Терморезистор принцип работы: конструкция, виды, технические параметры, обозначение на схемах

Содержание

Термистор: принцип работы

Термисторы являются разновидностью терморезисторов и относятся к категории приборов на основе полупроводников. Данные устройства получили широкое применение в электротехнике. Они изготавливаются из специальных полупроводниковых материалов с высоким отрицательным температурным коэффициентом. Во многих приборах используется термистор принцип работы которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры. Качество любого прибора, прежде всего, зависит от физических свойств полупроводника, а также от форм и размеров самого терморезистора.

Термисторы: устройство и принцип работы

Термистор представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Эти устройства изготавливаются в виде полупроводниковых стержней и покрываются защитным слоем эмалевой краски.

Соединение с другими деталями осуществляется с помощью контактных колпачков и выводов, для которых подходит только сухая среда. Для размещения некоторых моделей термисторов используется металлический герметичный корпус. В этом случае они становятся устойчивыми к любым агрессивным воздействиям и могут эксплуатироваться даже при высокой влажности в помещении.

Для того чтобы конструкция устройства была герметичной, применяется стекло и олово. Рабочие качества термисторов улучшаются, когда для оборачивания стержней применяется металлическая фольга. Токоотводы изготавливаются из никелевой проволоки. Номинальные значения сопротивления в различных устройствах находятся в пределах 1-200 кОм, а диапазон температур составляет от -100 до +1290С.

Работа термисторов основана на свойствах отдельных видов проводников, изменять показатели сопротивления под действием различных температур. Основными проводниками, используемыми в этих приборах, является медь и платина в чистом виде. Следует отметить, что значение отрицательного температурного коэффициента термисторов значительно превышает такие же параметры, свойственные обычным металлам.

Применение термисторов

Терморезисторы применяемые в качестве датчиков, могут работать в двух режимах. В первом случае температурный режим зависит лишь от температуры окружающей среды. Значение тока, проходящего через термистор, очень мало и нагревания устройства практически не происходит. Второй режим предполагает нагревание термистора электрическим током, проходящим внутри него. В данном случае значение температуры будет зависеть от различных изменяющихся условий тепловой отдачи. Это может быть плотность газовой среды, окружающей прибор, интенсивность обдува и другие факторы.

Каждый термистор, принцип работы которого основан на снижении сопротивления при повышении температуры, используется в определенных сферах электротехники. Они применяются для измерения и компенсации температуры, в крупных бытовых электроприборах – холодильниках и морозильных камерах, посудомоечных машинах и другой технике. Эти устройства нашли широкое применение в автомобильной электронике. С их помощью измеряется температура охлаждающей жидкости или масла, а также температурные показатели других элементов автомобиля.

В кондиционере термисторы устанавливаются в тепловом распределителе. Кроме того, они используются в качестве датчика слежения за температурой в комнате. С помощью термисторов осуществляется блокировка дверей нагревательных приборов, они устанавливаются в нагреватели теплых полов и в газовые котлы. Терморезисторы применяются, когда нужно определить уровень нестандартных жидкостей, например, жидкого азота. В целом, они получили самое широкое распространение в промышленной электронике.

Терморезисторы. Принцип работы термистора Терморезисторы применение

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

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

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

полупроводниковым устройствам.

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

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

Термисторы с отрицательным ТКС являются высокочувствительными, нелинейными устройствами с узким диапазоном, сопротивление которых уменьшается при увеличении температуры. На рис.1 изображена кривая, показывающая изменение сопротивления в зависимости от температуры и представляющая собой типовую

температурную зависимость сопротивления. Чувствительность – приблизительно 4-5 %/ о С. Имеется большой диапазон номиналов сопротивлений, и изменение сопротивления может достигать многих ом и даже килоом на градус.

R R o

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

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

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

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

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

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

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

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

Типовые параметры

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

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

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

Ранее было сказано, что термисторы являются устройствами с узким диапазоном. Это необходимо пояснить: большинство термисторов работает в диапазоне от –80 о С до 150 о С, и имеются приборы (как правило, со стеклянным покрытием), которые работают при 400 о С и больших температурах. Однако для практических целей большая чувствительность термисторов ограничивает их полезный температурный диапазон. Сопротивление типового термистора может изменяться в 10000 или 20000 раз при температурах от –80 о С до +150 о С.

Можно представить себе трудности при проектировании схемы, которая обеспечивала бы точность измерений на обоих концах этого диапазона (если не используется переключение диапазонов). Сопротивление термистора, номинальное при нуле градусов, не превысит значения нескольких ом при

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

Требования к стабильности также ограничивают применение термисторов при высоких температурах. Структура термисторов начинает изменяться при воздействии высоких температур, и скорость и характер изменения в значительной степени определяются оксидной смесью и способом изготовления термистора.

Некоторый дрейф термисторов с эпоксидным покрытием начинается при температурах свыше 100 о С или около того. Если такой термистор непрерывно работает при 150 о С, то дрейф может измеряться несколькими градусами за год. Низкоомные термисторы (к примеру, не более 1000 Ом при 25 о С) зачастую ещё хуже – их дрейф может быть замечен при работе приблизительно при 70 о С. А при 100 о С они становятся ненадёжными.

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

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

Уравнения для термисторов

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

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

Полупроводниковые термосопротивления. Термисторы. Терморезисторы. Принцип действия и характеристики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

На основе полупроводника, значительно уменьшающий своё сопротивление при понижении температуры. На основе этих данных можно измерять температуру в понятном для микроконтроллёров виде.



Основным материалом для изготовления термистора (с отрицательным ТКС * ) служат поликристаллические оксидные полупроводники (окислы металлов ).

Существует также разновидность терморезисторов (с положительным ТКС * ) – позисторы . Их получают из титана вкупе с бариевой керамикой и редкоземельными металлами. Значительно увеличивают сопротивление при увеличении температуры . Основное применение – температурная стабилизация устройств на транзисторах.

Термистор изобретён Самуэлем Рубеном (Samuel Ruben ) в 1930 году.

Термисторы применяются в микроэлектронике для контроля температур, тяжёлой промышленности , мобильных измерительных устройствах , выполняют функцию защиты импульсных блоков питания от больших зарядных токов конденсаторов & etc .

Очень часто встречаются на компьютерных комплектующих.

Позволяют измерять температуру процессоров, систем питания, чипсетов, и прочих компонентов. Довольно надёжны, хотя не редок заводской брак, когда температура смещена на несколько десятков градусов, либо вообще находится в минусе.

Существуют также термисторы с собственным встроенным подогревом . Служат для ручного включения подогрева и подачи сигнала с резистора о изменении сопротивления, либо для контроля подачи питания сети (при отключении резистор перестанет нагреваться и изменит сопротивление).

Формы и размеры термисторов могут быть разными (диски, бусинки, цилиндры & etc ).

Основными характеристиками полупроводникового термистора являются: ТКС * , диапазон рабочих температур , максимально допустимая мощность рассеяния, номинальное сопротивление .

Термисторы (большинство) выносливы к различным температурам, механическим , к износу от времени, а при определённой обработке и к агрессивным химическим средам .

* Температурный Коэффициент Сопротивления

Развитие электроники с каждым годом набирает обороты. Но, несмотря на новые изобретения, в электрических схемах надёжно работают устройства, сконструированные ещё в начале XX века. Один из таких приборов — термистор. Форма и назначение этого элемента настолько разнообразны, что быстро отыскать его в схеме удаётся только опытным работникам сферы электротехники. Понять, что такое термистор, можно лишь владея знаниями о строении и свойствах проводников, диэлектриков и полупроводников.

Описание прибора

Датчики температуры широко используются в электротехнике. Почти во всех механизмах применяются аналоговые и цифровые микросхемы термометров, термопары, резистивные датчики и термисторы. Приставка в названии прибора говорит о том, что термистор — это такое устройство, которое зависит от влияния температуры. Количество тепла в окружающей среде — главенствующий показатель в его работе. Благодаря нагреванию или охлаждению, меняются параметры элемента, появляется сигнал, доступный для передачи на механизмы контроля или измерения.

Термистор — это прибор электроники, у которого значения температуры и сопротивления связаны обратной пропорциональностью.

Существуют и другое его название — терморезистор . Но это не вполне правильно, так как на самом деле термистор является одним из подвидов терморезистора . Изменение теплоты может влиять на сопротивление резистивного элемента двумя способами: либо увеличивая его, либо уменьшая.

Поэтому термосопротивления по температурному коэффициенту подразделяются на РТС (положительные) и NTC (отрицательные). РТС — резисторы получили название позисторов, а NTC — термисторов.

Отличие РТС и NTC приборов состоит в изменении их свойств при воздействии климатических условий. Сопротивление позисторов прямо пропорционально количеству тепла в окружающей среде. При нагреве NTC — приборов его значение уменьшается.

Таким образом, повышение температуры позистора приведёт к росту его сопротивления, а у термистора — к падению.

Вид терморезистора на электрических принципиальных схемах похож на обыкновенный резистор . Отличительной чертой является прямая под наклоном, которая перечёркивает элемент. Тем самым показывая, что сопротивление не постоянно, а может изменяться в зависимости от увеличения или уменьшения температуры в окружающей среде.

Основное вещество для создания позисторов — титанат бария. Технология изготовления NTC — приборов более сложная из-за смешивания различных веществ: полупроводников с примесями и стеклообразных оксидов переходных металлов.

Классификация термисторов

Габариты и конструкция терморезисторов различны и зависят от области их применения.

Форма термисторов может напоминать:

Самые маленькие терморезисторы в виде бусинок. Их размеры меньше 1 миллиметра, а характеристики элементов отличаются стабильностью. Недостатком является невозможность взаимной подмены в электрических схемах.

