегда его определите по характерной надписи t или t0 .

Основная характеристика терморезистора — это его ТКС . ТКС — это температурный коэффициент сопротивления . Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 10С (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.

У терморезисторов несколько важных параметров. Приводить я их не буду, это отдельный рассказ.

На фото показан терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Если подключить его к мультиметру и нагреть, например, термофеном или жалом паяльника, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.

Терморезисторы есть практически везде. Порой удивляешься тому, что раньше их не замечал, не обращал внимания. Давайте взглянем на плату от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.

Вот первый терморезистор. Так как он в корпусе SMD и имеет малые размеры, то запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор — контролирует температуру ключевых транзисторов.

Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L ). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока. Забавно. Вроде терморезистор, а служит в качестве защитного элемента.

Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.

Также терморезисторы устанавливаются в автомобильные усилители. Вот терморезистор в усилителе Supra SBD-A4240. Здесь он задействован в цепи защиты усилителя от перегрева.

Вот ещё пример. Это литий-ионный аккумулятор DCB-145 от шуруповёрта DeWalt. Вернее, его «потроха». Для контроля температуры аккумуляторных ячеек применён измерительный терморезистор.

Его почти не видно. Он залит силиконовым герметиком.

Термистор – характеристика и принцип действия

Когда аккумулятор собран, то этот терморезистор плотно прилегает к одной из Li-ion ячеек аккумулятора.

Прямой и косвенный нагрев.

По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:

    Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).

    Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.

NTC-термисторы и позисторы.

По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:

    NTC-термисторы;

    PTC-термисторы (они же позисторы ).

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

NTC-термисторы.

Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC — Negative Temperature Coefficient , или «Отрицательный Коэффициент Сопротивления». Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается . Кстати, вот так обозначается NTC-термистор на схеме.

Обозначение термистора на схеме

Как видим, стрелки на обозначении разнонаправлены, что указывает на основное свойство NTC-термистора: температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление падает (стрелка вниз). И наоборот.

На практике встретить NTC-термистор можно в любом импульсном блоке питания. Например, такой термистор можно обнаружить в блоке питания компьютера. Мы уже видели NTC-термистор на плате ИКАР’а, только там он был серо-зелёного цвета.

На этом фото NTC-термистор фирмы EPCOS. Применяется для ограничения пускового тока.

Для NTC-термисторов, как правило, указывается его сопротивление при 250С (для данного термистора это 8 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно это несколько ампер.

Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V. Взгляните на схему.

Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 — VD4).

При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить «плавный запуск» электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.

Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в «подогретом» состоянии.

Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.

Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства привел к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгорел.

Позисторы. PTC-термисторы.

Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт , называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC — Positive Temperature Coefficient , «Положительный Коэффициент Сопротивления»).

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение, чем NTC-термисторы.

Условное обозначение позистора на схеме.

Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.

На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.

Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.

Как я уже говорил, позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.

Наверное, каждый помнит характерный звук «бдзынь», когда включается телевизор — это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.

Кроме двухвыводных позисторов широко применяются трёхвыводные позисторы. Вот такие.

Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-«таблеток», которые установлены в одном корпусе. На вид эти «таблетки» абсолютно одинаковые. Но это не так. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3 ~ 3,6 кОм, а у другой всего лишь 18 ~ 24 Ом.

Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.

Более детально о применении позисторов в цепи размагничивания кинескопов я уже рассказывал здесь.

Так же, как и NTC-термисторы, позисторы используются в качестве устройств защиты. Одна из разновидностей позистора — это самовосстанавливающийся предохранитель.

SMD-терморезисторы.

С активным внедрением SMT-монтажа, производители стали выпускать терморезисторы и для поверхностного монтажа. По внешнему виду такие терморезисторы мало отличаются от керамических SMD-конденсаторов. Размеры соответствуют стандартному ряду: 0402, 0603, 0805, 1206. Визуально отличить их на печатной плате от рядом расположенных SMD-конденсаторов практически невозможно.

Встроенные терморезисторы.

В электронике активно применяются и встроенные терморезисторы. Если у вас паяльная станция с контролем температуры жала, то в нагревательный элемент встроен тонкоплёночный терморезистор. Также терморезисторы встраиваются и в фен термовоздушных паяльных станций, но там он является отдельным элементом.

Стоит отметить, что в электронике наряду с терморезисторами активно применяются термопредохранители и термореле (например, типа KSD), которые также легко обнаружить в электронных приборах.

Теперь, когда мы познакомились с терморезисторами, пора узнать об их параметрах.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Т акже Вам будет интересно узнать:

Термистор — это чувствительный к изменениям температуры элемент, изготовленный из полупроводникового материала. Он ведет себя как резистор, чувствительный к изменениям температуры. Термин «термистор» — это сокращение от термочувствительного резистора. Полупроводниковый материал — это материал, который проводит электрический ток лучше, чем диэлектрик, но не так хорошо, как проводник.

Принцип работы термистора

Подобно термометрам сопротивления термисторы используют изменения величины сопротивления в качестве основы измерений. Однако сопротивление термистора обратно пропорционально изменениям температуры, а не прямо пропорционально.

По мере увеличения температуры вокруг термистора, его сопротивление понижается, а по мере понижения температуры его сопротивление увеличивается.

Хотя термисторы выдают такие же точные показания, как и термометры сопротивления, однако, термисторы чаще конструируются для измерений в более узком диапазоне. Например, диапазон измерений термометра сопротивления может быть в пределах от -32°F до 600°F, а термистор будет измерять от -10°F до 200°F.

Принцип работы термистора

Диапазон измерений для конкретного термистора зависит от размера и типа полупроводникового материала, который в нем используется.

Как термометры, термисторы реагируют на изменения температуры пропорциональным изменением сопротивления, они оба часто используются в мостовых схемах.

В данной цепи изменение температуры и обратно пропорциональная зависимость между температурой и сопротивлением термистора будет определять направление протекания тока. Иначе цепь будет функционировать таким же образом как в случае с термометром сопротивления. По мере изменения температуры термистора, изменяется его сопротивление и мост становится неуравновешенным. Теперь через прибор будет протекать ток, который можно будет измерить. Измеряемый ток можно преобразовать в единицы измерения температуры с помощью переводной таблицы, или откалибровав соответствующим образом шкалу.

Неприхотливость и относительная физическая устойчивость позисторов позволяет их использовать в роли датчика для автостабилизирующихся систем, а также реализовать защиту от перегрузки. Принцип работы этих элементов заключается в том, что их сопротивление увеличивается при нагреве (в отличие от термисторов, где оно уменьшается). Соответственно, при проверке тестером или мультиметром позисторов на работоспособность, необходимо учитывать температурную корреляцию.

Определяем характеристики по маркировке

Широкая сфера применения РТС-термисторов подразумевает их обширный ассортимент, поскольку характеристики этих устройств должны соответствовать различным условиям эксплуатации. В связи с этим для тестирования очень важно определить серию элемента, в этом нам поможет маркировка.

Для примера возьмем радиокомпонент С831, его фотография показана ниже. Посмотрим, что можно определить по надписям на корпусе детали.


Учитывая надпись «РТС», можно констатировать, что данный элемент является позистором «С831». Сформировав запрос в поисковике (например, «РТС С831 datasheet»), находим спецификацию (даташит). Из нее мы узнаем наименование (B59831-C135-A70) и серию (B598*1) детали, а также основные параметры (см. рис. 3) и назначение. Последнее указывает, что элемент может играть роль самовосстанавливающегося предохранителя, защищающего схему от КЗ (short-circuit protection) и перегрузки (overcurrent).

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).


Рисунок 3. Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

  1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
  2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
  3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
  4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Рис. 4. Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831

Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

  1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
  2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).


Краткая расшифровка:

  1. Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
  2. Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
  3. Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А. Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
  4. Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
  5. Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (I r x V max).
  6. Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели). Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
  7. Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6. График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным

Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов.

  1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Определение исправности по внешнему виду

В отличие от других радиодеталей (например, таких как транзистор или диод), вышедший из строя РТС-резистор часто можно определить по внешнему виду. Это связано с тем, что вследствие превышения допустимой мощности рассеивания нарушается целостность корпуса. Обнаружив на плате позистор с таким отклонением от нормы, можно смело выпаивать его и начинать поиск замены, не утруждая себя процедурой проверки мультиметром.

Если внешний осмотр не дал результата, приступаем к тестированию.

Пошаговая инструкция проверки позистора мультиметром

Для процесса тестирования, помимо измерительного прибора, потребуется паяльник. Подготовив все необходимое, начинаем действовать в следующем порядке:

  1. Подключаем тестируемую деталь к мультиметру. Желательно, чтобы прибор был оснащен «крокодилами», в противном случае припаиваем к выводам элемента проволоку и накручиваем ее на разные иглы щупов.
  2. Включаем режим измерения наименьшего сопротивления (200 Ом). Прибор покажет номинальную величину R, характерную для тестируемой модели (как правило, менее одного-двух десятков Ом). Если показание отличается от спецификации (с учетом погрешности), можно констатировать неисправность радиокомпонента.
  3. Аккуратно нагреваем корпус тестируемой детали при помощи паяльника, величина R начнет резко увеличиваться. Если она осталась неизменной, элемент необходимо менять.
  4. Отключаем мультиметр от тестируемой детали, даем ей остыть, после чего повторяем действия, описанные в пунктах 1 и 2. Если сопротивление вернулось к номинальному значению, то радиокомпонент с большой долей вероятности можно признать исправным.

Я частенько обращал внимание на «хлопки» в выключателях при включении лампочек (особенно светодиодных). Если в роли драйвера у них конденсаторы, то «хлопки» бывают просто пугающие. Эти терморезисторы помогли решить проблему.
Всем ещё со школы известно, что в нашей сети течёт переменный ток. А переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению (изменяется по синусоидальному закону). Именно поэтому «хлопки» происходят на каждый раз. Зависит от того, в какой момент вы попали. В момент перехода через ноль хлопка не будет вовсе. Но я так включать не умею:)
Чтобы сгладить пусковой ток, но при этом не оказывать влияние на работу схемы, заказал NTC-термисторы. У них есть очень хорошее свойство, с увеличением температуры их сопротивление уменьшается. То есть в начальный момент они ведут себя как обычное сопротивление, уменьшая своё значение с прогревом.

Терморези́стор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры.
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.)
В мою задачу входило увеличение срока службы лампочек (не только светодиодных), но и защита от порчи (обгорания) выключателей.
Не так давно делал обзор про многооборотное сопротивление. Когда его заказывал, обратил внимание на товар продавца. Там и увидел эти сопротивления. Сразу всё у прода и заказал.


Заказал в конце мая. Посылка дошла за 5 недель. С таким треком добиралась.


Сразу так и не скажешь, что тут 50 штук.

Пересчитал, ровно пятьдесят.
Когда подбирал терморезисторы под свои задачи, у одного продавца выудил вот такую табличку. Думаю, многим она пригодится. 10D-9 расшифровывается просто: сопротивление (при н.у.) 10 Ом, диаметр 9мм.


Ну а я составил свою таблицу на основе тех экспериментов, что провёл. Всё просто. С установки П321, при помощи которой калибрую мультиметры, подавал калиброванный ток.
Падение напряжения на терморезисторе снимал обычным мультиметром.
Есть особенности:
1. При токе 1,8А появляется запах лакокрасочного покрытия терморезистора.
2. Терморезистор спокойно выдерживает и 3А.
3. Напряжение устанавливается не сразу, а плавно приближается к табличному значению по мере прогрева или остывания.
4. Сопротивление терморезисторов при температуре 24˚С в пределах 10-11 Ом.

Красным я выделил тот диапазон, который наиболее применим в моей квартире.
Табличку перенёс на график.


Самая эффективная работа – на крутом спуске.
Изначально предполагал каждый терморезистор вживлять в лампочку. Но поле тестирования полученного товара и снятия характеристик понял, что для них (термисторов) нужна более серьёзная нагрузка. Именно поэтому решил вживить в выключатели, чтобы работали на несколько лампочек сразу. Выводы у резисторов тонковаты, пришлось выходить из ситуации вот таким способом.

Специальной обжимки у меня нет, поэтому работал пассатижами.


Для одинарного выключателя приготовил одинарный клеммник.

Для сдвоенного приготовил другой комплект. С клеммником будет удобнее монтировать.


Основное всё сделано. Встало без проблем.


Работают уже полгода. После установки на место страшных «хлопков» я больше не слышал.
Прошло достаточно времени, чтобы сделать вывод – годятся. И годятся не только для светодиодных лампочек.
А вот такой термистор я нашёл непосредственно в схеме светодиодного драйвера (ITead Sonoff LED- WiFi Dimming LED)
Больших сопротивлений китайцы не ставят, чтобы не мешать правильной работе схемы.