Классификация терморезисторов по числу градусов в Кельвинах:

  • сверх высокотемпературные — от 900 до 1300;
  • высокотемпературные — от 570 до 899;
  • среднетемпературные — от 170 до 510;
  • низкотемпературные — до 170.

Максимальный нагрев хоть и допустим для термоэлементов, но сказывается на их работе ухудшением качества и появлением значительной погрешности в показателях.

Технические характеристики и принцип действия

Выбор терморезистора для контролирующего или измерительного механизма проводят по номинальным паспортным или справочным данным. Принцип действия, основные характеристики и параметры термисторов и позисторов похожи. Но некоторые отличия все же существуют.

РТС — элементы оцениваются тремя определяющими показателями: температурной и статической вольт — амперной характеристикой, термическим коэффициентом сопротивления (ТКС).

У термистора список более широкий.

Помимо параметров, аналогичных позистору, показатели следующие:

  • номинальное сопротивление;
  • коэффициенты рассеяния, энергетической чувствительности и температуры;
  • постоянная времени;
  • температура и мощность по максимуму.

Из этих показателей основными, которые влияют на выбор и оценивание термистора, являются:

  • номинальное сопротивление;
  • термический коэффициент сопротивления;
  • мощность рассеяния;
  • интервал рабочей температуры.

Номинальное сопротивление определяется при конкретной температуре (чаще всего двадцать градусов Цельсия). Его значение у современных терморезисторов колеблется в пределах от нескольких десятков до сотен тысяч ом.

Допустима некоторая погрешность значения номинального сопротивления. Она может составлять не более 20% и должна быть указана в паспортных данных прибора.

ТКС зависит от теплоты. Он устанавливает величину изменения сопротивления при колебании температуры на одно деление. Индекс в его обозначении указывает на количество градусов Цельсия либо Кельвина в момент измерений.

Выделение теплоты на детали появляется из-за протекания по ней тока при включении в электрическую цепь. Мощность рассеяния — величина, при которой резистивный элемент разогревается от 20 градусов Цельсия до максимально допустимой температуры.

Интервал рабочей температуры показывает такое её значение, при котором прибор работает длительное время без погрешностей и повреждений.

Принцип действия термосопротивлений основан на изменении их сопротивления под влиянием теплоты.

Происходит это по нескольким причинам:

  • из-за фазового превращения;
  • ионы с непостоянной валентностью более энергично обмениваются электронами;
  • сосредоточенность заряженных частиц в полупроводнике распределяется другим образом.

Термисторы используются в сложных устройствах, которые применяются в промышленности, сельском хозяйстве, схемах электроники автомобилей. А также встречаются в приборах, которые окружают человека в быту — стиральных, посудомоечных машинах, холодильниках и другом оборудовании с контролем температуры.

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:

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

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.

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.

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.

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 .

Вопрос 2. Термокондуктивный индикатор притока. Назначение, принцип работы

Вкачестве чувствительных элементов скважинных термоэлектрических расходомеров обычно используют терморезисторы — резистивные измерительные преобразователи, изменение активного сопротивления которых определяется из­менением интенсивности теплообмена с окружающей средой. Если терморезистор применяют для изучения скорости движения жидких и газообразных сред, то естественной входной величиной является величина сноса тепла, определяющая температуру, а следовательно,, и сопро­тивление терморезистора. Таким образом, от­падает необходимость в предварительном преобразовании из­меряемой величины, и датчик термоанемометра содержит только основной преобразователь — терморезистор.

Чувствительными элементами датчиков элек­трических термометров и термоэлектрических расходомеров служат медные, платиновые, вольфрамовые и полупроводниковые терморезисторы, являющиеся частью из­мерительной схемы и конструкции соответствующего скважинного прибора. Основным конструктивным параметром датчика является его тепловая инерция, характеризующая реак­цию датчика на изменение исследуемой величины и опреде­ляемая временем, в течение которого датчик отреагирует на установленное изменение этой величины. Это время обычно на­зывают постоянной времени датчика. Например, по­стоянная времени датчика термометра численно равна времени, в течение которого датчик, перемещенный из среды с темпера­турой Т1 в среду с температурой Т2, отметит 0,63 разности тем­ператур этих сред. Тепловая инерция датчиков зависит от мно­гих факторов: конструкции чувствительного элемента, теплофизических свойств, температуры и скорости перемещения потока изучаемой среды относительно датчика и т. п.

Конструкция датчика должна обеспечить свободный доступ исследуемой жидкости к чувствительному элементу, защиту его от механических повреждений при перемещении прибора по скважине, а также возможное уменьшение тепловой инерции. Выполнение последнего условия, повышающего точность и про­изводительность исследований, достигается: а) уменьшением массы и теплоемкости терморезистора и увеличением его по­верхности; б) уменьшением массы и теплоемкости корпуса, в котором размещается терморезистор; в) тепловой изоляцией чувствительного элемента от остальных частей скважинного прибора Каждый терморезиетор помещен в медную трубку, заполненную кремнийорганической жидкостью, для уменьшения тепловой инерции.

Терморезисторы, используемые в приборах для измерения температуры, обычно питаются небольшим по величине током, чтобы тепло, выделяемое терморезистором за счет джоулева эффекта, было намного меньше тепла, получаемого от окру­жающей среды. При значительном нагревании терморезистора током его температура определяется режимом теплового равно­весия между подводимым к нему количеством тепла и количест­вом тепла, уходящим в окружающую среду. Если среда нахо­дится в спокойном состоянии, то отдаваемое терморезистором тепло зависит главным образом от теплопроводности среды и в меньшей степени — от естественной конвекции. При движении среды, окружающей терморезистор, преобладает эффект сноса тепла потоком В этом случае температура и сопротивление тер­морезистора определяются в основном скоростью потока окру­жающей среды. На этом принципе строятся приборы для изме­рения скорости движения жидких и газообразных сред — тер­моанемометры или количества прошедшего газа или жидкости — термоэлектрические расходомеры.

Термоэлектрические дебитомеры имеют датчик, представляющий собой подогреваемый ре­зистор. Температура датчика определяется свойством флюида и скоростью потока в скважине. Чем выше скорость потока, тем ниже температура датчика

как выбрать и принцип работы

Всем привет! В этой статье я расскажу о контрольно-измерительной аппаратуре, которая применяется в различных системах для контроля температуры.

Это могут быть различные печи, сушилки и так далее. Здесь я планирую кратко рассказать принципы работы некоторых видов этой аппаратуры, не претендуя при этом на полноту изложения.

Эта статья — некий ликбез по этим устройствам, который включает только основные понятия. Начну с описания работы различных датчиков температуры.

Виды датчиков температуры для отопления

На современном рынке несколько видов датчиков температуры, работа которых отличается по физическим принципам.

Давайте кратко разберемся в том, какие они бывают.

Датчик на основе термосопротивления (терморезистора)

Датчик с терморезистором: принцип работы

Основным элементом такого датчика является терморезистор, через который протекает ток.

При изменении температуры среды сопротивление терморезистора меняется, соответственно изменяются ток и падение напряжения на нем.

Измерительный прибор, к которому подключен такой датчик, на своем входе регистрирует изменения тока или напряжения и выдает результат в градусах Цельсия или Кельвинах.

Существуют 3 основных вида терморезисторов:

  • Низкотемпературные — предназначены для работы при температурах до 170 Кельвинов (-103° С).
  • Среднетемпературные — предназначены для работы в промежутке от 170 до 510 Кельвинов (от -103° С до 237° С).
  • Высокотемпературные — работают на температурах выше 510 Кельвинов.

Датчик температуры на основе термопары

Датчик температуры термопара принцип работы

Для начала дадим определение термопаре. Термопара — два соединенных между собой проводника из различных материалов, между которыми возникает термоэлектрический эффект.

Суть этого эффекта состоит в том, что в замкнутой цепи из разнородных проводников возникает ЭДС, если разные части этой цепи имеют разную температуру.

Величина ЭДС в первом приближении пропорциональна разности температур разных участков термопары.

Если говорить проще, то у термопары два конца: один конец размещен в среде, температуру которой мы измеряем, а другой конец подключен к измерительному прибору.

При разности температур между двумя этими точками возникает ЭДС (электродвижущая сила), которая и регистрируется прибором.

Далее прибор переводит значение ЭДС в температуру на индикаторе.

Датчики температуры на основе термопары называются термоэлектрическими преобразователями

Биметаллическая пластина

Биметаллическая пластина: принцип работы

Это, пожалуй, самый простой температурный датчик. Состоит он из двух металлических пластин, которые изготавливаются из разных металлов.

Применяют их в термостатах на бытовых нагревательных приборах. Например:

  • В утюгах.
  • В электрических чайниках.

При достижении выставленной температуры контакт смыкается или размыкается. Таким образом реализуется защита от перегрева.

Капиллярный датчик температуры

Капиллярный датчик температуры: принцип работы

Такой тип датчиков часто применяют в термостатах для электрических котлов и водонагревателей.

Принцип его работы состоит в следующем:

На одном конце капилляра расположен баллон заполненный жидкостью или газом, а на другом конце расположена мембрана, размыкающая контакты реле.

При нагревании жидкость или газ внутри баллона начинают расширяться.

Давление внутри повышается и мембрана начинает сильнее давить на контакт. В определенный момент контакт размыкается.

Очень дешевый и надежный способ регулировать температуру. Погрешность таких термостатов не превышает 4 градуса Цельсия.

Теперь переходим к рассмотрению приборов, к которым подключаются все эти датчики. Начнем с наиболее распространенного вида этих приборов — термостатов.

Термостат для отопления: принцип работы

Для начала дадим определение термостату.

Термостат — устройство, предназначенное для поддержания постоянной температуры.

Каждый термостат обладает гистерезисом — разницей между температурой включения и температурой выключения термостата.

Обычно, величина гистерезиса составляет несколько градусов. Например, у вашего водонагревателя термостат с гистерезисом в 4 градуса.

Это значит, что при установленной температуре выключения в 75 градусов температура включения будет равна 71 градус Цельсия.

Термостаты бывают следующих видов:

Штыревой термостат
  • Механические (штыревые) — принцип работы основан на температурном расширении металлического штыря, который замыкает или размыкает контакты. Используется чаще всего в водонагревателях. Обладает высокой надежностью и долговечностью.
  • Термостат с капиллярным датчиком. Принцип его работы описан выше, поэтому не буду повторяться. Читайте соответствующий абзац в датчиках.
  • Электронный термостат — печатная плата с микросхемами, которой подключен датчик температуры (термопара или термосопротивление). Эта печатная плата управляет питанием нагревательных элементов при помощи запрограммированного в нее алгоритма. Этих алгоритмов может быть несколько, что позволяет реализовать несколько устройств в одном. Надежность и долговечность таких приборов меньше, чем у описанных выше, но их функционал гораздо шире.
Электронный термостат

На этом пока остановимся. Если будет интересно, предлагаю вам прочитать статью про комнатные термостаты. В ней описан принцип экономии энергии при их использовании.

А также весьма полезной для вас будет статья про подключение комнатного термостата к газовому котлу.

Термометры и пирометры: принцип работы

Всем известно, что термометр предназначен для измерения температуры какой-либо среды.

Этой средой может быть воздух в комнате, теплоноситель внутри котла или температура тела человека.

Существуют специальные термометры для измерения температуры блюд в ресторанах. В общем, везде, где нужно знать температуру используются термометры.

Они бывают следующих видов:

Биметаллические термометры — часто используются в системах отопления.

Не отличаются высокой точностью, зато недорого стоят и долго служат. Внутри них расположена биметаллическая спираль, которая отклоняет стрелку.

Биметаллический термометр

Жидкостные термометры — знакомы всем с детства. Внутри них располагается узкая трубка и баллон со спиртом или ртутью.

Жидкость при нагревании расширяется и поднимается вверх по трубке, а при охлаждении сжимается и спускается вниз.

Температура в градусах отложена на шкале вдоль трубки. Пусть химики не ругаются громко, я знаю что ртуть это металл, а спирт это жидкость. Я объединил их в один вид для простоты изложения.

Жидкостный (ртутный) термометр

Полупроводниковые термометры — датчиком температуры в них является терморезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.

Полупроводниковый термометр

Если говорить про системы отопления, то в них сейчас чаще всего применяются или биметаллические или полупроводниковые термометры.

Жидкостный термометр будет точнее, но с ним больше проблем. Его легко разбить, а если он ртутный то это создаст угрозу отравления людей. Теперь давайте поговорим о том, что такое пирометр.

Что такое пирометр?

Пирометр — прибор для бесконтактного определения температуры объектов.

Современные пирометры определяю температуру объектов по их инфракрасному излучению, а раньше температуру определяли по цвету свечения объекта, сравнивая его с некоторым эталоном. Точность была, конечно, гораздо ниже чем сейчас.

С помощью пирометра удобно измерять температуру сильно разогретых объектов, к которым нет возможности подойти близко.

Также при помощи пирометров люди ищут трубы отопления замурованные внутри стен. Хотя это лучше делать при помощи специального тепловизора.

Температуру маленьких объектов с помощью пирометра нужно измерять с небольшого расстояния, иначе из-за оптического разрешения прибора вы получите не температуру объекта, а некоторую «среднюю температуру по больнице», которая может серьезно отличаться от температуры исследуемого объекта.

Разрешение пирометра всегда указывается в его технических характеристиках.

Для удобства пирометры оборудуют лазерной указкой, которая упрощает наведение на объект.

Подведем итоги

Температура — важный параметр для многих систем.

Например, в системах отопления отсутствие контроля температуры может привести к закипанию и котла и даже его взрыву.

Контроль температуры помогает экономить электроэнергию, которую затрачивает электрический котел.

Термостат котла может держать систему отопления в режиме максимальной экономии энергии (режим защиты от размораживания).

В общем, знать и контролировать температуру важно и полезно. Советую этим не пренебрегать, на этом пока что все. Жду ваших вопросов по теме статьи.

8.2.1.      Принцип действия позисторов | Электротехника

Позистор – это полупроводниковый терморезистор с положительным темпера­турным коэффициентом сопротивления.

В массовом производстве позисторы делают на основе кера­мики из титаната бария. Титанат бария BaTiO3 – диэлектрик с удельным сопротивлением при комнатной температуре 1010…1012 Ом.см, что значительно превышает удельное сопротивление полупровод­ников. Если же в состав керамики из титаната бария ввести примеси редкоземельных элементов (лантана, церия или др.) либо других элементов (ниобия, тантала, сурьмы, висмута и т.п.), имеющих валентность, большую, чем у титана, и ионный радиус, близкий к радиусу иона титана, то это приведет к уменьшению удельного сопротивления до 10…102 Ом.см, что соответствует удельному сопротивлению полупроводниковых материалов.

Полупроводниковый титанат бария об­ладает аномальной температурной зависимостью удельного со­противления: в узком диапазоне температур при нагреве выше точки Кюри удельное сопротивление полупроводникового титаната бария увеличивается на несколько порядков.

Механизм электропроводности по­лупроводникового титаната бария при наличии примесей можно представить следующим образом. Примесь редко­земельного элемента (например, лан­тана) замещает в узле кристалличе­ской решетки барий. Часть атомов ти­тана, поддерживая электрическую нейтральность всего кристалла, захва­тывает лишние валентные электроны лантана, имеющего большую валент­ность, чем валентность бария. Захва­тываемые электроны, находясь в ква­зиустойчивом состоянии, легко переме­щаются под действием электрического поля и обусловливают электропроводность материала.

В полупроводниковом тита­нате бария существуют четырехвалентные и трехвалентные ионы титана. Между разновалентными ионами титана может происхо­дить обмен электронами. При этом каждый ион титана стано­вится то трех-, то четырехвалентным. Этот процесс является причиной электропроводности титаната бария.

Появление полупроводниковых свойств в ионных кристаллах под влиянием примесей наблюдается так­же и для оксида никеля. Полупро­водники, изготовляемые подобным методом, иногда называют полупро­водниками с управляемой валент­ностью.

Технология изготовления позисторов аналогична технологии изготовления изделий из других керамических материалов. После смешивания исходных компонен­тов и веществ, содержащих примесные элементы, проводят первич­ный обжиг этой смеси при температуре около 1000 °С. Полученную твердую массу измельчают, а затем формуют заготовки. Вторичный обжиг производят при тем­пературе 1300…1400 °С.

В результате, резистивный слой позистора состоит из большого числа контактирующих между

собой зерен или крис­таллитов полупроводникового титаната бария. Сопротивление позистора зависит от сопротивлений обедненных поверхностных слоев на зернах. Высота поверх­ностных потенциальных барьеров оказывается малой при темпе­ратурах ниже точки Кюри, когда в зернах существует спонтанная поляризация и материал обладает очень большой диэлектрической   проницаемостью.

При температурах, больших точки Кюри, титанат бария претерпевает фазовое превращение из сегнетоэлектрического в параэлектрическое со­стояние. При этом пропадает спон­танная поляризация, резко умень­шается диэлектрическая проницае­мость, растет высота поверхностных потенциальных барьеров на зернах и увеличивается со­противление позистора (рис. 8.3).

Участок роста сопротивления зависит от точки Кюри керамики.  Точка Кюри титаната ба­рия может быть смещена в сторону низких температур путем частичного замещения бария стронцием. И на­оборот, точка Кюри может быть сме­щена в сторону больших температур частичной заменой бария свинцом.

Уменьшает точку Кюри и частичная замена титана цирконием, оловом или самарием. Такое регулирование позволяет создавать позисторы, у которых положительный температурный коэффи­циент сопротивления наблюдается в разных диапазонах темпе­ратур.

Иногда для создания позисторов используют монокристаллические кремний, германий и другие полупроводниковые материалы. Принцип действия таких позисторов основан на уменьшении подвижности носителей заряда с увеличением температуры

PTC терморезисторный зонд

В этой статье от нашей поддержки мы представим принципы работы этих термисторов и подробно рассмотрим различные типы существующих датчиков. Принцип действия заключается в следующем. Терморезистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) представляет собой термочувствительный полупроводниковый резистор, сопротивление которого увеличивается с ростом температуры.


Существует два типа термисторных датчиков PTC.

— Линейные терморезисторные датчики PTC для измерения температуры
— Нелинейные термисторные датчики PTC для контроля превышения пороговых значений температуры


Линейный терморезисторный датчик PTC:

Резисторы с кремнием имеют довольно равномерный положительный температурный коэффициент (около + 0,77% / C) в большей части своего рабочего диапазона, часто используемый для измерения температуры и температурной компенсации.

Нелинейный терморезисторный датчик PTC:

Изготовлен из легированной поликристаллической керамики на основе титанита бария (основной материал BaTio3). Сопротивление сильно возрастает при температуре Кюри. Используется для :

— защита от перегрузки

— защита от сверхтоков

— защита от перегрева

— саморегулирующийся обогрев

— запуск двигателя

— прогрессивный запуск освещения и т. д.