Что ещё хотел сказать в конце. Номинал сопротивления каждый должен подобрать сам в соответствии с решаемыми задачами. Технически грамотному человеку это вовсе не сложно. Когда я заказывал терморезисторы, инфы про них совсем не было. У вас она теперь есть. Смотрите на график зависимости и заказывайте то, что считаете более подходящим под ваши задачи.
На этом ВСЁ!
Удачи!

Планирую купить +80 Добавить в избранное Обзор понравился +80 +153

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.

Терморезисторы. Классификация — презентация онлайн

1. терморезисторы

ТОМСКИЙ ГОСУДАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РАДИОАППАРАТУРЫ
терморезисторы
Выполнила: студентка группы 235-2
Иванчикова Екатерина Андреевна

2. Определение

• Терморезисторы-один из видов изделий электронной техники,
особенностью которых является экстремально большая и
обратимая зависимость сопротивления от температуры.

3. Классификация

Терморезисторы с
отрицательным ТКС
(NTC-термисторы)
Косвенного
подогрева
Терморезисторы с
положительным ТКС
(PTC-термисторы)
высокотемпературные
специальные

4. Применение

• измерения температуры и построения систем управления
температурой

5.  Параметры термисторов 

Параметры термисторов
1) холодное сопротивление термистора, определяющее сопротивление тела полупроводника при
температуре окружающей среды 20° С;
2) температурный коэффициент сопротивления, который выражает процентное изменение сопротивления
полупроводника при изменении температуры на 1°С, отнесенное к величине холодного сопротивления
3) постоянная времени, характеризующая тепловую инерционность термистора в воздухе. Она
соответствует времени, в течение которого температура термосопротивления изменяется на 63% от
разности температур самого термистора и окружающей среды;
4) постоянная рассеивания, измеряемая в мвт/1° C и численно равная мощности, рассеиваемой
термистором, при разности температур между окружающей средой и телом термистора в 1°С;
5) теплоемкость, измеряемая в джоулях на 1°С и соответствующая количеству тепла, которое необходимо
сообщить термистору для повышения его температуры на 1° C;
6) коэффициент энергетической чувствительности, численно равный приращению мощности,
рассеиваемой на термисторе, при уменьшении его сопротивления на 1%.

6. Расчетные формулы

где — сопротивление терморезистора при температуре Т, A — величина, зависящая от материала и
геометрических размеров терморезистора, B — коэффициент температурной чувствительности .
температурный коэффициент сопротивления
— это номинальное сопротивление терморезистора
.

7. Принцип работы

8. Вольтамперная характеристика терморезистора.

9. Условно-графическое и позиционное обозначение

10. Маркировка и кодировка номиналов

11. Эквивалентная схема

Спасибо за внимание!

Рабочая программа для вечрников по «Электронике и микропроцессорной технике»

ОГБОУ СПО «Шарьинский политехнический техникум Костромской области»

«СОГЛАСОВАНО» «СОГЛАСОВАНО» «УТВЕРЖДАЮ» Председатель ЦМК Заместитель директора по УМР Директор ОГБОУ СПО

«Шарьинский

политехнический

техникум Костромской

области»

__________ Шмелева Е.А. ___________ Земскова Д.А. ___________ Зубов Ю.Н.

Протокол № ________

от «___» __________ 2011 г. «___» ___________ 2011 г. «___» __________ 2011 г.

ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Электроника и микропроцессорная техника»

Профессия: Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог

Образовательный уровень: СПО

Форма обучения: заочная

Разработана преподавателем физики Возненко О.В.

2011 г.

г. Шарья

Содержание

Пояснительная записка 3

Структура и содержание учебной дисциплины 5

Тематика внеаудиторной самостоятельной работы 9

Тематический план учебной дисциплины 13

Учебно-тематический план дисциплины 14

Перечень практических занятий 17

Формы и средства контроля 18

Перечень учебно – методических средств обучения 21

Пояснительная записка

Основная программа учебной дисциплины – является частью основной профессиональной образовательной программы и разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования ____

Программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке работников по профессиям:

Помощник машиниста тепловоза

Помощник машиниста электровоза

Слесарь по ремонту подвижного состава

Осмотрщик-ремонтник вагонов

Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в общепрофессиональный цикл.

Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

— подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками;

— правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов;

— рассчитывать параметры электрических, магнитных цепей;

— снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

— собирать электрические схемы;

— читать принципиальные, электрические и монтажные схемы;

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

— классификацию электронных приборов, их устройство и область применения;

— методы расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных цепей;

— основные законы электротехники;

— основные правила эксплуатации электрооборудования и методы измерения электрических величин;

— основы теории электрических машин, принцип работы типовых электрических устройств;

— основы физических процессов в проводниках, полупроводниках и диэлектриках;

— параметры электрических схем и единицы их измерения;

— принципы выбора электрических и электронных устройств и приборов;

— принципы действия, устройство, основные характеристики электротехнических и электронных устройств и приборов;

— свойства проводников, полупроводников, электроизоляционных, магнитных материалов;

— способы получения, передачи и использования электрической энергии;

— устройство, принцип действия и основные характеристики электротехнических приборов;

— характеристики и параметры электрических и магнитных полей   Рекомендованное количество часов на освоение программы учебной дисциплины:

максимальной учебной нагрузки студента – 86 часов, в том числе

обязательной аудиторной учебной нагрузки студента – 18 часов;

самостоятельной работы студента – 68 часов.

Дисциплина изучается на __ курсе __ семестре.

Программой предусмотрены следующие формы итоговой аттестации:

1. Контрольная работа

2. Дифференцированный зачет по курсу «Электроника и микропроцессорная техника».

Структура и содержание учебной дисциплины

Содержание предмета.

Введение.

Содержание предмета “Электроника микропроцессорная техника”, его значение для подготовки специалиста среднего звена, взаимосвязь с другими предметами учебного плана.
Электрическая энергия, ее свойства, применение и преимущества перед другими видами энергии. Вклад русских и советских ученых. Перспектива развития электроэнергетики в России.

Раздел 1.Электронные приборы.

Тема 1.1. Физические основы полупроводниковых приборов.

Полупроводники, их собственная и примесная проводимость. P-n переход. Физические основы образования и свойства р-n перехода. Емкость р-n перехода, пробой. Вольтамперная характеристика.

Тема 1.2. Полупроводниковые диоды.

Устройство, принцип действия полупроводникового диода. Конструкция диодов. Основные характеристики и параметры диодов. Классификация полупроводниковых диодов, условные обозначения. Маркировка, применение.

Тема 1.3. Тиристоры.

Конструкция тиристоров. Принцип действия тиристоров, классификация, условные обозначения. Основные характеристики, параметры, применение.

Тема 1.4. Транзисторы.

Принцип действия, классификация транзисторов, условные обозначения. Основные характеристики и параметры транзисторов. Схемы включения биполярных транзисторов. Режимы работы.

Тема 1.5. Интегральные микросхемы.

Понятие об элементах, компонентах интегральных микросхем. Активные, пассивные элементы. Уровень интеграции. Классификация интегральных микросхем, система обозначений

Тема 1.6. Полупроводниковые фотоприборы.

Фоторезисторы, фотодиоды, фототеристоры, фототранзисторы, светодиоды. Их применение, принцип действия, маркировка, условные обозначения. Полупроводниковые лазеры: устройство, принцип действия, применение. Оптроны: принцип действия, условные обозначения, область применения. Термисторы: принцип действия, условные обозначения, применение.


Раздел 2. Электронные усилители и генераторы.

Тема 2.1. Электронные усилители.

Классификация усилителей, структурная схема усилителя. Основные характеристики и параметры усилителей, режимы работы. Усилители напряжения, усилители мощности, усилители тока, дифференциальные усилители. Операционные усилители, интегральное исполнение, условное обозначение, применение.

Тема 2.2. Электронные генераторы.

Классификация электронных генераторов. Автогенератор типа RC, схемы включения, принцип работы. Стабилизация частоты генераторов. Кварцевый генератор. Электрические импульсы. Классификация, основные параметры. Генератор линейно-изменяющегося напряжения. Симметричный мультивибратор. Мультивибратор на операционном усилителе. Триггер Шмита

Раздел 2. Источники вторичного питания.

Тема 3.1. Неуправляемые выпрямители.

Классификация выпрямителей. Принцип действия однофазных выпрямителей, временные диаграммы напряжений, основные параметры. Трехфазные выпрямители, принцип действия, временные диаграммы.

Тема 3.2. Управляемые выпрямители.

Принцип действия управляемых выпрямителей. Временные диаграммы, применение. Особенности трехфазных управляемых выпрямителей. Система управления выпрямителями.

Тема 3.3. Сглаживающие фильтры.

Назначение и классификация фильтров. Сглаживающие фильтры с пассивными элементами: емкостные, индуктивные. Принцип действия коэффициент сглаживания. Однозвенные и многозвенные фильтры.

Тема 3.4. Стабилизаторы напряжения и тока.

Классификация стабилизаторов, применение. Принцип работы параметрического стабилизатора напряжения. Принцип работы компенсационного стабилизатора напряжения. Компенсационный стабилизатор тока.

Раздел 4. Логические устройства.

Тема 4.1. Логические элементы цифровой техники.

Логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Условные обозначения, таблицы истинности. Логические элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Условные обозначения, таблицы истинности. Элемент И-НЕ в интегральном исполнении, принцип действия

Тема 4.2. Комбинационные цифровые устройства.

Комбинационные цифровые устройства: шифратор, дешифратор, мультиплексор, демультиплексор, сумматор, полусумматор. Условные обозначения, назначение выводов, применение

Тема 4.3. Последовательностные цифровые устройства.

Последовательностные цифровые устройства: триггер, счетчик, регистр. Условные обозначения, назначение выводов, применение. RS- триггер, JK-триггер, D-триггер, T-триггер, принцип действия, таблицы истинности.

Раздел 5. Микропроцессорные системы.

Тема 5.1. Полупроводниковая память.

Назначение и классификация запоминающих устройств. Статические, динамические, перепрограммируемые запоминающие устройства. Назначение, область применения. Понятия ROM, RAM, CMOS-память, кэш-память. Флэш-память, использование внешних запоминающих устройств. Область применения.

Тема 5.2. Аналого-цифровые устройства.

Цифровая обработка электрических сигналов: дискретизация, квантование. Принцип работы аналого-цифрового преобразователя, применение. Принцип работы цифро-аналогового преобразователя, применение.

Тема 5.3. Микропроцессоры.

Структура процессора, назначение структурных блоков. Архитектура процессоров. CISC -, RISC –, VLIW — процессоры. Микропроцессоры, разновидности, применение. Микроконтроллеры, системы на кристалле, применение

Тематика внеаудиторной самостоятельной работы

Раздел 1.Электронные приборы.

Тема 1.1. Физические основы полупроводниковых приборов.
Работа с конспектом лекций. Подготовка сообщений или презентаций по следующим темам:
Собственная проводимость полупроводников
Примесная проводимость полупроводников
Образование p-n перехода
Физические процессы в p-n переходе. Свойства p-n перехода.
Вольтамперная характеристика p-n перехода.
Емкость p-n перехода. Виды пробоев p-n перехода

Тема 1.2. Полупроводниковые диоды.
Примерная тематика сообщений или презентаций:
Полупроводниковые диоды: выпрямительные, стабилитроны, туннельные, фотодиоды, светодиоды, варикапы, силовые, лавинные их условные обозначения.
Технология изготовления диодов, конструкция, выводы диода – анод и катод.
Применение полупроводниковых диодов, маркировка.
Основные параметры полупроводниковых диодов: напряжение, ток, мощность.

Тема 1.3. Тиристоры.
Принцип действия тиристоров
Динисторы, тринисторы, симисторы, силовые, лавинные, условные обозначения
Технология изготовления тиристоров, конструкция, выводы тиристора – анод и катод, управляющий электрод.
Применение тиристоров
Параметры тиристоров: напряжение, ток, мощность, маркировка.

Тема 1.4. Транзисторы.
Работа с конспектом лекций. Подготовка сообщений или презентаций по следующим темам:
Принцип действия транзисторов, транзисторы различных типов проводимости
Классификация транзисторов, условные обозначения
Схема включения тра…

Если Вы являетесь автором этой работы и хотите отредактировать, либо удалить ее с сайта — свяжитесь, пожалуйста, с нами.