Датчик температуры с кремниевым термистором PTC

Силиконовые линейные PTC-термисторы GUILCOR. Эти датчики температуры заключены в стекло с внутренним элементом, эквивалентным следующим элементам KTY84 KTY83 KTY81, R25 600, 1000, 2000 Ом. Поскольку сопротивление увеличивается с повышением температуры по линейности, кремниевые датчики температуры демонстрируют отказоустойчивую работу при перегреве системы. Кроме того, кремний по своей природе стабилен с очень длительным сроком службы, что широко применяется для обнаружения и контроля температуры в приводах и двигателях.


Терморезисторный датчик температуры PTC для защиты двигателя

Эти термисторы с ПТКС имеют экспоненциально увеличивающееся сопротивление по мере приближения к точке Кюри. Они подходят для контроля температурных пределов.

Например:

— Включить вентилятор при достижении определенной температуры.

— для обнаружения перегрева обмоток в электродвигателях, катушках, трансформаторах, оборудовании, машинах и т. Д.



Ищете информацию о линейных и нелинейных датчиках PTC? Перейти прямо на специальную страницу!

Что такое термистор двигателя

Термистор – характеристика и принцип действия

Главная страница » Термистор – характеристика и принцип действия

Термистор (терморезистор) – твердотельный электронный элемент, внешне напоминающий постоянный резистор, но обладающий выраженной температурной характеристикой. Этот вид электронных приборов, как правило, используются для изменения аналогового выходного напряжения с учётом изменения окружающей температуры. Другими словами – электрические свойства термистора и принцип действия напрямую связаны с физическим явлением — температурой.

Характеристика электронного элемента

Термистор — термочувствительный полупроводниковый элемент, изготовленный на основе полупроводниковых оксидов металлов. Обычно имеет форму диска или шара с металлизированными или соединительными выводами.

Такие формы позволяют изменять резистивное значение пропорционально малым изменениям температуры. Для стандартных резисторов изменение сопротивления от нагрева видится нежелательным явлением.

Но этот же эффект видится удачным при построении многих электронных схем, требующих определения температуры.

Таким образом, будучи нелинейным электронным устройством с переменным сопротивлением, терморезистор успешно подходит для работы в качестве терморезистора-датчика. Такого рода датчики широко применяют для контроля температуры жидкостей и газов.

Выступая твердотельным устройством, изготовленным на основе высокочувствительных оксидов металлов, терморезистор работает на молекулярном уровне.

Валентные электроны становятся активными и воспроизводят отрицательный ТКС либо пассивными и тогда воспроизводят положительный ТКС.

В результате электронные приборы – термисторы, демонстрируют очень хорошую воспроизводимую резистивность, сохраняя эксплуатационные характеристики, позволяющие продуктивно работать в диапазоне температур до 200ºC.

Применение терморезисторов на практике

Базовым направлением применения, в данном случае, являются резистивные температурные датчики. Однако эти же электронные элементы, принадлежащие семейству резисторов, можно успешно использовать включенными последовательно с другими компонентами или устройствами.

Простые схемы включения терморезисторов, показывающие работу приборов в качестве температурных датчиков — своеобразных преобразователей напряжения за счёт изменения сопротивления

Такая схема включения позволяет контролировать ток, протекающий через компонент. Таким образом, термисторы, по сути, выступают ещё и токоограничителями.

Производятся термисторы разного типа, на основе различных материалов и отличаются по размерам в зависимости от времени отклика и рабочей температуры.

Существуют герметичные модификации приборов, защищённые от проникновения влаги. Есть конструкции под высокие рабочие температуры и компактные по размерам.

Следует выделить три наиболее распространенных типа терморезисторов:

Работают приборы в зависимости от изменения температуры:

  1. На уменьшение резистивного значения.
  2. На увеличение резистивного значения.

То есть существует два типа приборов:

  1. Обладающие отрицательным ТКС (NTC).
  2. Обладающие положительным ТКС (PTC).

Отрицательный коэффициент ТКС

NTC-термисторы с отрицательным ТКС уменьшают собственное резистивное значение по мере увеличения внешней температуры. Как правило, именно эти приборы чаще выступают датчиками температуры, поскольку идеально подходят практически к любому типу электроники, где требуется контроль температуры.

Относительно большой отрицательный отклик термистора NTC означает, что даже небольшие изменения температуры способны значительно изменить электрическое сопротивление прибора. Этот фактор делает модели NTC идеальными датчиками точного измерения температур.

Схема калибровки (проверки) терморезистора: 1 — источник питания; 2 — направление тока; 3 — испытуемый электронный элемент термистор; 4 — калибровочный микроамперметр

Терморезисторы NTC, снижающие сопротивление с повышением температуры, по исполнению доступны с различными базовыми сопротивлениями. Как правило, характеристика привязывается к базовым сопротивлениям при комнатной температуре.

Например: 25ºC берётся за контрольную (базовую) температурную точку. Отсюда выстраиваются значения приборов, допустим, следующих номиналов:

Другой важной характеристикой является значение «В». Величина «В» представляет собой постоянную константу, которая определяется керамическим материалом, из которого изготовлен термистор.

Этой же константой определяется градиент кривой резистивного отношения (R/T) в определенном температурном диапазоне между двумя температурными точками.

Каждый материал термистора имеет различную материальную константу и, следовательно, индивидуальную кривую отношения сопротивления и температуры.

Так, константа «B» определяет одно резистивное значение при базовой T1 (25ºС), и другое значение при Т2 (например, при 100ºC).

Следовательно, значение B определит постоянную константу материала термистора, ограниченную диапазоном T1 и T2:

B * T1 / T2 (B* 25 / 100)

p.s. значения температуры в расчётах берутся в градуировке Кельвина.

Отсюда вытекает, что имея значение «В» (из характеристики производителя) конкретного прибора, электронщику останется только создать таблицу температур и сопротивлений, чтобы построить подходящий график при помощи следующего нормированного уравнения:

где: T1, T2 – температуры в градусах Кельвина; R1, R2 – сопротивления при соответствующих температурах в Омах.

Так, например, термистор NTK, обладающий сопротивлением 10 кОм, имеет значение «В» равным 3455 в рамках температурного диапазона 25 — 100ºC.

Очевидный момент: термисторы экспоненциально меняют сопротивление с изменениями температуры, поэтому характеристическая кривая приборов нелинейная. Чем больше контрольных точек устанавливаются, тем точнее получается кривая.

Применение термистора в роли активного датчика

Поскольку прибор является активным типом датчика, для работы требуется сигнал возбуждения. Любые изменения сопротивления в результате изменения температуры преобразуются в изменение напряжения.

Промышленностью выпускаются термисторы разного исполнения, в том числе высокоточные, надёжно защищённые для применения в системах высокого уровня

Самый простой способ добиться подобного эффекта — использовать термистор как часть схемы делителя потенциала, как показано на рисунке ниже. Постоянное напряжение подаётся в цепь резистора и терморезистора.

К примеру, используется схема, где термистор 10 кОм включен последовательно с резистором 10 кОм. В этом случае выходное напряжение при базовой Т = 25ºC составит половину напряжения питания.

Таким образом, схема делителя потенциалов является примером простого преобразователя сопротивления в напряжение. Здесь сопротивление термистора регулируется температурой с последующим формирования величины выходного напряжения, пропорциональной температуре.

Простыми словами: чем теплее корпус термистора, тем ниже напряжение на выходе.

Между тем, если изменить положение последовательного резистора, RS и термистора RTH, в этом случае уровень выходного напряжения изменится на противоположный вектор. То есть теперь чем больше нагреется термистор, тем выше будет уровень выходного напряжения.

Использовать термисторы допускается и как часть базовой конфигурации с использованием мостовой схемы. Связью между резисторами R1 и R2 устанавливается опорное напряжение до требуемого значения. Например, если R1 и R2 имеют одинаковые значения сопротивления, опорное напряжение равно половине напряжения питания (V/2).

Схема усилителя, построенная с использованием этой мостовой схемы с термозондом, может выступать в качестве высокочувствительного дифференциального усилителя или в качестве простой схемы запуска Шмитта с функцией переключения.

Включение терморезистора в мостовую схему: R1, R2, R3 -обычные постоянные резисторы; Rт — термистор; А — измерительный прибор микроамперметр

Существует проблема, связанная с прохождением тока через термистор (эффект «самонагрева»). В таких случаях рассеиваемая мощность I 2 R достаточно высока и создаёт больше тепла, чем способен рассеять корпус прибора. Соответственно, это «лишнее» тепло влияет на резистивное значение, что приводит к ложным показаниям.

Одним из способов избавления от эффекта «самонагрева» и получения более точного изменения сопротивления от влияния температуры (R/T), видится питание термистора от постоянного источника тока.

Термистор как регулятор пускового тока

Приборы традиционно используются в качестве резистивных чувствительных к температуре преобразователей. Однако сопротивление термистора изменяется не только под влиянием окружающей среды, но также изменения наблюдаются от протекающего через прибор электротока. Эффект того самого «самонагрева».

Разное электрооборудование на индуктивной составляющей:

подвергается чрезмерным пусковым токам при первом включении. Но если в цепь последовательно включить термистор, можно эффективно ограничивать высокий начальный ток. Такое решение способствует увеличению срока службы электрооборудования.

Терморезисторы с низким ТКС (при 25°C) обычно используются для регулирования пускового тока. Так называемые ограничители тока (перенапряжения) меняют сопротивление до очень низкого значения при прохождении тока нагрузки.

В момент первоначального включения оборудования пусковой ток проходит через холодный термистор, резистивное значение которого достаточно велико. Под воздействием тока нагрузки термистор нагревается, сопротивление медленно уменьшается. Так осуществляется плавная регулировка тока в нагрузке.

Термисторы NTC достаточно эффективно обеспечивают защиту от нежелательно высоких пусковых токов. Преимущественной стороной здесь является то, что этот тип приборов способен эффективно обрабатывать более высокие пусковые токи по сравнению с резисторами стандартного образца.

Источник

Что такое терморезистор, его схемное обозначение, разновидности и применение

Основу современной слаботочной и силовой электроники образуют различные полупроводниковые приборы, параметры которых сильно меняются даже при небольших вариациях температуры. С учетом это особенности разработчик вынужден применять в электронных приборах различные схемы термостабилизации.

Наибольшее распространение получили два пути решения этой задачи, довольно часто комбинируемые друг с другом. Речь идет о введение глубокой отрицательной обратной связи и прямая блокировка изменения характеристик при росте или падении температуры. Для реализации последней схемы необходим элемент, какая-либо электрическая характеристика которого заметно и предсказуемо меняется при изменениях температуры.

Конструкция термистора

Известно, что температурная характеристика сопротивление любого резистора линейна и описывается следующим соотношением:

где Ro – сопротивление элемента при 20°С, α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Считается, что качественный резистор общего назначения должен иметь минимальное значение α, так как это упрощает создание электронных схем за счет меньшего дрейфа их параметров при изменении окружающей температуры.

Термистор отличается от обычного резистора тем, что у него ТКС увеличен на порядок и более. Для достижения этого свойства рабочее тело термистора формируют спеканием порошковых окислов переходных металлов и двоичных соединений полупроводников.

Исполнение и разновидности терморезисторов

Согласно общей классификации электронных компонентов термистор – это классический двухполюсник. Имеет два вывода, используемых для установки в схему. Достаточно часто по своему внешнему виду заметно отличается от обычных резисторов, что исключает ошибки при сборке схем. На рисунке 1 приведен пример исполнения термисторов, иллюстрирующий это свойство.

В зависимости от конструктивного исполнения различают терморезисторы с прямым и косвенным нагревом.

В первом случае сопротивление рабочего тела элемента непосредственно определяется протекающим через него током, а также температурой окружающего воздуха. В случае применения косвенного нагрева сопротивление терморезистора меняет дополнительный нагреватель, не имеющий с ним прямой электрической связи.

Температурная характеристика

Сопротивление терморезистора по-разному меняется при увеличении температуры рабочего тела. У части компонентов, обозначаемый как NTC- термисторы, сопротивление падает по мере роста температуры (N = negative, т.е. отрицательный ТКС). PTC-термистор, более известный как позистор, за счет положительного ТКС демонстрирует рост сопротивления при увеличении температуры.

На рисунке 2 приведено схемное обозначение разновидностей термисторов.

Области применения

Наибольшую популярность на практике получило использование термисторов в двух типовых областях.

Первый из них – применение этого компонента в качестве чувствительного элемента схем термостабилизации, в которых он выполняет функции термометра. В ряде случаев непосредственно воздействует на контролируемую схему в нужном направлении, стабилизируя ее характеристики в широком диапазоне изменения температур. Пример такой схемы показан на рисунке 3.

Вторая область – использование термисторов для прямого управления током, когда его включают последовательно с нагрузкой. В варианте позистора элемент ограничивает максимальный протекающий ток. При отрицательном ТКС термистор берет на себя функции пускового реле, обеспечивая дополнительное увеличение тока в момент запуска.

Источник

Зашита асинхронных электродвигателей от перегрева традиционно реализуется на основе, тепловой токовой защиты. В подавляющем большинстве двигателей, находящихся в эксплуатации, используется тепловая токовая защита, которая недостаточно точно учитывает фактические температурные режимы работы электродвигателей, а также его температурные постоянные времени.

В косвенной тепловой защите асинхронного электродвигателя биметаллические пластины включают в цепи питания статорных обмоток асинхронною электродвигателя, а при превышении максимально допустимого тока статора, биметаллические пластины, нагреваясь, отключают питание статора от источника электроэнергии.

Недостатком этого метода является то, что защита реагирует не па температуру нагрева обмоток статора, а на количество выделенного тепла без учета времени работы в зоне перегрузок и реальных условий охлаждения асинхронного электродвигателя. Это не позволяет в полной мере использовать перегрузочную способность электродвигателя и снижает производительность оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме из-за ложных отключений.

Сложность конструкции тепловых реле, недостаточно высокая надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру защищаемого объекта. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

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

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

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

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

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

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.

Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.

Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Источник

Принцип работы термистора

— Inst Tools

Термисторы

Термисторы — это чувствительные к температуре полупроводники, которые демонстрируют большое изменение сопротивления в относительно небольшом диапазоне температур. Существует два основных типа термисторов: положительный температурный коэффициент (PTC) и отрицательный температурный коэффициент (NTC). Термисторы NTC демонстрируют характеристику сопротивления, падающую с повышением температуры. Чаще всего они используются для измерения температуры.

Термистор аналогичен RTD, но вместо металла используется полупроводниковый материал . Термистор представляет собой твердотельное устройство и имеет большую чувствительность , чем RTD. В отличие от RTD, характеристика термостойкости термистора нелинейная и не может быть охарактеризована одним коэффициентом. Кроме того, в отличие от RTD, сопротивление термистора уменьшается на с повышением температуры.

Термисторы

нельзя использовать для измерения высоких температур по сравнению с RTD. Фактически максимальная рабочая температура иногда составляет всего 100 или 200 ° C.

Производители обычно предоставляют данные сопротивления-температуры в виде кривых, таблиц или полиномиальных выражений. Линеаризация корреляции между сопротивлением и температурой может быть выполнена с помощью аналоговых схем или математических расчетов с использованием цифровых вычислений. Типичная схема термистора показана ниже.

Из принципиальной схемы видно, что это простой делитель напряжения. R s — какой-то фиксированный (питающий) резистор. R s и напряжение питания V s можно отрегулировать для получения желаемого диапазона выходного напряжения V o для заданного диапазона температур.

Преимущества: Большое изменение сопротивления в зависимости от температуры, быстрое время отклика, хорошая стабильность, высокое сопротивление устраняет трудности, вызванные сопротивлением выводов, низкая стоимость и взаимозаменяемость

Недостатки: Нелинейный, ограниченный диапазон рабочих температур, может быть неточность из-за перегрева, требуется источник тока.

Кривая зависимости сопротивления от температуры

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

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

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

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.

Термистор — это сокращение от «термистор».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 можно запечатать 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

Характеристики зависимости сопротивления от температуры термистора

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. 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, для увеличения чувствительности термисторов также используется мостовая схема.

Типы термисторов

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

В приближении порядка 1 -го порядка изменение сопротивления равно температурному коэффициенту сопротивления 1-го порядка -го порядка 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, чтобы они также проявляли 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.

Температурное сопротивление силистора и тип 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, устройство 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 PTC будет большого размера, и, следовательно, сопротивление устройства будет возрастать по мере протекания 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 две группы.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, которые чаще всего используются в промышленности, — это термисторы шарикового типа. В соответствии с формой и методами производства термисторы с шариками можно снова разделить на голые шарики, шарики с стеклянным покрытием, шарики повышенной прочности, шарики в стеклянных корпусах и многие другие.

Еще одна группа термисторов NTC — это с металлизированными контактами. Эти термисторы могут быть установлены 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, используемой в автомобильных двигателях.Эта информация отправляется обратно водителю косвенными способами.

Сравнение термисторов PTC и NTC

Термистор, сокращенно ТЕРМОЧувствительный РЕЗИСТОР.

PTC, сокращенно от «Положительный температурный коэффициент».
NTC, сокращенно от отрицательного температурного коэффициента.

Сопротивление термистора PTC увеличивается с ростом температуры. Сопротивление термистора
NTC уменьшается с повышением температуры.

Основной материал термистора PTC BaTio3, основным материалом термистора NTC является Mn, Ni, Cu.

Термистор

PTC в основном применяется для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания, защиты связи, задержки времени плавного переключения освещения, запуска двигателя, измерения температуры и защиты, саморегулирования нагрева и т. Д.

Термистор

NTC в основном применяется для ограничения пускового тока, измерения температуры, температурной компенсации, контроля температуры и т. Д.

Также читайте: Принцип работы RTD

Термистор: основы, принцип работы, типы и применение

Термистор — это датчик температуры, изготовленный из полупроводникового материала, который демонстрирует большое изменение сопротивления по сравнению с крошечным низким изменением температуры.Термисторы недорогие, прочные, надежные и быстро срабатывают. Из-за этих качеств термисторы используются для простых измерений температуры, но не для высоких температур. Термистор прост в использовании, дешев, долговечен и предсказуемо реагирует на изменение температуры. Термисторы в основном используются в цифровых термометрах и бытовой технике, такой как холодильники, духовки и т. Д. Стабильность, чувствительность и постоянная времени — заключительные свойства термисторов, которые делают эти термисторы прочными, портативными, экономичными, чувствительными и лучшими для измерения температуры в одной точке.Термисторы доступны в различных формах, таких как стержень, диск, буртик, шайба и т. Д. В этой статье дается обзор принципа работы термистора и его применения.

Что такое термистор и как он работает?

Термистор — недорогой и легко доступный термочувствительный резистор, принцип работы термистора таков, его сопротивление зависит от температуры. При изменении температуры сопротивление термистора изменяется предсказуемым образом. Преимущества использования термистора — точность и стабильность.

Типы термисторов

Термисторы подразделяются на два типа, например:

  • Термисторные элементы
  • Термисторные зонды

Термисторные элементы

Термисторные элементы являются простейшими формами термисторов, они обычно используются, когда пространство очень ограничено. ограничено. OMEGA предлагает широкий выбор термисторных элементов, которые различаются не только по форм-фактору, но и по сопротивлению и температурным характеристикам. Поскольку термисторы нелинейны, устройство, используемое для считывания температуры, должно линеаризовать показания.