характеристики и параметры, принцип действия и классификация

Advantages of PTC thermistors

PTC thermistors are temperature-dependent resistors based on special semiconductor ceramics with a high positive temperature coefficient (PTC). They exhibit relatively low resistance values at room temperature. When a current flows through a PTC the heat generated raises the temperature of the PTC. Once a certain temperature (Curie temperature) is exceeded, the resistance of a PTC rises significantly.
This effect can be used to protect circuits or devices against overcurrents. In this case, the overcurrent brings the PTC to a high temperature and the resulting high resistance then limits the overcurrent. When the cause for malfunction is eliminated the PTC will cool down and act again as a resettable fuse. With this property, PC thermistors are used as overcurrent protection devices. The following exemplary applications describe how PTC thermistors can be used for overcurrent protection.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Термисторы с аксиальными выводами

SMD-термисторы

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.{-7}}.

Главные параметры терморезисторов

При выборе детали важно ориентироваться на ее показатели и характеристики, меняющиеся в зависимости от типа, производителя, исходного материала и других показателей. При выборе изделия нужно выяснить главные параметры и определить, подходят они для решения поставленной задачи или нет

При выборе изделия нужно выяснить главные параметры и определить, подходят они для решения поставленной задачи или нет.

Параметры терморезисторов:

  1. ГАБАРИТЫ. При покупке нужно быть уверенным, что деталь подходит по размеру и поместится на плате (в схеме).
  2. СОПРОТИВЛЕНИЯ RT и RT. Параметры измеряются в Омах и указываются применительно к текущей температуре в градусах Цельсия или Кельвинах. Если деталь рассчитана на работу при температурах от -100 до +200 градусов Цельсия, температурный режим для окружающей среды принимается на уровне 20-25 градусов Цельсия.
  3. ПОСТОЯННАЯ ВРЕМЕНИ Τ (СЕК). Параметр отражает тепловую инерционность. При расчете учитывается время, которое необходимо для изменения температуры термического резистора на 63% от разницы t детали и окружающего воздуха. В большинстве случаев этот параметр принимается равным 100 градусов Цельсия.
  4. ТКС (в % на один градус Цельсия). Как правило, этот показатель прописывается для той же температуры t, что и холодное сопротивление. В такой ситуации при обозначении используются другие цифры — at.
  5. Мощность рассеивания Pmax (предельно допустимый параметр), Вт. По этому показателю можно судить о пределе, до достижения которого в полупроводнике не происходит необратимых изменений (параметры остаются прежними). При этом превышение температуры tmax при достижении Pmax исключено.
  6. Температура tmax — максимально допустимый параметр, при котором характеристики терморезистора длительное время остаются без изменений (на установленном производителем уровне).
  7. Коэффициент энергетической чувствительности (измеряется в Вт/проценты*R). Обозначение — G. Показатель отражает мощность, которую необходимо рассеять на детали для снижения параметра R на один процент.
  8. Коэффициент рассевания (измеряется в Вт на один градус Цельсия). Условное обозначение — H. Параметр отражает мощность, которая рассеивается на термическом резисторе при разнице в температурных режимах детали и окружающего воздуха на один градус.

Рассмотренные выше коэффициенты (G и H) зависят от характеристик применяемого полупроводника и особенностей обмена тепла между изделием и окружающей его средой. Параметры связаны друг с другом через специальную формулу — G=H/100а.

  1. Теплоемкость (измеряется в Джоулях на один градус Цельсия). Условное обозначение — C. Показатель отражает объем тепла (энергии), необходимой для нагрева терморезистора на один градус.

Некоторые рассмотренные параметры связаны друг с другом. В частности, постоянная времени τ равна отношению между теплоемкостью и коэффициентом рассеивания.

При покупке позитрона, кроме указанных выше параметров, нужно учесть интервал позитивного температурного сопротивления и кратность изменения R в секторе положительного ТКС.

Applications of PTC thermistors for inrush current limiting

Application: Inrush current limiting for on-board chargers (OBC)

Switch-mode power supplies (SMPS), which are small and lightweight and offer high-performance, are often used as power supplies of electronic devices. When an SMPS is switched on (i.e. when charging of a smoothing capacitor starts), an inrush current with a high peak flows through the device. This inrush current may negatively impact the service life of the smoothing capacitor, damage contacts of the power switch, or destroy a rectifier diode. Therefore, it is necessary to limit the inrush current to the SMPS.

The circuit diagram below shows an example of an inrush current limiter (ICL) circuit, in which a PTC thermistor and a thyristor (or a mechanical relay) are used in combination.

When the power switch is closed and the charging process starts, the uncharged capacitor is like a short circuit and therefore draws a very high inrush current. Because the thyristor is in high ohmic state (a mechanical relay would be in open state) at that time, the PTC which is connected in series to the smoothing capacitor limits the inrush current (charging current of the capacitor) to a desired lower level. Once the capacitor is charged, the thyristor short-circuits the PTC and the electrical load is applied.
In some cases, the thyristor (or the mechanical relay) may malfunction and not short-circuit the PTC. When this happens, the load is applied to the circuit and the high operating current heats up the PTC. The PTC then enters a high ohmic state, thus reducing the malfunction current to a lower level that is not dangerous. PTC thermistors can withstand such loading without suffering any damage.
If a fixed resistor is used for inrush current limiting, as was common in the past, the high operating current can thermally overstress the resistor and even destroy the resistor or cause a fire to break out.

Figure 1 Inrush current limiting in a switch-mode power supply

Application: Inrush current limiting for industrial inverters

Induction motors are often used for fans, pumps, air conditioners and other equipment in factories. An induction motor is simple in structure, is robust, and its speed depends on the frequency of the power supply. Inverters are used to control the speed of induction motors. Such variable frequency drives (VFDs) increase the efficiency of the motor and therefore reduce power consumption.

An inverter system consists of a converter part and an inverter part. A DC link capacitor (smoothing capacitor) is placed after the converter part. When the system is powered on, the DC link capacitor is charged with an inrush current whose peak is several times than the steady current needed to charge the capacitor. This inrush current can have a harmful effect on the service life of the capacitor or destroy semiconductor devices exposed to the current.
A very good way to limit the inrush current is to use an inrush current limiter (ICL), in which a PTC thermistor and a thyristor (or relay) are used in combination with each other.
The function of the PTC ICL is the same as described for the onboard charger application. Again, the PTC has self-protecting properties (increased resistance in case of a circuit malfunction)

Figure 2 Inrush current limiting in an industrial inverter

Конструкция и материалы

Большим преимуществом термисторов является разнообразие форм и миниатюрность. Основные конструктивные типы: бусинковые (0,1-1 мм), дисковые (2,5-18 мм), цилиндрические (3-40 мм), пленочное покрытие (толщина 0,2-1 мм). Выпускаются бусинковые термисторы диаметром до 0,07 мм с выводами толщиной 0,01 мм. Такие миниатюрные датчики позволяют измерять температуру внутри кровеносных сосудов или растительных клеток. Большинство термисторов – керамические полупроводники, изготовленные из гранулированных оксидов и нитридов металлов путем формирования сложной многофазной структуры с последующим спеканием (синтерация) на воздухе при 1100-1300 С.

Сложные двойные и тройные структуры оксидов переходных металлов, такие как (AB)3O4, (ABC)3O4 лежат в основе термисторов. Распространенной формулой является (Ni0.2Mn0.8)3O4. Наиболее стабильными термисторами при температурах ниже 250 С являются термисторы на основе смешанных оксидов мания и никеля или магния, никеля и кобальта, имеющие отрицательный ТКС. Удельная проводимость термистора r (25 C) зависит от химического состава и степени окисления. Дополнительное управление проводимостью осуществляется добавлением очень малых концентраций таких металлов как Li и Na.

Устройство терморезистора.

При изготовлении бусинковых термисторов бусинки наносятся на две параллельные платиновые проволоки при температуре 1100 С, проволоки разрезаются на куски для получения необходимой конфигурации выводов. На бусинки наносится стеклянное покрытие, спекаемое при 300 С, либо бусинки герметизируются внутри миниатюрных стеклянных трубок.

Для получения металлических контактов в дисковых термисторах, на диск наносится металлическое покрытие Pt-Pd-Ag и выводные проводники соединяются с покрытием пайкой или прессованием. Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм. Поэтому может применяться двухпроводная схема включения.

Где используются

Терморезисторы активно применяются в разных сферах, тесно связанных с электроникой. Они особенно важных при реализации процессов, зависящих от правильности настройки температурного режима. Такой подход актуален для компьютерных технологий, устройств передачи информации, высокоточного промышленного оборудования и т. д.

Распространенный способ применения терморезисторов — ограничение токов, возникающих в процессе пуска аппаратов. При подаче напряжения к БП конденсатор быстро набирает емкость, что приводит к протеканию повышенного тока. Если не ограничить этот параметр, высок риск повреждения (пробоя) диодного моста.

Для защиты дорогостоящего узла применяется термистор — элемент, ограничивающий ток в случае резкого нагрева. После нормализации режима температура снижается до безопасного уровня, и сопротивление термистора возвращается до первоначального уровня.

Ваши впечатления от статьи
Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

Терморезистор — полупроводниковый элемент, который в зависимости от вида меняет сопротивление при росте/снижении температуры. Сегодня выделяется два вида изделий: Термисторы — детали с негативным температурным коэффициентом (NTC). Их особенность состоит в падении сопротивления при росте температуры.

Позисторы — элементы, имеющие «плюсовой» температурный коэффициент (PTC). В отличие от прошлого вида, при повышении T сопротивление, наоборот, растет. В зависимости от типа полупроводника при его производстве применяются разные элементы. Как отмечалось, при создании резистивных элементов используются оксиды, халькогениды и галогениды различных металлов, а конструктивное исполнение может меняться в зависимости от сферы назначения.

www.radioradar.net

www.volt-info.ru

www.elektrikexpert.ru

www.temperatures.ru

www.remotvet.ru

Предыдущая
РезисторыЧто такое фоторезистор?
Следующая
РезисторыКак прочитать обозначение (маркировку) резисторов

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:

  • напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;
  • структурные изменения в полупроводнике;
  • внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;
  • нарушение адгезии металлической пленки;
  • миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Для получения стабильного состояния термисторы подвергают старению (до 500-700 дней). Как правило, во время старения наблюдается рост сопротивления. При длительном использовании термисторов, они уходят за пределы допуска, в большинстве случаев, термисторный термометр показывает температуру несколько ниже, чем значение, определенное по номинальной характеристике. Исследования показывают, что бусинковые термисторы могут проявлять очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 С).

Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 С).  Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут применяться до температуры минус 100 С. Диапазон наилучшей стабильности термисторов – от 0 до 100 С. Основными преимуществами термисторов являются вибропрочность, малый размер, малая инерционность и невысокая цена.

Термистор — рабочий, типы — NTC и PTC, использование, сравнение, применения

Если вы ищете датчик температуры, который является экономичным и точным, вашим первым выбором может быть термистор. Это тип резистора, сопротивление которого изменяется при изменении температуры. В этой статье рассказывается о работе, типах и применении термистора.

Начнем!

Что такое термистор?

Термистор , образованный от слов « THER , термистор с механическим управлением, ISTOR», представляет собой резистор с регулируемой температурой.Сопротивление, обеспечиваемое этим твердотельным устройством с контролем температуры, зависит от температуры окружающей среды. Все резисторы имеют температурную зависимость, которая определяется их температурными коэффициентами. Для большинства резисторов (фиксированных и переменных) этот температурный коэффициент поддерживается на очень низком уровне, так что изменение температуры не оказывает значительного влияния на их сопротивление. С другой стороны, температурный коэффициент термистора значительно высок, поэтому их сопротивление изменяется в зависимости от изменения температуры.

Поскольку в термисторе физические изменения (изменение его температуры) имеют тенденцию изменять его электрические свойства (например, сопротивление), его также можно назвать преобразователем.

Термистор в основном изготавливается из оксидов металлов на основе чувствительных полупроводников с металлизированными или спеченными соединительными выводами на керамический диск или валик.

Таким образом, мы можем определить термистор как:

Двухконтактный твердотельный термочувствительный преобразователь, который позволяет значительно изменять значение сопротивления в зависимости от изменения температуры окружающей среды.”

Некоторые практические термисторы показаны на рисунке:

Термисторы практические

Какие типы термисторов?

Как уже говорилось, температурная зависимость резистора определяется его температурным коэффициентом. В соответствии с этим термисторы делятся на две категории в зависимости от типа температурного коэффициента.
Существует два типа температурного коэффициента: отрицательный температурный коэффициент и положительный температурный коэффициент.Керамический полупроводниковый материал, используемый для каждого типа термистора, отличается, так как температурный коэффициент зависит от используемого материала.
Давайте обсудим вкратце о каждом!