Термисторные зонды

Автономный термисторный элемент сравнительно хрупкий и не может быть размещен в суровых условиях. OMEGA предлагает термисторные зонды, которые представляют собой элементы термистора, закрепленные в металлических трубках. Термисторные зонды гораздо больше подходят для промышленных сред, чем термисторные элементы.

Простая принципиальная схема пожарной сигнализации с использованием термистора

Эта простая схема пожарной сигнализации основана на термисторе, и обнаружение пожара возможно через эту схему.

  • Эта схема очень полезна в системах домашней безопасности.
  • Эта схема работает на основе принципа переключаемости транзистора
  • Термистор и резистор R1 образуют делитель потенциала n / w для управления транзистором
  • Полупроводники, используемые для термисторов, чувствительны к температуре
  • Транзистор переключается ВКЛ по падению напряжения на резисторе R1.
  • Предположим, что температура атмосферы составляет около 25 ° C, затем сопротивление термистора изменяется, затем напряжение на термисторе изменяется в соответствии с принципом закона Ома V = IR.
  • Когда напряжение на резисторе R1 низкое, этого недостаточно для включения транзистора.
  • Когда температура увеличивается, сопротивление термистора уменьшается, так что падение на резисторе R1 увеличивается, что включает транзистор.
  • Когда транзистор включен, ток от Vcc начинает течь через зуммер 6 В, который издает звуковой сигнал. Диод используется для обеспечения однонаправленной проводимости, а конденсатор устраняет внезапные переходные процессы с термистора.

Температуру термистора можно рассчитать по измеренному сопротивлению с помощью уравнения Стейнхардта-Харта.

1 / T = A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3
Где, R в W и T в oK

В приведенном выше уравнении A, B и C равны константы, которые могут быть определены из экспериментальных измерений сопротивления. Вот несколько точек данных для типичного термистора

Используя эти три значения, мы можем получить три уравнения для A, B и C.

(1/273) = A + B ln (16330) + C (ln (16330)) 3

(1/298) = A + B ln (5000) + C (ln (5000)) 3

(1/323) = A + B ln (1801) + C (ln (1801)) 3

Эти уравнения можно решить и рассчитать для A, B, C
A = 0,001284
B = 2,364x 10-4
C = 9,304x 10-8

Используя эти значения, вы можете рассчитать температуру и обратную величину, и мы получим график сопротивления по шкале Кельвина

График сопротивления по шкале Кельвина

Расчет температуры по сопротивлению

Если у вас есть значение сопротивления, вы можете найти температуру, используя приведенное выше уравнение Стейнхардта-Харта.

1 / T = A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3

Из приведенного выше уравнения мы можем рассчитать температуру

T = 1 / [A + B * ln (R) + C * (ln (R)) 3]

Тестирование термистора

Это всего лишь образец теста термистора. Мультиметр должен находиться в режиме сопротивления. Две клеммы мультиметра должны быть подключены к двум клеммам термистора.

Испытание термистора

Здесь нам не нужно заострять внимание на полярности. Теперь нагрейте термистор, поднося к нему нагретое жало паяльника. Теперь вы можете плавно наблюдать за изменением показаний мультиметра в зависимости от того, какой термистор тестируемый — PTC или NTC.

В случае неисправных термисторов необходимо соблюдать следующие правила.

  • Изменение показаний термистора никогда не будет плавным
  • Для короткого термистора показание счетчика всегда будет нулевым, тогда как в открытом термисторе показание счетчика всегда будет бесконечным.
Применение термисторов
  • Термистор используется для измерения температуры.
  • Термистор используется в качестве компонента электрической цепи.
  • Для компенсации температуры
  • Защита цепи
  • Регулировка напряжения
  • Задержка времени и регулировка объема.
  • Термисторы используются в автомобильной промышленности
  • Приборы и связь
  • Бытовая электроника
  • Обработка и обработка пищевых продуктов
  • Промышленная электроника
  • Медицинская электроника
  • Военная и аэрокосмическая промышленность

объяснил два проекта как приложение.

Нагрузка с контролируемой температурой с помощью термисторного датчика

Основная цель этого проекта — разработать схему для автоматического управления нагрузкой с использованием термисторного датчика с фиксированным температурным пределом. Когда температура превышает установленный предел, включается лампа, чтобы довести температуру до нормального значения. Благодаря автоматическому включению нагрузки, эта система не требует вмешательства человека для соблюдения температуры нагрузки.

Термистор с отрицательным коэффициентом полезного действия используется с операционным усилителем для активации реле в случае превышения температуры. выходит за пределы диапазона.Термистор обычно используется вместо различных датчиков температуры, поскольку они экономичны.

Но большинство их характеристик сопротивления в зависимости от температуры чрезвычайно нелинейны и требуют корректировки для приложений, требующих линейного отклика. Изменение температуры изменит входные параметры операционного усилителя. Операционный усилитель выдает размыкание для включения реле и включения / выключения лампы через его контакты.

В дальнейшем этот проект может быть развит с использованием цифрового датчика температуры вместо аналогового.Таким образом мы можем повысить точность системы контроля температуры.

Промышленный контроллер температуры

Основная цель этого проекта промышленного контроллера температуры — контролировать температуру любого устройства в промышленности. Температура может отображаться на ЖК-дисплее в диапазоне от –55 ° C до + 125 ° C. Микроконтроллер 8051 — это сердце схемы, которая контролирует все функции. В качестве датчика температуры используется микросхема DS1621. Эта ИС обеспечивает 9-битные показания температуры, эти показания определяют контроль температуры устройства.Заданные пользователем настройки температуры сохраняются в памяти EPROM через микроконтроллер.

Настройки максимальной и минимальной температуры вводятся в микроконтроллер через набор переключателей, которые хранятся в EEPROM -24C02. Максимальные и минимальные настройки предназначены для разрешения любого необходимого гистерезиса. Сначала используется кнопка Set, затем установка температуры с помощью INC, а затем кнопка ввода.

Аналогично для кнопки DEC. Реле управляется микроконтроллером через драйвер транзистора.Контакт реле используется для нагрузки (лампы) в цепи. Для нагрузки нагревателя большой мощности может использоваться контакт, катушка которого приводится в действие контактами реле вместо лампы, как показано.

Таким образом, это все о термисторе, принципе работы термистора, его типах и областях применения, они используются для различных приложений измерения температуры. Надеюсь, что характеристики термистора и его применение, в дополнение к этому, могли бы дать вам лучшее и полное понимание темы.Пожалуйста, напишите свои предложения и комментарии в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, зачем нужна схема делителя потенциала термисторов?

Термистор: конструкция, принцип работы, типы и применение — датчики и преобразователи

Термистор или просто Therm ally Sensitive Res istor — это датчик температуры, который работает по принципу изменения сопротивления в зависимости от температуры. Они сделаны из полупроводниковых материалов.Условное обозначение термистора показано на рисунке.

Конструкция термистора

Термистор изготовлен из оксидов металлов, таких как никель, марганец, кобальт, медь, уран и т. Д. Он доступен в различных формах и размерах. Обычно для конфигураций используются тип диска, тип борта и тип стержня.

Термистор дискового типа и термистор стержневого типа используются, когда требуется большее рассеивание мощности. Термистор стержневого типа имеет высокую пропускную способность.

Самым маленьким термистором в этих конфигурациях является термистор шарикового типа. его диаметр не превышает 0,15 мм. Измерительный элемент обычно заключен в стеклянный зонд. Обычно используется для измерения температуры жидкостей.

Принцип работы термистора

Термистор работает по простому принципу изменения сопротивления при изменении температуры. При изменении температуры окружающей среды термистор начинает самонагревать свои элементы.значение его сопротивления изменяется в зависимости от этого изменения температуры. Это изменение зависит от типа используемого термистора. Температурные характеристики сопротивления различных типов термисторов приведены в следующем разделе.

Типы термисторов

Доступны два основных типа термисторов: NTC и PTC.

NTC Термистор

NTC означает отрицательный температурный коэффициент. Это керамические полупроводники с высоким отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.Сопротивление NTC будет уменьшаться с увеличением температуры нелинейным образом.

Условные обозначения термисторов NTC и PTC показаны на следующем рисунке.

Термистор PTC

Термисторы PTC представляют собой резисторы с положительным температурным коэффициентом и изготовлены из поликристаллических керамических материалов. Сопротивление PTC будет увеличиваться с увеличением температуры нелинейным образом. Термистор PTC показывает только небольшое изменение сопротивления в зависимости от температуры, пока не будет достигнута точка переключения (T R ).

Характеристики термостойкости NTC и PTC показаны на следующем рисунке.

Преимущества термисторов

  • Дешевле.
  • Более чувствительный, чем другие датчики.
  • Быстрый ответ.
  • Маленький размер.

Недостатки термисторов

  • Ограниченный диапазон температур.
  • Корреляция отношения сопротивления к температуре нелинейна.
  • Неточное измерение может быть получено из-за эффекта самонагрева.
  • Хрупкий.

Применение термисторов

Применение термистора NTC

  • Цифровые термостаты.
  • Термометры.
  • Мониторы температуры аккумуляторной батареи.

    Здравствуйте, друзья,

    В этой статье я собираюсь обсудить принцип работы термистора NTC , его характеристики и применение.Итак, приступим.

    Термистор — это специальный тип резистора, сопротивление которого изменяется при изменении температуры его тела. Они бывают двух типов:

    • Термистор PTC
    • Термистор NTC

    Термистор PTC

    Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) изготовлен из материала, имеющего положительный температурный коэффициент сопротивления.