Термистор NTC:
  • Определение — NTC или термистор с отрицательным температурным коэффициентом — это устройство, сопротивление которого уменьшается с увеличением температуры. Эти типы резисторов обычно демонстрируют большое, точное и предсказуемое уменьшение сопротивления с повышением температуры.
  • Материал, используемый для изготовления — В отличие от других резисторов (фиксированных или переменных), они сделаны из керамики и полимеров, которые состоят из оксидов металлов, которые сушатся и спекаются для получения желаемого форм-фактора. В случае термистора NTC предпочтительны оксиды кобальта, никеля, железа и меди
  • Обозначение термистора NTC — Обозначение термистора NTC дается как:
Обозначение термистора NTC

  • Характеристическая кривая — Типичный термистор NTC дает наиболее точные показания в диапазоне температур от -55 o C до 200 o C.Однако некоторые специально разработанные термисторы NTC используются при температуре абсолютного нуля (-273,15 o C), а некоторые могут использоваться выше 150 o C. На рисунке ниже показана характеристическая кривая термистора NTC:
Характеристика термистора Кривая NTC

Из рисунка можно сказать, что у них крутая кривая сопротивления температуры, что означает хорошую температурную чувствительность.

Однако из-за нелинейной зависимости между сопротивлением и температурой для разработки практической системы используются некоторые приближения.

Из всех приближений самое простое:

𝛥R = k𝛥T, где k — отрицательный температурный коэффициент термистора.

Как и любой резистор, термистор также рассеивает тепло, когда через него проходит значительный ток. Это тепло рассеивается в сердечнике термистора, поэтому оно может повлиять на точность устройства.

Тепло, необходимое для повышения температуры на 1 o C в термисторе NTC, называется его теплоемкостью.Он определяет скорость отклика термистора NTC и, следовательно, его знания необходимы, чтобы решить, где его следует использовать.

Термистор PTC:
  • Определение — PTC или положительный температурный коэффициент Термисторы — это те резисторы, сопротивление которых увеличивается с увеличением температуры окружающей среды.
  • Типы термисторов PTC — Термисторы PTC сгруппированы в зависимости от их конструкции, используемых материалов и процесса их изготовления.Силисторы — это термисторы с положительным температурным коэффициентом, которые относятся к первой группе (в зависимости от используемого материала и конструкции). Они используют кремний в качестве полупроводника и имеют линейную характеристику. Термисторы с положительным температурным коэффициентом коммутации относятся ко второй категории (по технологии изготовления). Этот термистор имеет нелинейную характеристическую кривую. Когда термистор PTC переключаемого типа нагревается, сначала сопротивление начинает уменьшаться до определенной критической температуры, после чего по мере увеличения тепла сопротивление резко увеличивается.
  • Символ термистора PTC — Th e На следующем рисунке показан символ, используемый для термисторов PTC на принципиальной схеме.
Обозначение термистора PTC

  • Характеристическая кривая — На следующем рисунке показана характеристическая кривая силистора и термистора PTC переключаемого типа.
Силистор в сравнении с характеристической кривой термистора PTC

Мы видим, что силистор PTC имеет линейную характеристику.Это означает, что этот термистор PTC довольно чувствителен к изменению температуры. Его сопротивление линейно увеличивается с повышением температуры. Однако тип переключения PTC отличается. Благодаря поликристаллическому керамическому корпусу имеет нелинейную характеристическую кривую. Из рисунка видно, что до определенной температуры, назовем ее пороговой, сопротивление уменьшается с повышением температуры, как у термистора NTC. Когда температура превышает пороговую температуру, сопротивление начинает резко возрастать с увеличением температуры.

  • Номинальное сопротивление термистора — Сопротивление термистора PTC рассчитано при температуре 25 o C. Это означает, что если вы найдете термистор PTC с номиналом, скажем, 200 Ом, это означает, что это значение сопротивления при 25 o С.

Теперь, когда мы обсудили типы термисторов в зависимости от типа температурного коэффициента, существует другая классификация, основанная на форме и размере термисторов.

Классификация по типу размера и формы термисторов

Термистор, будь то термистор NTC или PTC, имеет корпус из оксида металла. Металлический оксидный корпус термистора может быть запрессован в различные формы и размеры.

Они могут иметь форму борта, диска или цилиндра.

Таким образом, те, которые запрессованы в бусину, известны как термисторы бусин, те, которые вдавлены в диск, известны как дисковые термисторы, и аналогично, третий класс — это цилиндрические термисторы.Бусовые термисторы — самые маленькие по размеру из всей партии.

На следующем рисунке показаны по одному каждого типа:

Термистор BeadType

Цилиндрические термисторы


Работа термистора

Термистор работает по простому принципу: изменение температуры термистора приводит к изменению его сопротивления.

Как меняется его температура?

Температура термистора может измениться из-за внешних или внутренних факторов.

Самый важный внутренний фактор — это ток, протекающий через устройство. По мере того, как ток через него увеличивается, он начинает самонагреваться свои элементы. Это вызывает повышение температуры термистора.

В зависимости от типа термистора (NTC или PTC) его сопротивление изменяется в зависимости от этого изменения температуры.

Внешне температуру термистора можно изменить, изменив температуру окружающей среды.

Зависимость сопротивления и температуры может быть приблизительно выражена следующим уравнением:

Сопротивление — уравнение зависимости температуры термистора

Где,

 R = сопротивление термистора при температуре T (в K)
 R  0  = Сопротивление при заданной температуре T0 (в K)
 β = константа для материала 

С точки зрения температурного коэффициента сопротивления это уравнение можно определить как:

  R = R  o  [1 + α (T-T  o )].... (2)  

Мы обсудим некоторые основные схемы термисторов в следующем разделе, посвященном применению.

Использование и применение термисторов

В этом разделе мы кратко расскажем об общих применениях каждого типа термистора. Каждый термистор, который является термистором NTC и PTC, используется в разных приложениях в соответствии с потребностями.

Применение термистора NTC
  • Датчик температуры NTC — Термистор чаще всего используется для измерения температуры окружающей среды.Термистор NTC, будучи очень чувствительным к температуре, считается идеальным для этого применения. Они дешевы и в основном используются в диапазоне температур от -40 o C до +300 o
    Помимо диапазона температур, при выборе термистора для этого применения учитываются следующие критерии: диапазон сопротивления, точность, окружающая среда. , время отклика и требования к размерам.
    Самая простая схема, в которой для измерения температуры используется термистор, показана ниже.Это не что иное, как мост Уитстона. Изначально все 4 резистора (один из них термистор) сбалансированы, то есть через амперметр не будет тока. Изменение температуры, очевидно, изменит сопротивление термистора, и, следовательно, через амперметр будет протекать ток.
Мост Уитстона — приложение датчика температуры NTC

  • Температурная компенсация — Несмотря на то, что все полупроводники обладают температурным коэффициентом, NTC имеет высокую чувствительность к температуре.Следовательно, NTC выбран для компенсации нежелательной реакции на изменения температуры в цепи. Компенсационная сеть в основном состоит из резисторов, включенных последовательно (или шунтирующих), и цепи делителя напряжения. Для этого применения предпочтительны термисторы винтового типа, поскольку температура термистора и компонента, который реагирует на изменение температуры, должны совпадать.

На рисунке ниже показана схема компенсации с использованием термистора.

Сеть температурной компенсации с использованием термистора

  • Как пожарная сигнализация — NTC Термисторы могут использоваться для создания простых пожарных сигнализаций.Базовая схема показана на рисунке ниже.
Цепь пожарной сигнализации с использованием термисторов NTC

В этой схеме сопротивление термистора регулирует напряжение на резисторе, запускающем транзисторный ключ. Когда термистор определяет повышение температуры, его сопротивление уменьшается, что, в свою очередь, увеличивает напряжение на резисторе, которое запускает транзисторный ключ. Переключатель включает зуммер, тем самым предупреждая о потенциальной опасности возгорания.

Это были некоторые из основных схем, в которых используются термисторы. Эти схемы развиваются в усовершенствованные схемы для использования в различных практических приложениях. Некоторые из практических приложений включают:

  • Регуляторы температуры в мобильных телефонах, холодильниках, фенах и т. Д.
  • Устройство для измерения температуры выхлопных газов, головки блока цилиндров и т. Д.
  • Для контроля температуры для поддержания комнатной температуры на определенном желаемом уровне.
  • В качестве стабилизатора температуры в лазерных диодах и фотоэлементах.

Применение термистора PTC Термисторы

PTC можно условно разделить на две категории в зависимости от их применения. Давайте обсудим некоторые из его приложений в этих категориях.

a) Power PTC Термисторы:

  • Термисторы Power PTC в качестве предохранителя — Для цепей, требующих защиты от перегрузки по току, термисторы Power PTC действуют как предохранители.Керамические термисторы PTC заменяют обычные предохранители для защиты таких нагрузок, как двигатели, трансформаторы и т. Д.

На рисунке ниже показана простая схема с использованием термистора PTC в качестве предохранителя, подключенного последовательно с нагрузкой.

Термистор PTC в качестве предохранителя

  • Эти термисторы PTC используются в качестве переключателя в цепях запуска двигателя, цепях размагничивания и т. Д.
  • Благодаря своим характеристикам сопротивления и температуре термисторы PTC являются хорошим выбором для небольших нагревателей и термостатов.

b) Термисторные датчики PTC — Термисторные датчики PTC используются в различных приложениях. В качестве датчика уровня они являются хорошим выбором для обнаружения и контроля перелива на нефтяных танкерах.

Другой тип датчика, который сделан с использованием термистора PTC, — это, конечно, датчик температуры. Здесь, когда используются эти PTC, учитывается только их крутой участок характеристики R / T. Кроме того, сопротивление считается функцией температуры окружающей среды, если исключить влияние варистора.Эти датчики пригодятся в местах, где требуется ограничение температуры в целях защиты.

На рисунке ниже показана принципиальная схема защиты силовых полупроводников с помощью датчика предельной температуры PTC Thermistor.

Защита силовых полупроводников с помощью термистора PTC

Итак, это были некоторые из основных применений термисторов.

Эти термисторы в основном не используются при высоких температурах. Для приложений, где термисторы должны подвергаться воздействию высоких температур, используются термисторы другого типа.Давайте кратко обсудим их в следующем разделе.

A Примечание по высокотемпературным термисторам Высокотемпературные термисторы

сконструированы иначе, чем обычные термисторы, поскольку они должны выдерживать высокие температуры до 200 o C — 250 o C. Здесь мы обсудим термисторы серии omega 5500. Эти термисторы в стеклянной капсуле имеют максимальную номинальную температуру непрерывного действия от -80 o C до 200 o C, а для периодической работы — максимальный рейтинг 250 o C.Это термистор шарикового типа с позолоченными выводами для пайки.

На рисунке ниже показан термистор omega серии 5500.

Омега-термистор серии 5500

Эти термисторы относятся к типу NTC и имеют номинальное сопротивление (сопротивление при 25 o C) 2252 Ом, 3000 Ом, 5000 Ом и 10000 Ом.

В отличие от других термисторов, эти высокотемпературные термисторы достаточно стабильны в химическом отношении и не сильно подвержены старению.

На этом мы завершаем статью.

Заключение

В этой статье мы обсудили термисторы, их работу и типы. По сути, термистор — это не что иное, как резистор, сопротивление которого зависит от температуры, отсюда и название « Ther , Res istors» или « Thermistors ». Вообще говоря, термисторы бывают двух типов в зависимости от того, как их сопротивление изменяется с температурой, а именно термисторы NTC и PTC. Оба имеют разные характеристики R / T и, следовательно, используются для разных приложений.

Давайте сравним термисторы NTC и PTC. Это поможет пересмотреть основные концепции обоих типов термисторов.

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)
У них отрицательный температурный коэффициент, то есть их сопротивление увеличивается с понижением температуры. Они имеют положительный температурный коэффициент, то есть их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
В их конструкции используются оксиды металлов: кобальт, никель, железо, марганец, титан. В их конструкции используются оксиды металлов: титанат бария, свинца, стронция.
Эти термисторы обладают сильно нелинейным соотношением R / T. Силиторный термистор PTC имеет линейную кривую R / T, поэтому его сопротивление очень чувствительно к температуре.
Они в основном используются в схемах компенсации температуры, приборах измерения температуры и контроллерах. Термисторы PTC — хороший выбор для измерения и контроля температуры, определения и регулирования температуры. Также они могут использоваться как выключатели и называются термовыключателями.

Принцип работы, типы и применение термистора

Измерение температуры считается наиболее важной частью любого электронного приложения. В бытовых приборах или в промышленной среде необходимо измерение температуры, чтобы установить определенные пределы для работы.Для этой цели существуют различные датчики, некоторые из которых часто предпочитают: термопары, полупроводниковые датчики, датчики температуры сопротивления, широко известные как RTD и термисторы.

Во время экспериментов с поведением полупроводникового материала, называемого сульфидом серебра, был обнаружен первый термистор, основанный на отрицательном температурном коэффициенте. Это стало возможным благодаря Майклу Фарадею в 1833 году. Он задокументировал свое наблюдение, что по мере уменьшения сопротивления компонента сульфида серебра температура имеет тенденцию к увеличению.Из-за возникших трудностей во время производства возможности применения были ограничены. В 1930 году Самуэль Рубен изобрел коммерческий термистор.