    В случае материала, имеющего положительный температурный коэффициент сопротивления, сопротивление материала увеличивается с повышением температуры.Следовательно, сопротивление термистора PTC увеличивается с увеличением температуры его тела.

    Термистор NTC

    Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

    изготовлен из материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, такого как марганец, никель, кобальт, медь, железо и уран, поэтому их сопротивление уменьшается с увеличением температуры тела. Они доступны в различных размерах и формах.

    Поскольку термисторы NTC широко используются в инженерных приложениях, я буду обсуждать только их, а дальнейшее обсуждение относится только к термисторам NTC .

    Когда температура окружающей среды термистора увеличивается, его сопротивление значительно уменьшается. Как правило, при повышении температуры на 1 ° С их сопротивление снижается на 5%. Так что их чувствительность очень высока.

    Проще говоря, они могут наблюдать даже очень небольшое изменение температуры, которое не может быть обнаружено термопарой или RTD. Это делает их очень полезными для точного измерения температуры, контроля и компенсации.Это основной принцип работы термистора .

    • Их можно использовать в диапазоне температур от -60 o C до 300 o
    • Они имеют сопротивление в диапазоне от 0,5 Ом до 0,75 МОм.

    Характеристики термисторов

    Три важных характеристики термисторов:

    • сопротивление — температурные характеристики,
    • вольт-амперная характеристика,
    • текущих-временных характеристик.

    Температурные характеристики сопротивления

    По мере увеличения температуры термистора его сопротивление экспоненциально уменьшается. Математическое выражение для связи между сопротивлением термистора и температурой:

    RT 1 = RT 2 e [β (1 / T1 — 1 / T2)]

    Где RT 1 = сопротивление термистор при температуре T 1
    RT 2 = сопротивление термистора при температуре T 2
    β = является константой, его значение зависит от материала, из которого изготовлен термистор, обычно его значение находится в диапазоне от 3500 до 4500.

    Напряжение-ток Характеристики

    Падение напряжения на термисторе увеличивается с увеличением тока. Он увеличивается, пока не достигнет пикового значения после пикового значения, он уменьшается с повышением температуры.

    Это так, потому что первоначально, когда увеличение тока небольшое, он не может вызвать изменение температуры термистора, поэтому падение напряжения на нем увеличивается. Но после пикового значения величина тока способна изменить температуру термистора.Это увеличивает его температуру. Это приводит к уменьшению сопротивления термистора. Следовательно, падение напряжения на термисторе уменьшается.

    Токовые и временные характеристики

    Текущие временные характеристики показаны на рисунке. Из рисунка очевидно, что время задержки для достижения максимального тока зависит от приложенного напряжения. Когда мы уменьшаем приложенное напряжение, время задержки для достижения максимального тока также уменьшается.

    Это происходит потому, что, когда в термисторе возникает эффект нагрева, требуется определенное конечное время для нагрева термистора и увеличения тока до максимального установившегося значения.

    Применение термисторов

    Измерение температуры : Принципиальная схема измерения температуры с помощью термистора показана на рисунке.

    В этой схеме, когда температура окружающей среды термистора увеличивается, его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению тока. Другими словами, мы можем сказать, что изменение тока в цепи пропорционально температуре окружающей среды термистора. Следовательно, микроамперметр может показывать изменение температуры в микроамперах и может быть откалиброван непосредственно по показаниям температуры.

    Температурная компенсация : Как мы знаем, термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, тогда как большинство элементов электронных схем имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Будучи противоположными по величине, они могут компенсировать влияние температуры. Таким образом, термисторы широко используются в электронных схемах для компенсации влияния температуры.

    • Их можно использовать для измерения мощности на высоких частотах.
    • Измерение теплопроводности также можно выполнить с помощью термисторов.
    • Возможно измерение уровня, расхода, давления.
    • Можно измерить вакуум.
    • Можно обеспечить задержку в работе электронных устройств с помощью термисторов.

    Преимущества

    • Они компактные, прочные и недорогие.
    • Обладают хорошей стабильностью и высокой чувствительностью.
    • Их реакция очень быстрая.
    • На них не действуют паразитные магнитные и электрические поля.
    • Из-за всех этих преимуществ термисторы предпочтительнее других устройств для определения температуры, таких как RTD и термопары.

    Недостатки

    Имеют нелинейные характеристики термостойкости.

    Спасибо, что прочитали о «принципе работы термистора».

    Приборы | Все сообщения

    © www.yourelectricalguide.com / принцип работы термистора.

    Разница между термопарой и термистором (со сравнительной таблицей)

    Наиболее существенное различие между термопарой и термистором состоит в том, что в термопаре параметром считывания является напряжение, которое возникает между двумя разнородными металлами. В то время как в термисторе сопротивление является параметром измерения температуры. Другие различия между термистором и термопарой показаны ниже в сравнительной таблице.

    И термопара, и термистор являются датчиками температуры, но у них разный принцип работы. В термисторе изменение температуры изменяет сопротивление материала . В термопарах изменение температуры вызывает напряжение между проводами из разных металлов.

    Содержание: Термопара против термистора

    1. Сравнительная таблица
    2. Определение
    3. Ключевые отличия
    4. Заключение

    Сравнительная таблица

    Основа для сравнения Термопара Термистор
    Определение Термопара — это тип устройства, используемого для измерения температуры. Термистор — это терморезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.
    Символ
    Параметр считывания На переходе возникает напряжение. Сопротивление
    Материал Медь, железо, константан, хромель, сплавы металлов, таких как хром, хром и никель, платина и родий, вольфрам и рений, родий и иридий. Марганец, оксиды никеля или кобальта, полупроводниковый материал.
    Точность Высокая Очень низкая
    Диапазон температур от -50 ° C до 250 ° C от -200 ° C до 1250 ° C
    Время отклика (зависит от размера и упаковки) 0.12-10 секунд 0,2-10 секунд
    Характеристическая кривая Нелинейная для отрицательного температурного коэффициента. линейный
    Стоимость Дорого (из-за внешнего источника питания и устройств в цепи.) Дешево
    Использует В бытовых приборах, таких как печи, холодильники, пожарная сигнализация и т. Д. В промышленности.
    Приложения Для контроля температуры, измерения температуры, теплопроводности, температурной компенсации и т. Д. Измерение и регулирование температуры.

    Определение термистора

    Термистор — это терморезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Он изготовлен из полупроводникового материала. Термистор имеет два типа температурного коэффициента: положительный и отрицательный. В термисторе температурный коэффициент показывает взаимосвязь между изменениями значения сопротивления и температуры.

    При положительном температурном коэффициенте сопротивление увеличивается с повышением температуры, а при отрицательном температурном коэффициенте сопротивление уменьшается с повышением температуры.

    Термистор используется для измерения небольшой температуры. Термистор имеет свинец, сопротивление которого снижает их точность. Он обладает высокой чувствительностью, т. Е. Может обнаруживать даже небольшие колебания температуры.

    Определение термопары

    Термопара используется для измерения и измерения температуры.Термопара — это прибор для измерения температуры. В термопаре два провода из разных металлов соединены в одной точке. Два разных металла индуцируют напряжение из-за разницы температур металлов.

    Термопары используются для измерения температуры на крупных производствах. Это дешевле и точнее.

    Ключевые различия между термопарой и термистором

    1. Термопара — это устройство для измерения температуры, а термистор — это терморезистор.
    2. Термопары изготавливаются из металла или сплавов металлов. В то время как термистор сделан из полупроводника или оксидов магния, никеля или кобальта.
    3. Термопара имеет высокую точность по сравнению с термистором. Термистор имеет свинец, сопротивление которого снижает их точность.
    4. Диапазон измерения температуры термистора составляет от -50 ° C до 250 ° C, тогда как диапазон измерения термопары составляет от -200 ° C до 1250 ° C.
    5. Термистор дает более быстрый отклик по сравнению с термопарами.Время отклика обоих датчиков зависит от их размера.
    6. В термопарах изменение температуры определяется напряжением, индуцируемым на их стыке. Сопротивление термистора изменяется при изменении окружающей температуры.
    7. Характеристическая кривая термопары между напряжением и током линейная. Кривая показывает, что напряжение термопары увеличивается относительно температуры. Находясь в термисторе, характеристика между сопротивлением и температурой нелинейна, если термистор имеет отрицательный температурный коэффициент.Нелинейная кривая термисторов показывает, что их сопротивление уменьшается с увеличением температуры.
    8. Термопара менее дорогая по сравнению с термистором, поскольку для термистора требуется внешний источник питания.
    9. Термистор и термопара используются для контроля и измерения температуры.
    10. Термопары используются в крупных отраслях промышленности, а термисторы — в бытовой технике.

    Заключение

    Термистор и термопара являются типами датчика температуры.Термистор используется в небольших приборах для измерения температуры, а термопара — для определения высокой температуры.

    Термистор против RTD против термопары: как они работают и когда их использовать

    Существуют фундаментальные различия между термистором, RTD и термопарой. В большинстве промышленных приложений для измерения температуры используются либо RTD, либо термопара, но термисторы также очень распространены. Хотя эти три датчика температуры делают одно и то же, у них есть свои особенности и области применения.

    Если вы заинтересованы в покупке датчика температуры, обратите внимание на нашу подборку.

    Принцип работы термистора, RTD и термопары

    Принцип работы определяет принцип работы датчика. RTD, сокращенно от резистивного датчика температуры, использует электрическое сопротивление для измерения температуры. Термопара считывает электромагнитную силу, создаваемую между двумя разнородными металлами, соединенными вместе, также известную как эффект Зеебека. Термисторы — это термочувствительные резисторы, которые используют сопротивление для измерения температуры.