Что такое термистор?

Тип резистора, значение сопротивления которого чувствительно к изменению температуры, известен как термистор. Это пассивный компонент схемы. Материал, из которого изготовлен этот датчик, отличается от RTD. Термисторы изготавливаются из керамики или полимеров.

Температура, измеренная этим термистором, дает точные значения.Они дешевы и надежны. Но это плохо, когда мы подключаем его в экстремально холодных и жарких условиях. Когда повышается требование поддерживать определенные термисторы с ограниченным диапазоном, предпочтительнее. В случае большого диапазона температур используются RTD, потому что они состоят из чистых металлов.

Обозначение термистора:

Термистор — символ

Принцип работы термистора

Функционирование термистора описано как

  • Принцип, которому подчиняется термистор, заключается в его зависимости значений сопротивления от изменения температуры.
  • Значение сопротивления можно измерить с помощью омметра. Они подключены последовательно к батарее и счетчику.
  • Изменение сопротивления зависит от материала, выбранного в конструкции термистора.
  • Термисторы считаются особой разновидностью резисторов. Как правило, резистор известен тем, что ограничивает величину тока в цепи.
  • Но в этих терморезисторах изменение сопротивления зависит от изменения температуры.
  • Если температура имеет тенденцию к увеличению, сопротивление в цепи уменьшается в этих специальных вариантах резисторов. Это решается исходя из температурного коэффициента.

Типы термисторов

Чтобы понять типы термисторов, необходимо проанализировать уравнение, которое показывает линейную зависимость между температурой и сопротивлением.

dR = k.dT

dR = изменение значения сопротивления

k = температурный коэффициент первого порядка

dT = изменение температуры

Это уравнение известно как приближение типа дифференциации первого порядка .Анализ изменения температуры основан на коэффициенте.

Если температурный коэффициент положительный. Затем повышение температуры увеличивает значение сопротивления. Следовательно, этот тип термистора называется типом с положительным температурным коэффициентом.

Если температурный коэффициент отрицательный. Тогда повышение температуры приводит к снижению сопротивления. Этот тип термистора известен как тип с отрицательным температурным коэффициентом.

Положительный температурный коэффициент (PTC)

Термисторы типа PTC подразделяются на два типа.Первая классификация известна как силисторы. Силисторы изготовлены из кремния и имеют линейные температурные характеристики. Другой тип классификации — это термисторы с положительным температурным коэффициентом переключения. Этот термистор изначально ведет себя как NTC, где сопротивление уменьшается с повышением температуры, но после достижения определенной температуры сопротивление увеличивается с повышением температуры.

PTC-термистор

Эта точка перехода устройства известна как температура Кюри.Как только эта точка пересечена, устройство ведет себя с положительным температурным коэффициентом.

Отрицательный температурный коэффициент (NTC)

Поскольку значение коэффициента k отрицательно, температура и сопротивление становятся обратно пропорциональными друг другу. Повышение температуры приводит к снижению сопротивления и наоборот. Этот тип термистора является наиболее предпочтительным. Потому что они могут быть реализованы практически в любом типе устройства, где температура играет важную роль.

NTC-термистор

Он способен обеспечивать точные значения температуры, а также достаточно хорошо обеспечивает контроль температуры. Они используются как «резистивные датчики температуры» и «ограничители тока». по сравнению с силисторами и термометрами сопротивления термисторы NTC очень чувствительны к изменениям температуры. Рабочий диапазон датчиков NTC от -55 до 200 ° C.

Материалы, используемые в конструкции этих термисторов NTC, — это оксиды кремния, железа, никеля и кобальта.В зависимости от процесса производства они делятся на три группы.

Бусинчатые термисторы

Термисторы этих типов изготавливаются с использованием выводных проводов из платинового сплава и напрямую соединяются в керамическом корпусе.

  • Быстрое время отклика
  • Лучшая стабильность
  • Способность работать при более высоких температурах

Вышеуказанные особенности наблюдаются в термисторах Bead по сравнению с термисторами Disk и Chip.Из-за своей хрупкости, при использовании в цепях они запечатаны в стеклянном корпусе. Таким образом, устойчивость не пострадает, а также будет защищена от механических повреждений. Размер его от 0,075 до 5 мм.

Дисковые и чиповые термисторы

Они производятся с использованием металлических контактов. Они больше, из-за чего реакция становится медленнее, чем у термисторов шарикового типа.

Мощность, рассеиваемая этим термистором, пропорциональна квадрату силы тока.Следовательно, допустимая нагрузка по току у этих конденсаторов лучше, чем у шариковых термисторов. Дисковые термисторы, изготовленные из смеси оксидов в круглой матрице. Процесс ленточного литья используется при изготовлении терморезисторов для микросхем. размер от 0,25 до 25 мм.

Термисторы в стеклянной капсуле

Для использования термисторов с температурой выше 150 ° C термисторы конструируются путем их заключения в герметичное стекло. Они более стабильны и защищены от изменений окружающей среды.Размер этих термисторов составляет от 0,4 до 10 мм.

Характеристики термисторов

Характеристики термисторов меняются в зависимости от того, относятся ли они к типу с положительным или отрицательным коэффициентом. В PTC температура и сопротивление прямо пропорциональны, тогда как в NTC они обратно связаны друг с другом.

характеристики термистора

Из приведенного выше рисунка видно, что характеристики термистора являются нелинейными.Температуру термисторов можно изменять двумя способами. Во-первых, изменяя температуру снаружи в связи с изменением окружающей среды. Кроме того, концепция самонагрева может изменить температуру термистора внутри.

Области применения термистора

Термисторы применяются следующим образом:

  1. Они компактны. Его можно использовать как датчик температуры в цифровых термометрах.
  2. В автомобильной промышленности для измерения температуры охлаждающей жидкости и масла в грузовых автомобилях, а также в легковых автомобилях они предпочтительны.
  3. Бытовые приборы используют термистор для увеличения или уменьшения количества необходимого тепла.
  4. Для защиты цепей от воздействия перегрузки за счет увеличения значения сопротивления. Следовательно, термисторы считаются элементами защиты цепи.
  5. В цепях моста Уитстона, аккумуляторов, электронных устройств используются термисторы.

Его единственная цель — поддерживать необходимое сопротивление в цепи.Таким образом, можно компенсировать влияние температуры.

Заключение

Датчики, зависящие от температуры, известны как термисторы. Это чувствительные устройства, которые реагируют на небольшие изменения температуры. Требование поддерживать определенную температуру, в которой используются эти устройства. Эти термисторы используются для измерения, управления и охлаждения устройства Пельтье. Чтобы использовать его вместе с устройством, он устанавливается на поверхность и контролируется температура. После обсуждения можете ли вы описать, какова цель уравнения Штейна-Харта в термисторах?

Часто задаваемые вопросы

1.Что может использовать термистор?

Термистор — это слово, образованное от комбинации терминов термистор и резистор. Это ясно указывает на то, что единственная цель термисторов — бороться с теплом на основе сопротивления. Кроме того, они предпочтительны в качестве устройств для измерения температуры.

Когда тепло в контуре увеличивается, контур нагревается. В такой ситуации для защиты цепей используются термисторы.

2. Что вызывает отказ термистора?

Возникновение условий обрыва цепи из-за механического разделения между проводом и резистором.Это приводит к неправильному обращению или повреждению из-за нагрева. Это одна из причин выхода из строя термистора.

Другой причиной может быть старение термистора. По всем вышеперечисленным причинам происходят колебания значений температуры, и отображается неверный набор значений температуры. Это можно преодолеть заменой термистора.

3. Как проверить датчик термистора?

Для проверки термисторного датчика мы можем использовать аналоговый мультиметр.При проверке термисторов выполняются следующие шаги:

  • Подключите аналоговый мультиметр к выводам термистора. Полярность не учитывается.
  • Используя пруток из железа, мы можем нагреть термистор.
  • Как только нагрев термистора имеет тенденцию к изменению, значения мультиметра могут увеличиваться или уменьшаться.
  • Графический анализ основан на выбранном типе термистора: PTC или NTC.
  • У исправных термисторов изменение показаний плавное.

4. Есть ли у термистора непрерывность?

Термисторы — это устройства, которые предназначены для отображения значения сопротивления в зависимости от температуры. Колебание сопротивлений повлияет на его температуру. Следовательно, эти устройства не обладают непрерывностью.

Термистор: определение, принцип работы и применение

Сопротивление термистора PTC увеличивается с увеличением температуры. Термисторы PTC изготовлены из легированной поликристаллической керамики.Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) также называют позисторами. График между сопротивлением и температурой термистора PTC приведен ниже.


Термисторы PTC не так популярны, как термисторы NTC. Термисторы PTC используются в защите цепей. Когда ток проходит через термистор PTC, это вызывает нагрев. В термисторе PTC этот нагрев также вызывает увеличение сопротивления. Это создает эффект самоусиливания, который увеличивает сопротивление, ограничивая ток, и, таким образом, термистор PTC используется в качестве устройства ограничения тока.

Характеристики термистора

Соотношение сопротивления и температуры термистора указано ниже.


Уравнение термистора сильно нелинейно. Стандартный термистор NTC обычно имеет отрицательный температурный коэффициент термического сопротивления около 0,05 / oC.

Применение термистора

Термисторы широко используются во многих приложениях для измерения температуры, включая измерение температуры воздуха и жидкости.Некоторые применения термисторов приведены ниже.

  • Используется в медицинских инструментах
  • В бытовой технике, такой как духовка, фены, тостеры, микроволновая печь, пожарная сигнализация и холодильники
  • Для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости в автомобиле
  • Измерение теплопроводности электротехнических материалов
  • В качестве ограничителя пускового тока
  • Используется в базовой электронной схеме
  • Используется для измерения температуры двигателя
  • Используется для температурной компенсации
  • Используется в мосту Уитстона
  • Используется в аэрокосмической отрасли, в области связи и приборостроения


Конструкция термистора

Термисторы изготовлены из спеченной смеси оксидов металлов, таких как маганез, кобальт, медь, железо, никель, уран и т. Д.Эти оксиды смешивают в подходящей пропорции, прессуют до желаемой формы и подвергают термообработке для перекристаллизации.

На рынке доступны термисторы различных форм и размеров. Термисторы доступны в форме шариков, дисков и шайб. Размер термистора в виде шариков находится в диапазоне от 0,15 миллиметра до 1,5 миллиметра в диаметре. Термисторы в виде дисков и шайб изготавливаются путем прессования материала термистора под высоким давлением в плоские цилиндрические формы диаметром от 3 миллиметров до 25 миллиметров.

Типичный размер термистора составляет от 0,125 мм до 1,5 мм. Термисторы доступны в номиналах 1K, 2K, 10K, 20K, 100K и т. Д. Значение сопротивления термистора находится при температуре 25 ° C. Основными преимуществами термисторов являются их небольшой размер и относительно низкая стоимость.

Еще статьи:


——————————————————–

Почему диод неомический?

Уравнение тока диода

Что такое термистор? Типы, принципы работы, преимущества

Термистор — это терморезистор для датчиков температуры, который обеспечивает предсказуемое и точное изменение сопротивления в зависимости от изменений температуры.Его отличительный состав — главный аспект того, насколько изменится его сопротивление. Как правило, термисторы являются частью большей группы, включая пассивные компоненты. Эти пассивные инструменты не оборудованы для обеспечения усиления мощности или усиления цепи, в отличие от их аналогов с активными компонентами.

Что такое термистор?

Термисторы — это разновидность полупроводников, при этом они имеют более высокое сопротивление, чем проводящие материалы, но их сопротивление ниже, чем у изоляционных материалов.Термистор — это термометр сопротивления или такой инструмент, как резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Этот термин представляет собой сочетание «резистор» и «тепловой». Он сделан из оксидов металлов, спрессован в шарик, диск или другие цилиндрические системы, а затем покрыт непроницаемым веществом, таким как стекло или эпоксидная смола.

Майкл Фарадей, английский исследователь, впервые представил их идею в 19 годах, работая над поведением сульфида серебра.Он заметил, что сопротивление сульфидов серебра снижается при повышении температуры. Эта концепция в конечном итоге привела к созданию коммерческих зданий в 20 -м веках, когда Самуэль Рубен построил первый из них.

Термисторы различных типов (Ссылка: Theengineeringproject.com )

Зависимость между температурой термистора и его сопротивлением в значительной степени зависит от веществ, из которых он состоит. Производитель обычно указывает эту характеристику с высокой степенью точности, так как это основная характеристика, интересующая их пользователей.

Термисторы состоят из связующих, стабилизаторов и оксидов металлов, спрессованы в пластины, а затем нарезаны до размера чипа, оставлены в форме диска или изготовлены в другой форме. Точная пропорция композиционных веществ контролирует их график зависимости сопротивления от температуры. Производители должны контролировать это соотношение, чтобы определить, как будет работать термистор. Посетите здесь, чтобы наглядно увидеть процесс их строительства.

Типы термисторов

Существуют разные классификации термисторов, основанные на различных характеристиках и определениях.Первый основан на их реакции на тепло. Некоторые из них повышают свое сопротивление с повышением температуры, а другие представляют собой падение сопротивления. Эти два основных типа — это PTC или положительный температурный коэффициент и NTC или отрицательный температурный коэффициент. Принципиальное отличие состоит в том, что NTC демонстрируют УМЕНЬШЕНИЕ сопротивления при повышении температуры; в противном случае PTC представляют УВЕЛИЧЕНИЕ сопротивления в том же состоянии.

Связь между температурой и сопротивлением нелинейна, но линейная корреляция может предполагаться после нескольких модификаций.В этом типе температурный коэффициент сопротивления первого порядка может быть введен как коэффициент « k ». Значение k для одних термисторов положительно, а для других отрицательно. В результате можно классифицировать термисторы в соответствии с этим аспектом их процедуры.

  • Отрицательный температурный коэффициент (термистор NTC): у этого типа есть особенность, при которой сопротивление уменьшается с увеличением температуры, то есть k отрицательно.Термин термистор NTC обычно используется в данных о компонентах и ​​таблицах данных.
  • Положительный температурный коэффициент (термистор PTC): значение k положительно в этом виде, что означает, что сопротивление увеличивается с повышением температуры.

Приложение NTC и PTC

Некоторые области применения термисторов NTC и PTC указаны ниже:

  • Измерение температуры
  • Температурная компенсация температуры в зданиях
  • Контроль температуры и контроль температуры
  • Ограничение диапазона пускового тока в моделях пускового тока

Преимущества термисторов NTC и PTC

Термисторы этих типов имеют некоторые важные преимущества при практической эксплуатации, в том числе:

  • NTC и PTC — мощные, стабильные и надежные.Поэтому они используются для контроля суровых условий окружающей среды и шума больше, чем другие типы.
  • Они имеют компактные размеры, что позволяет им работать в небольших помещениях. Они также занимают мало места на печатных платах. Этот небольшой размер позволяет им иметь быстрое время отклика из-за колебаний температуры, что жизненно важно, когда требуется быстрая обратная связь.
  • Эти термисторы дешевле, чем другие типы датчиков температуры; если термистор имеет правильную кривую RT (сопротивление-температура), никакая другая калибровка во время его установки не требуется.
  • Они могут достичь определенного сопротивления точно при определенной температуре на основе соответствия их кривой.

Типы термисторов в зависимости от материала

Помимо характера модификации сопротивления, они также могут быть классифицированы по типу используемого материала.

Прецизионные сменные термисторы

Некоторые производители конструируют высокоточные устройства на основе кривой зависимости сопротивления от температуры.Эти приборы обеспечивают взаимозаменяемость в широком диапазоне температур и исключают необходимость индивидуальной калибровки или обеспечения компенсации вариабельности схемы.

Сменные термисторы (Ссылка: ametherm.com )

Они обеспечивают точное измерение температуры с точностью до ± 0,2 ° C в диапазоне от 0 до 70 ° C. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о характеристиках этого типа.

Рекомендации по выбору прецизионных сменных термисторов

При выборе подходящего типа необходимо учитывать несколько важных моментов:

  • Обеспечение рассеивания мощности
  • Определение температурного коэффициента и значения сопротивления
  • Константа теплового времени
  • Диапазон температур
Прецизионные сменные термисторы

Существуют различные методы электронного измерения температуры.Технологические разработки используются в системах измерения температуры, которые являются слишком экономичными. Аналого-цифровые преобразователи, интерфейсная электроника, микропроцессоры и устройства отображения являются общими и доступными их приложениями.

Эта модель термисторов используется в приложениях, где требуется высокий уровень точности в широком диапазоне температур. Изменяя уравнение сопротивления и температуры, его можно использовать для различных температурных интервалов.

Эти термисторы могут работать в диапазоне 1 мВт / ° C.Следовательно, возможны определенные ошибки из-за протекания дополнительного тока в некоторых цепях. Производители рекомендуют проектировать схемы с таким расчетом, чтобы выбрать максимальное значение сопротивления, чтобы предотвратить этот тип ошибок.

Термисторы в стеклянной капсуле

Термисторы в стеклянной капсуле — это особая ветвь термисторов NTC. Эти микроскопические термисторы полностью герметичны и исключают ошибки считывания сопротивления. Эти ошибки обычно вызваны влажностью. Таким образом, они эффективно работают в тяжелых экологических ситуациях.

Термистор в диодном стекле (Ссылка: ametherm.com )

Этот вид термисторов не имеет ограничений, что позволяет им обеспечивать широкий рабочий диапазон от -55 до +200 ° C. Их небольшой размер позволяет использовать их в различных корпусах, таких как шестигранные гайки и кольцевые проушины. Они также обеспечивают долговечность и качество для точного измерения температуры. Они обычно используются в таких отраслях, как HVAC, медицина и автомобилестроение.

Характеристики термисторов в стеклянной капсуле
  • Чувствительное сопротивление и широкий рабочий диапазон температур от -40 до 250 ° C.
  • Быстрый отклик делает их эффективной альтернативой термопарам и датчикам RTD.
Применение термисторов в стеклянной капсуле
  • Мониторинг и измерение температуры в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
  • Контроль температуры в обычных бытовых приборах, таких как холодильники и духовки.
  • Промышленное применение, например, клеммы аккумуляторной батареи в заряженном состоянии.
  • Медицинские приложения, которые зависят от воздушного потока, например, респираторы.
  • Инфракрасные системы освещения для наружного применения.
Датчики температуры термистора PAN

Датчик этого типа изготавливается из металлооксидной керамики особого состава, которая обеспечивает чрезвычайно точное определение температуры. Эти термисторы NTC легко комбинировать все форм-факторы. У них очень быстрое время отклика и высокая точность, которая может быть определена до ± 0,2ºC.

Термистор NTC типа PAN (Артикул: jpsensor.en )

Характеристики датчика температуры термистора PAN Электрические характеристики термистора

PAN представлены для описания сопротивления и диапазона температур термистора. Понимание их необходимо для выбора лучшего термистора для конкретного применения. Все серии PAN имеют следующие характеристики:

  • Номинальное сопротивление при 25 ° C

Это справочная информация, необходимая для расчета сопротивления в любых других условиях, и позволяет выбрать идеальный датчик для конкретного применения.

  • Температурный коэффициент сопротивления

Он определяет чувствительность сопротивления на основе температурного отклика и вводится как% / ° C.

  • Допуск сопротивления (5%, 3%, 2%, 1%)

Его можно найти, умножив удельные температуры.

  • Температурный допуск (1,0 ° C, 0,5 ° C, 0,2 ° C, 0,1 ° C)

Представляет отклонение температуры от общей диаграммы R-T термистора.Допустимое отклонение температуры одинаково для определенного диапазона температур. Допуск сопротивления обычно определяется для этих термисторов.

  • Температурная постоянная времени (сек)

Определяет время, необходимое термистору для изменения конкретной разницы между начальной и конечной температурами.

  • Точность температуры (ºC)

Его можно оценить как допуск сопротивления, связанный с температурным коэффициентом.

  • Максимальная номинальная мощность (мВт)

Термистор проработает определенное время, обеспечивая приемлемую стабильность своих свойств.

  • Константа рассеяния (мВт / ° C)

Определяет отношение изменения мощности термистора к изменению температуры тела при определенной температуре.

Он представляет собой схему R-T и представляет собой датчик сопротивления при определенной температуре по сравнению с сопротивлением при другой температуре.Для этого также требуются два набора данных R-T, и он чрезвычайно точен для большинства промышленных приложений. Обычно он рассчитывается в диапазоне температур от 25 до 85 ° C.

Термисторы дискового и чипового типа Термисторы типа

DISC и CHIP имеют сопротивление от 1,0 до 500 000 Ом. Эти инструменты желательны для широкого диапазона значений сопротивления и температурных коэффициентов. Их стандартные допуски по сопротивлению составляют от 5 до 20%. Все они определены при 25 ° C.

Терминология термисторов для дисковых и чиповых термисторов

Самая важная константа — это конкретное отношение, обычно выражаемое в милливаттах на градус (мВт / ° C) при определенной температуре, изменения мощности, рассеиваемой термистором, к соответствующему изменению температуры тела.

Термисторы для микросхем и дисков (Ссылка: tewa-sensors.com )

Другой важной константой является тепловая постоянная времени, которая необходима для термистора, когда он подвергается определенной функциональной модификации в зависимости от температуры и обычно выражается в секундах (S).

Рекомендации по выбору устройств DISC & CHIP

Источник питания — обычная проблема термисторов, поскольку они могут обеспечивать только определенный диапазон мощности. Большинство термисторов обычно работают от 1 до 25 мВт / ° C. Это означает, что сопротивление изменяется на 1 ° C для каждого диапазона «мВт / ° C» для выбранного прибора.

Температурная погрешность, вызванная самонагревом, должна быть меньше необходимой точности детектора, чтобы обеспечить высокий уровень точности для многих приложений.Доступны различные варианты увеличения сопротивления термистора и уменьшения мощности термистора, например, уменьшение напряжения источника и / или увеличение резисторов последовательной формы в главной цепи.

Например, если постоянная выбранного термистора составляет 5 мВт / ° C, а мощность, обеспечиваемая им, составляет 20 мВт / ° C, возникает ошибка 4 ° C в соответствии с эффектом самонагрева. Чтобы уменьшить этот эффект, коэффициент можно легко извлечь, взяв номинальный временной коэффициент примерно от 10 до 1 и используя его в силовой цепи для получения идеального значения максимальной доступной мощности.Он может компенсировать ошибку самонагрева и эффективно обеспечивать максимальную мощность устройства.

Термистор PTC пускового тока

Некоторые производители представляют новый термистор с положительным температурным коэффициентом, который имеет функцию защиты цепи и обеспечивает промышленное высокое напряжение около 680 (В).

Основные характеристики термисторов пускового тока
  • Обеспечивает большой ток около 20 (А) при пиковом напряжении
  • Нормальное сопротивление при 25 ° C составляет 50 (Ом) с допуском около 20%
  • Подходящий коэффициент рассеяния 55.0 мВт / ° C
  • Их теплоемкость составляет около 5,45 Дж / ° C
  • Температурная постоянная времени около 62 (с)
  • Их крышка с радиальными выводами для простого монтажа на печатной плате
Целевые области применения термисторов пускового тока Термисторы

используются в устройствах для ограничения тока, таких как сварочные аппараты и инструменты плазменной резки с чрезвычайно высоким напряжением от 480 до 930 В. Они могут выдерживать максимальные пусковые токи без деформации при таком высоком уровне напряжения.

Термистор PTC пускового тока (Ссылка: ametherm.com )

Устройство обеспечивает короткое время сброса, поэтому быстрый сброс не приведет к сильному пусковому току, как у термистора PTC, потому что его сопротивление уже находится в высоком состоянии. В результате они чрезвычайно надежны в высоковольтных приложениях. Эти термисторы представляют собой экономичную альтернативу объединению силового резистора или реле в системах для работы с аналогичными функциями.

Принцип работы термистора

Термистор практически ничего не «читает»; вместо этого сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры.Величина изменения сопротивления зависит от типа материала, используемого в термисторе.

В отличие от других датчиков, термисторы обычно нелинейны, то есть точки на графике, демонстрирующие взаимосвязь между температурой и сопротивлением, не образуют прямую линию. Положение линии и степень ее изменения определяется производством термистора.

Использование термистора для определения температуры

Итак, как мы можем использовать термистор для определения температуры? Как обсуждалось ранее, мы понимаем, что термистор — это резистивный инструмент, и, следовательно, согласно закону Ома, снижение напряжения будет генерироваться через него при пропускании тока.Термистор — это пассивный датчик, поэтому для его работы требуется сигнализация возбуждения.

Самый простой способ применить это — использовать термистор как часть потенциальной цепи. Для этого через резистор подается постоянное напряжение. Например, мы используем термистор 5 кОм с другим последовательным резистором 5 кОм. Следовательно, внешнее напряжение при температуре 25 o C будет вдвое меньше напряжения питания, как 5 Ом / (5 Ом + 5 Ом) = 0,5.

Принцип работы схемы термистора (Ссылка: electronicstutorials.com )

Сопротивление термистора изменяется в зависимости от изменений температуры, поэтому значение напряжения питания в термисторе также будет изменено, генерируя выходное напряжение, которое основывается на общем последовательном сопротивлении на клеммах. Таким образом, практическая схема работает как простой преобразователь сопротивления в напряжение. Сопротивление термистора определяется по температуре. Итак, чем горячее преобразователь, тем ниже напряжение.

Если разработчики поменяли местами последовательный резистор, выходное напряжение изменится в противоположном направлении.В этой форме, чем горячее термистор, тем выше напряжение.

Структура и состав термистора Термисторы

имеют множество размеров и форм, и они изготавливаются из множества материалов в зависимости от их предполагаемого применения и температурного диапазона, необходимого для работы. В зависимости от их физической формы они могут быть выполнены в виде плоских дисков для приложений, в которых они должны соприкасаться с плоской плоскостью. Тем не менее, они также могут быть сконструированы в виде стержней для использования в температурных приложениях.Фактически, практическая форма термистора основана на потребностях конкретного приложения.

Металлооксидные термисторы обычно используются для температур от 300 до 700 К. Эти термисторы сконструированы из крошечного порошка, который спекается и прессуется при высоких температурах. Наиболее часто используемые материалы для этих термисторов — это оксид никеля, оксид кобальта, оксид меди, оксид марганца и оксид железа.

Полупроводниковые термисторы используются для очень низких температур.Германиевые термисторы используются чаще, чем их кремниевые образцы, и используются при температурах ниже 100 К. Кремниевые термисторы могут использоваться при температурах до 250 К. Сам термистор изготовлен из эксклюзивного кристалла, который был изготовлен из химических материалов определенного уровня .

Себестоимость термисторов

Сколько будет стоить их производство? Стоимость производства термистора зависит от ряда факторов, таких как технология, качество, сырье и т. Д.Если мы хотим строительство более высоких стандартов, мы должны часто платить более высокие цены. Это ключевой фактор, влияющий на прибыль и прибыль.

Если дизайнеры обратят на это внимание, они могут подумать о прибыли. Когда дизайнеры сосредотачиваются на этом, вполне возможно, что они попытаются уменьшить его. Очевидно, что весь процесс поставки помогает производителям снизить затраты. Сегодня это действительно тенденция в бизнесе из-за тематики M&A.

Смесь сырьевых материалов

Разработчики термисторов начинают с точного смешивания исходных материалов идеальным органическим методом.Это сырье покрыто оксидами металлов, такими как оксиды никеля, кобальта, марганца и меди. В смесь также добавляют другие стабилизаторы. Связующие и оксиды комбинируются с использованием новой технологии, представленной в виде шаровой мельницы. Вещества смешиваются во время этого процесса, и размер частиц оксидного покрытия уменьшается. Состав различных оксидов металлов определяет термостойкость и удельное сопротивление керамического компонента.

Испытание на сопротивление

Все термисторы проходят оценку на соответствующее значение сопротивления, обычно при 25 ° C.Чипы проверяются автоматически, но их также можно протестировать вручную в зависимости от качества, количества и производительности. Автоматические контроллеры микросхем подвергаются испытаниям на сопротивление инструментов и определенных компьютеров, которые запрограммированы на размещение микросхем в нескольких ячейках в зависимости от диапазона их сопротивления.

Все автоматические контроллеры микросхем могут с высокой точностью оценивать приблизительно 9000 устройств в час. Кроме того, у конкретного маленького предохранителя слишком много контроллеров, которые могут идентифицировать готовые термисторы.Эти автоматические сортировщики повышают качество продукта и сокращают время и затраты на производство.

Прекращение действия Термисторы

обычно поставляются с определенными клеммами, соединенными с подводящими проводами. Эти клеммы используются в машинах специального назначения. Они могут быть вставлены в металлические или пластиковые корпуса перед отправкой заказчику.

Зонд в сборе Термисторы

часто комбинируются с кожухами датчиков из соображений защиты окружающей среды или механической защиты.Этот корпус может быть изготовлен из таких материалов, как винил, латунь, нержавеющая сталь, эпоксидная смола, пластик и алюминий. Они не только обеспечивают желаемое механическое крепление для элемента термистора, но также могут защитить его от воздействия окружающей среды. Подходящий вариант свинцового провода, изоляционного материала свинцового провода и материала покрытия обеспечит полностью герметичный участок между термистором и окружающей средой.

Маркировка

Идеальный термистор можно пометить для простого распознавания.Это можно сделать с помощью цветной точки, кода даты или номера детали. Вещество покрытия на корпусе термистора может иметь добавление цвета в определенных областях применения, чтобы это было определено. Цветная точка обычно наносится на корпус термистора путем нанесения покрытия погружением. Маркировка, требующая числовых или буквенных символов, выполняется с помощью специального маркировочного устройства. Это устройство легко подписывает инструмент стабильными чернилами. Чернила изготавливаются при высокой температуре.

Заключительная проверка

Все готовые изделия проходят оценку на электрические и физические неисправности в зависимости от «Основы отсутствия дефектов».Все параметры должны быть задокументированы перед продажей любого товара.

Классификация

, как это работает, применение и преимущества

Термистор — это специальный тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры. В этом посте мы подробно расскажем, что такое термистор, его различные типы, как он работает, различные применения, преимущества и недостатки.

Что такое термистор

Термистор — это твердотельный электрический компонент с двумя выводами, сопротивление которого зависит от температуры.« Therm al Res istors » сокращенно называют термисторами. Он изготовлен из металлооксидного полупроводника и имеет форму шарика, диска или цилиндра, а затем залит таким материалом, как эпоксидная смола или стекло.

Рис.1 — Знакомство с термистором

Термистор

был открыт Майклом Фарадеем, когда во время своих экспериментов он заметил, что сопротивление сульфида серебра снижается при повышении температуры. Благодаря этим исследованиям в 1930-х годах Самуэль Рубен изобрел первый коммерческий термистор.Его также называют термометром сопротивления, поэтому они широко используются в качестве датчиков температуры.

Рис.2 — Символ термистора (a) Международный стандарт (b) Американский стандарт

Типы термисторов

Существует два типа термисторов, а именно:

  • Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
  • Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор этого типа определяется как термочувствительный резистор.Его сопротивление уменьшается точно и предсказуемо по мере увеличения внутренней температуры в определенном температурном диапазоне.

Эти устройства используются как резистивные датчики температуры. У них очень большой коэффициент температурной чувствительности. NTC можно использовать при больших колебаниях температуры от -50 ° C до 200 ° C.

Рис.3 — Кривая NTC в зависимости от кривой RTD

Характеристическая кривая NTC, показанная на рис. 3, показывает, что термисторы NTC имеют отчетливо крутой наклон зависимости сопротивления от температуры по сравнению с датчиками температуры сопротивления (RTD).

Термисторы

NTC подразделяются на два типа в зависимости от используемого материала. Их:

  • Шариковые термисторы
  • Термисторы дисковые и чиповые
Термисторы с шариком
  • Изготовлен из выводных проволок из платинового сплава, спеченных в керамический корпус.
  • Они быстро реагируют и работают при более высоких температурах, чем другие датчики.
  • Они очень хрупкие.
  • Их часто герметично закрывают стеклом, чтобы защитить их от повреждений при сборке и повысить стабильность их измерений.
Дисковые и чиповые термисторы
  • Больше, чем термисторы шарикового типа.
  • У них обоих металлические поверхности.
  • Их время реакции меньше, чем у термисторов Bead.
  • Их размер позволяет им иметь большую мощность при повышении температуры на 1 ° C.
  • Фактически, они могут выдерживать более высокие токи лучше, чем термисторы с шариковой головкой.
  • Их размеры варьируются от 0,25 мм до 25 мм в диаметре.

Фиг.4 — Физический вид термисторов

Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Термистор PTC определяется как термочувствительный резистор. Его сопротивление существенно увеличивается с повышением температуры. Часто они изготавливаются из поликристаллических керамических материалов.

ПТК

очень устойчивы в своем исходном состоянии, поэтому добавляются легирующие добавки, чтобы сделать их полупроводящими. Их температура перехода составляет от 60 ° C до 120 ° C.

Термисторы

PTC делятся на группы в зависимости от материалов, из которых они сделаны, и их конструкции.Их:

  • Силисторы PTC Термисторы
  • Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом переключения

Рис.5 — Классификация термисторов

Силисторы PTC Термисторы
  • Эти термисторы используют легированный кремний из-за своей полупроводимости.
  • Легированный кремний получают путем добавления примесей к кремнию, которые превращают его из изолятора в проводник.
  • Они изготовлены из очень тонких листов кремния и имеют другую форму.
  • Используются как датчики температуры.
Термисторы PTC коммутационного типа
  • Изготовлены из поликристаллических материалов.
  • Эти материалы затем измельчаются, смешиваются и формуются; затем они спекаются.
  • Производственный процесс должен быть чистым, поскольку загрязнения консистенции материалов приведут к значительным изменениям их тепловых и электрических свойств.

Как работает термистор

Давайте разберемся с принципом работы системы контроля температуры, в которой используется термистор.В систему входят:

  • Блок определения температуры
  • Блок контроля температуры
  • Блок графического интерфейса

Блок определения температуры

Термистор вместе со схемой делителя напряжения используется для определения текущей температуры системы. Термистор создает разное сопротивление для разных температур, что приводит к разному падению напряжения в цепи делителя. АЦП преобразует эти аналоговые сигналы в цифровые отсчеты.

Блок контроля температуры

Этот блок состоит из микроконтроллера, ЦАП, усилителя разности / мощности. Микроконтроллер непрерывно получает цифровые образцы от АЦП и определяет температуру системы. Он сравнивает фактическую температуру с температурой, необходимой для бесперебойной работы системы.

Рис.6 — Блок-схема термостата

8-битный выходной сигнал микроконтроллера затем преобразуется обратно в аналоговый сигнал с помощью ЦАП.Затем этот сигнал подается на дифференциальный усилитель / усилитель мощности для увеличения или уменьшения температуры системы.

Блок графического интерфейса

Блок GUI (графический интерфейс пользователя) разработан для того, чтобы конечный пользователь мог взаимодействовать с системой. Пользователь может читать различные настройки системы и может вносить желаемые изменения.

Применение термистора

Ниже приведен список некоторых применений термистора:

  • Цифровые термометры используют термисторы для регистрации температуры тела и отображаются на маленьком экране термометра.
  • Они широко используются в автомобилях для определения и записи температуры масла и охлаждающей жидкости в двигателе, что помогает нам определить, когда автомобиль перегревается.
  • Любая аккумуляторная батарея имеет встроенный термистор. Он регулирует температуру и помогает батарее не сгореть.
  • Они также используются в компьютерной электронике, такой как ЦП, жесткие диски, ЖК-дисплеи и т. Д.
  • Они широко используются в бытовой электронике, такой как холодильники, стиральные и электрические плиты, микроволновые печи и т. Д.

Преимущества термистора

К преимуществам термистора относятся:

  • Они маленькие и занимают меньше места.
  • Производство является высоким, что снижает производственные затраты и поэтому они дешевы в использовании.
  • Термисторы
  • NTC обладают отличной чувствительностью. Они сделаны из чистейших материалов, которые способствуют этой чувствительности.
  • Они быстро и эффективно реагируют в небольшом диапазоне температур.

Недостатки термистора

Ниже приводится список недостатков термистора:

  • Устойчивость к температурным характеристикам нелинейна.
  • Некоторые термисторы не выдерживают больших перепадов температур, которые необходимы некоторым двигателям или двигателям.
  • Им необходимо иметь лучшее экранирование линий электропередач, чтобы они были более подключены к заземлению.
  • Им нужен ток возбуждения, или более известный как источник напряжения.
  Также читают: 
  Что такое АТОМ - структура атома, атомные модели и приложения 
  Законы Де Моргана - Первый и Второй закон, проверка и приложения 
 Цепь вычитателя  - половинный вычитатель, полный вычитатель и приложения  

Чакрастхита — B.E (Медицинская электроника) и имеет опыт работы в MatLab и Lab View Software в качестве инженера-проектировщика в BCS Innovations и в больнице Manipal в качестве инженера-биомедицина. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.

Термистор — конструкция, датчики температуры, типы — NTC, термисторы PTC

Термистор представляет собой термометр сопротивления, аналогичный датчику температуры сопротивления (RTD) и используется для измерения температуры . Он состоит из неметаллического резистора, который используется в качестве чувствительного элемента температуры.

Символ термистора

Термистор — это сокращенная форма от «Терморезистор». Устройство состоит из объемного полупроводникового устройства, которое действует как резистор с высоким и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, иногда до -6% на каждый градус Цельсия повышения температуры. Благодаря этому свойству высокой чувствительности (то есть огромному изменению сопротивления при небольшом изменении температуры) термистор в основном применим для точного измерения температуры, контроля температуры и температурной компенсации, особенно в более низком диапазоне температур -100 градусов Цельсия. до +300 градусов Цельсия.

Разница между термисторными и резистивными датчиками температуры (RTD)

Оба устройства работают по тому же принципу, что постоянный ток, протекающий через резистор, и его изменяющееся сопротивление из-за изменения температуры измеряется как падение напряжения на нем. Основное отличие состоит в том, что электрическое сопротивление резистора, используемого в термисторе, изменяется нелинейным образом в зависимости от температуры. Чувствительный элемент, используемый в термисторе, изготовлен из керамики или полимера, в то время как RTD использует чистые металлы в качестве чувствительного элемента.Еще одно важное отличие — рабочий диапазон. Из-за своей высокой чувствительности термисторы используются при измерениях в узком диапазоне и в диапазонах низких температур от -20 градусов Цельсия до +120 градусов Цельсия. Но RTD используются в широком диапазоне температур.

Строительство

Устройство изготовлено из материалов, таких как спеченные смеси оксидов металлов, таких как марганец, никель, кобальт и железо. Их сопротивление колеблется от 0,4 Ом до 75 МОм, и они могут изготавливаться самых разных форм и размеров.Термисторы меньшего размера имеют форму шариков диаметром от 0,15 мм до 1,5 мм. Такой шарик может быть запаян на кончике твердого стеклянного стержня, чтобы сформировать зонд, который легче установить, чем шарик. В качестве альтернативы термистор может иметь форму дисков и шайб, изготовленных прессованием материала термистора под высоким давлением в плоские цилиндрические формы диаметром от 3 до 25 миллиметров. Шайбы могут быть уложены друг на друга и размещены последовательно или параллельно, чтобы повысить способность регулирования мощности.

Характеристическая кривая

Кривая зависимости сопротивления от температуры является одной из основных характеристик, которая используется в приложениях измерения, управления и компенсации с использованием термистора. График характеристик представлен ниже.

Зависимость сопротивления термистора от температуры

Из графика характеристик типичного термистора видно, что удельное сопротивление изменяется от 107 до 1 Ом-см при изменении температуры от -100 градусов Цельсия до +400 градусов Цельсия.Этот высокий отрицательный температурный коэффициент сопротивления делает термистор идеальным преобразователем температуры .

Термистор как датчик температуры

Термистор, используемый для измерения температуры, показан на рисунке ниже. Термистор имеет сопротивление 2 кОм при 25 градусах Цельсия, а температурный коэффициент -4% на градус Цельсия снижает изменение температуры на 80 Ом на градус Цельсия.

Устройство подключено последовательно к батарее и микрометру.Изменение температуры вызывает изменение сопротивления, если регистрируются термистор и соответствующее значение тока микрометра. Обычно измеритель калибруется по температуре с разрешением 0,1 градуса Цельсия. Как показано на рисунке, мостовая схема также используется для увеличения чувствительности термисторов.

Типы термисторов

Для изучения различных типов термисторов важно понимать формулу, которая показывает линейную зависимость между сопротивлением и температурой.

В приближении порядка 1 st изменение сопротивления равно температурному коэффициенту сопротивления 1 st , умноженному на изменение температуры.

dR = k.dT

где, dR — изменение сопротивления

к — 1 ст Заказать Температурный коэффициент сопротивления

dT — Изменение температуры

Если значение температурного коэффициента сопротивления (k) положительное, повышение температуры увеличивает сопротивление.Такое устройство можно назвать позисторным или термистором с положительным температурным коэффициентом (PTC). Если значение k отрицательное, повышение температуры приведет к уменьшению значения сопротивления. Такое устройство называется термистором с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Позистор / Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Термисторы

PTC, которые используются в промышленности, можно разделить на две группы. Первый из них называется «Силисторы», что означает чувствительные кремниевые резисторы.Известно, что силисторы имеют положительный температурный коэффициент, равный 08% на градус Цельсия. Если температура поднимается выше 175 градусов Цельсия, устройство переходит в область отрицательного температурного коэффициента. Другая классификация термисторов PTC называется термисторами PTC переключаемого типа. Он изготовлен из материалов керамического типа и, как известно, имеет очень высокое сопротивление при небольшом изменении температуры. В материал также добавляются присадки, так что они также проявляют полупроводниковое поведение.Известно, что устройство имеет температуру перехода или «Кюри». Пока устройство не достигнет этой конкретной точки, его характеристики сопротивления-температура будут иметь отрицательный температурный коэффициент. После этого он начинает показывать увеличивающийся положительный температурный коэффициент сопротивления. В этот момент также начинает развиваться сопротивление. Основное различие между температурным сопротивлением силистора и переключающего термистора с положительным температурным коэффициентом показано ниже.

Температурная характеристика силистора и типа переключения PTC

Приложения

  1. Устройство известно своим применением в качестве устройства защиты цепей, например предохранителя.Прохождение тока через устройство вызывает нагревание из-за его резистивных свойств. Таким образом, если через устройство протекает чрезмерный ток, оно начинает соответственно нагреваться и, таким образом, увеличивает свое сопротивление. Это увеличение сопротивления снова увеличивает нагрев. Это создает такой эффект, который вызывает большее сопротивление в устройстве и ограничивает величину напряжения и тока в устройстве.
  2. Другое важное применение — это таймер в цепи катушки размагничивания ЭЛТ-мониторов.Когда ЭЛТ-монитор включен, начальный ток достигает термистора PTC и катушки размагничивания. Термистор с положительным температурным коэффициентом будет большого размера, и, таким образом, сопротивление устройства будет увеличиваться по мере прохождения тока. Это вызывает накопление тепла и, таким образом, катушка размагничивания отключается очень быстро. Катушка размагничивания необходима для плавного уменьшения непрерывного магнитного поля. Эту помощь может оказать только термистор PTC.

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термисторы

NTC, которые используются в промышленности, в целом подразделяются на два.Таким образом, классификация основана на методе размещения электродов на керамическом корпусе. Эту основную категорию можно дополнительно разделить в зависимости от различных типов геометрии, форм и методов обработки. Одна из основных категорий, наиболее часто используемых в промышленности, — это термисторы шарикового типа. По форме и способам изготовления термисторы с шариками можно снова разделить на бусины без покрытия, бусины с покрытием из стекла, бусины повышенной прочности, шарики в стеклянных корпусах и многие другие.

Еще одна группа термисторов NTC — это с металлизированными поверхностными контактами. Эти термисторы можно установить с помощью пружинных контактов или поверхностного монтажа.

Приложения

  1. Термисторы NTC используются для измерения температуры (обычно в узком диапазоне и низких диапазонах температур).
  2. Устройство может использоваться для ограничения внезапных перегрузок по току, протекающих в цепях питания. Известно, что вначале устройство имеет очень высокое значение сопротивления.Сопротивление постепенно уменьшается при нагревании устройства. По мере уменьшения сопротивления восстанавливается обычная работа схемы, и через нее протекает сильный ток, не повреждая другие части схемы.
  3. Это устройство используется для измерения температуры инкубаторов.
  4. Термисторы
  5. NTC используются для измерения и контроля аккумуляторов во время их зарядки.
  6. Они используются для определения температуры масла и охлаждающей жидкости в автомобильных двигателях.Эта информация отправляется обратно водителю косвенными способами.

Введение в датчики температуры: термисторы, термопары, RTD и микросхемы термометров

Узнайте о различных типах датчиков температуры и каждом из их преимуществ и недостатков.

Датчики температуры

Датчики температуры относятся к числу наиболее часто используемых датчиков. Все типы оборудования используют датчики температуры, начиная от компьютеров, автомобилей, кухонной техники, кондиционеров и (конечно же) домашних термостатов.К пяти наиболее распространенным типам датчиков температуры относятся:

  • Термистор
  • Термопара
  • RTD (резистивные датчики температуры)
  • ИС цифрового термометра
  • ИС аналогового термометра

Эта статья даст вам краткое введение в каждый из перечисленных типов датчиков.

Термистор

Как следует из названия, термистор (т. Е. therm al res istor ) представляет собой датчик температуры, сопротивление которого зависит от его температуры.

Термисторы

бывают двух типов: PTC (положительный температурный коэффициент) и NTC (отрицательный температурный коэффициент). Сопротивление термистора PTC увеличивается с увеличением температуры. Напротив, сопротивление термистора NTC уменьшается с увеличением температуры, и этот тип термистора, по-видимому, является наиболее часто используемым. См. Рисунок 1 ниже.

Рисунок 1. Электрические символы термисторов PTC и NTC.

Важно понимать, что зависимость между сопротивлением термистора и его температурой очень нелинейна.{\ left \ {\ beta \ left [\ left (1 / \ left (T + 273 \ right) \ right) — \ left (1/298 \ right) \ right] \ right \}} $$

где

  • R 25C — номинальное сопротивление термистора при комнатной температуре (25 ° C). Это значение обычно указывается в таблице.

  • β (бета) — постоянная материала термистора в градусах Кельвина. Это значение обычно указывается в таблице.

  • T — фактическая температура термистора в градусах Цельсия.

Однако есть два простых метода, используемых для линеаризации поведения термистора, а именно: резистивный режим и режим напряжения .

Линеаризация в резистивном режиме

При линеаризации в резистивном режиме нормальный резистор устанавливается параллельно термистору. Если номинал резистора такой же, как у термистора при комнатной температуре, область линеаризации будет симметричной относительно комнатной температуры.См. Рисунок 3 ниже.

Рисунок 3. Линеаризация в резистивном режиме. Изображение предоставлено Maxim Integrated.

Линеаризация режима напряжения

режим напряжения линеаризации помещает термистор в серии с нормальным резистором, образуя делитель цепь силового уровня сигнала делителя напряжения должно быть подключено к известному, фиксированному и стабильному опорному напряжению, V REF .

Эта конфигурация создает выходное напряжение, которое несколько линейно зависит от температуры.И, как и при линеаризации в резистивном режиме, если сопротивление резистора равно сопротивлению термистора при комнатной температуре, то область линеаризации будет симметричной относительно комнатной температуры. См. Рисунок 4 ниже.

Рисунок 4. Линеаризация режима напряжения. Изображение предоставлено Maxim Integrated.

Термопара

Термопары

обычно используются для измерения более высоких температур и более широких диапазонов температур.

Подводя итог тому, как работают термопары, любой проводник, подверженный тепловому градиенту, будет генерировать небольшое напряжение. Это явление известно как эффект Зеебека . Величина генерируемого напряжения зависит от типа металла. Практическое применение эффекта Зеебека включает два разных металла, которые соединены одним концом и разделены другим концом. Температуру соединения можно определить по напряжению между проводами на стороне, не являющейся переходом.

Существуют различные типы термопар. Определенные комбинации сплавов стали популярными, и желаемая комбинация определяется переменными, включая стоимость, доступность, химические свойства и стабильность. Различные типы лучше всего подходят для разных применений, и их обычно выбирают в зависимости от требуемого температурного диапазона и чувствительности.

График характеристик термопары см. На Рисунке 5.

Рисунок 5. Характеристики термопары. Изображение любезно предоставлено Википедией.

Резистивные датчики температуры (RTD)

Резистивные датчики температуры, также известные как термометры сопротивления, возможно, являются наиболее простыми для понимания датчиками температуры. RTD похожи на термисторы тем, что их сопротивление изменяется с температурой. Однако вместо использования специального материала, чувствительного к изменениям температуры, как в случае с термистором, в RTD используется катушка с проволокой, намотанная вокруг сердечника из керамики или стекла.

Провод RTD изготовлен из чистого материала, обычно платины, никеля или меди, и этот материал имеет точное соотношение сопротивления и температуры, которое используется для определения измеренной температуры.

ИС аналогового термометра

Вместо использования термистора вместе с резистором фиксированного значения в схеме делителя напряжения альтернативным решением может быть аналоговый низковольтный датчик температуры, такой как TMP36 от Analog Devices. В отличие от термистора, эта аналоговая ИС обеспечивает почти линейное выходное напряжение; наклон составляет 10 мВ / ° C в диапазоне температур от -40 до + 125 ° C, а точность составляет ± 2 ° C.См. Рисунок 6 ниже.

Рисунок 6. График из таблицы данных TMP36.

Хотя эти устройства чрезвычайно просты в использовании, они значительно дороже, чем комбинация термистор-плюс-резистор.

ИС цифрового термометра

Цифровые устройства измерения температуры более сложные, но они могут быть очень точными. Кроме того, они могут упростить вашу общую конструкцию, поскольку аналого-цифровое преобразование происходит внутри микросхемы термометра, а не в отдельном устройстве, таком как микроконтроллер.Например, DS18B20 от Maxim Integrated имеет точность ± 0,5 ° C и диапазон температур от -55 ° C до + 125 ° C.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*