    Easytemp TMR35 Термометр гигиенический компактный

    Чтобы узнать больше о датчике температуры, вы можете прочитать нашу статью о типах датчиков температуры

    Сравнение термистора, RTD и термопары

    Диапазон измерения ТС

    имеют диапазон от -240 до 649 ° C, а термопары — от нуля до 1800 ° C.Как вы можете сказать, RTD лучше работают при температурах ниже точки замерзания, а термопары — при очень высоких температурах. Термисторы могут обеспечить очень высокую точность в диапазоне около 50 ° C от заданной температуры. За пределами этого диапазона точность быстро снижается. Эти диапазоны играют жизненно важную роль при выборе подходящего датчика для вашего процесса, поэтому запомните эти числа!

    Подводя итог: термопары имеют самый большой диапазон измерения, RTD лучше работают при отрицательных температурах, а термисторы точны, если вы не ожидаете больших колебаний температуры.

    Различия в точности

    Точность считается одним из основных факторов при выборе датчиков температуры. РДТ, термисторы и термопары работают с разной точностью в разных диапазонах температур.

    В случае RTD, IEC 60751 определяет идеальное соотношение температуры и сопротивления на выходе. RTD имеет четыре класса точности: класс A, класс B, класс 1/3 DIN и класс 1/10 DIN.

    Классы A и B допускают допуск ± (0.15 + 0,002 * T) и ± (0,3 + 0,005 * T), однако класс ⅓ DIN и класс 1/10 DIN допускают допуск ± (0,1 + 0,00167 * T) и v (0,03 + 0,0007 * T) соответственно.

    В случае термопары IEC 60584 определяет три класса допуска: 1, 2 и 3. Тип термопары и класс допуска определяют точность термопары.

    Точность термисторов зависит от установки. Для большей точности их следует размещать как можно ближе к измеряемому оборудованию или даже внутри.Однако при правильной установке термисторы могут иметь типичную точность от 0,05 до 1,5 ° C.

    Вывод: RTD более точны, чем термопары, а термисторы могут быть более точными, чем любой другой, но только при правильной установке и использовании в ограниченном диапазоне температур.

    Стабильность выхода

    Датчик температуры должен обеспечивать согласованный выходной сигнал для применяемого входа, если вы планируете полагаться на его данные. Стабильный датчик может обеспечивать измерения без дрейфа в течение почти десяти лет при правильной настройке и обслуживании.

    RTD обеспечивает отличную стабильность, обычно 0,05 ° C / год. Измерения термопар ухудшаются на разных скоростях, но они обычно не могут соответствовать этим числам, поэтому их выходной сигнал со временем становится менее воспроизводимым. Обычно у терморезисторов дрейф составляет 0,2 ° C / год.

    Термистор против RTD против термопары в зависимости от окружающей среды

    Влияет ли окружающая среда на измерение температуры? Да, конечно. Вибрации и механические удары могут повлиять на измерения RTD.Проволочные RTD устойчивы к вибрации, а тонкопленочные RTD выдерживают некоторые удары. Однако керамика в RTD делает их непригодными для защиты от сильных вибраций. К счастью, термопары очень хорошо сопротивляются вибрации. Термисторы в целом относительно стабильны.

    Стоимость

    Стоимость всего датчика температуры зависит от типа конечного продукта. И, конечно же, вы должны включить установку, поэтому не забудьте добавить это в свои расчеты. Однако в целом термопары, как правило, являются наиболее экономичными, за ними следуют термисторы, а затем RTD.

    Время реакции

    Время отклика — это скорость, с которой датчик температуры выдает выходной сигнал при изменении температуры измерения. Стандартным временем отклика считается t50 и t90.

    Если мы рассматриваем изменение температуры как реакцию на скачок, то время, необходимое для ответа на 50% и 90% скачка температуры, рассматривается как t50 и t90 соответственно. Каждый датчик имеет конечное время отклика. RTD обладают средним временем отклика, однако термопары имеют среднее или быстрое время отклика.Термисторы также имеют время отклика от среднего до быстрого.

    Нагрев и ошибки РДТ

    , как пассивные датчики, требует для работы электрического тока. Поскольку ток проходит через элемент и увеличивает сопротивление, повышенное сопротивление приводит к повышению температуры. Тепло, рассеиваемое через элемент, называемое эффектом самонагрева, создает небольшую ошибку в показаниях. То же самое и с термисторами.

    Термопары

    , как активные датчики, не нуждаются во внешнем питании, поэтому вам не придется беспокоиться об эффекте саморазогрева с их помощью.

    ACT20M-TCI-AO-S

    Преобразователь температуры с термопарой

    Приложения

    Теперь давайте рассмотрим некоторые приложения, в которых мы используем RTD и термопары.

    1. Системы очистки на месте (CIP) нужны точные датчики, поэтому вам понадобятся RTD. Они также предлагают долгосрочную стабильность.

    2.Микроволны, автомобили, цифровые термометры и другие повседневных предметов. часто используют термисторы, поскольку их низкий диапазон измерения не является проблемой для человека.

    2. В энергетике и энергетике вы найдете множество высокотемпературных приложений, таких как котлы и теплообменники. Для них требуются прочные датчики, поэтому термопара должна хорошо служить вам, хотя вам может потребоваться термогильза в комплекте.

    3. В различных приложениях химической обработки необходимо учитывать коррозию и загрязнение.В таких ситуациях вы можете выбрать RTD.

    4. Производство продуктов питания и напитков должно соответствовать высоким стандартам качества. При переработке молока, пивоварении и морозильных камерах часто используются термометры сопротивления.

    5. Многие металлообрабатывающей промышленности используют термопары в тяжелых условиях для контроля нагрева стали, меди, никеля и других материалов.

    Приговор

    Из различий, упомянутых выше, мы можем выбрать RTD для диапазонов измерения до 650 ° C с линейным выходом, однако термопары можно выбрать для температур выше 650 ° C и суровых условий.Термисторы пригодятся, когда вам нужны точные измерения в небольшом диапазоне температур, например, чтобы избежать перегрева.

    Между RTD, термисторами и термопарами вы можете охватить практически любой процесс, требующий измерения температуры. RTD выдают точные, стабильные и линейные данные, в то время как термопары предлагают более широкий диапазон, большую надежность и меньшую стоимость. Чтобы узнать больше о преобразователях температуры, ознакомьтесь с нашей статьей.

    Если вам нужна помощь в выборе подходящего датчика температуры для вашего приложения, обратите внимание на наш новый интеллектуальный помощник по температуре.

    В нашем интернет-магазине вы можете купить и заказать термопары, датчики ОВП или приборы для измерения температуры.

    Чтобы узнать больше о термисторах, RTD, термопарах и других продуктах, вы можете связаться с нашими инженерами !

    Термистор — Применение, работа, типы, характеристики — Электрические защитные устройства

    Что такое Термистор?

    термистор определяется как тип резистора, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от перепады температуры.Хотя сопротивление всех резисторов немного снизится. колеблются в зависимости от температуры, термистор особенно чувствителен к изменениям температура.

    Термисторы действуют в цепи как пассивный компонент. Они точные, недорогие и надежный способ измерения температуры. Хотя они плохо работают в очень высокие или низкие температуры, они подходят для многих различных областей применения. датчик выбора. Если требуется точное показание температуры, они идеальный.

    Термистор символ —

    Использование Термисторы Термисторы

    имеют широкий спектр применения.Они широко используются во многих различных жидких средах и окружающем воздухе в качестве средств измерения температуры в качестве термисторных термометров. Вот некоторые из наиболее распространенных применений термисторов:

    • Электронный термометры (термостаты)
    • Автомобильная промышленность приложения (для контроля температуры масла и охлаждающей жидкости в легковых и грузовых автомобилях)
    • Бытовые бытовые приборы (например, микроволновые печи, холодильники и духовки)
    • Батарея безопасность (например, защита от перенапряжения)
    • Перезаряжаемый батареи (для поддержания надлежащей температуры батареи)
    • До измерить теплопроводность электрических материалов
    • Температура контроль (т.е. обслуживание аккумуляторных батарей)

    Как работает Термистор рабочий

    А Принцип работы термистора заключается в том, что его сопротивление зависит от его температура. Мы можем использовать омметр для измерения сопротивления термистора. Если мы знаем точную взаимосвязь между тем, как изменение температуры повлияет на сопротивление термистора, то мы можем определить его температуру, измерив сопротивление термистора.

    Зависит от от типа материала, используемого в термисторе, насколько изменяется сопротивление.Связь между температурой и сопротивлением термистора: нелинейный. Ниже приведен типичный график термистора:

    Если бы у нас был термистор с указанным выше графиком температуры, сопротивление, измеренное омметром, можно было бы просто согласовать с температурой, показанной на графике. Таким образом, мы можем определить температуру термистора, проведя горизонтальную линию поперек сопротивления по оси y и проведя вертикальную линию вниз от того места, где эта горизонтальная линия пересекается с графиком.

    Термистор Типы

    Есть два типа термисторов:

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

    NTC Термистор

    Когда температура повышается, сопротивление в термисторе NTC уменьшается. И сопротивление увеличивается при понижении температуры. Температура и Следовательно, сопротивление термистора NTC обратно пропорционально.Эти наиболее частые формы теистора.

    Отношение сопротивления к температуре в термисторе NTC определяется следующее выражение:

    Здесь,

    • R T — сопротивление температуре T (K)
    • R 0 — сопротивление температуре T 0 (K)
    • T 0 — эталонная температура (обычно 25 o C)
    • β — постоянная величина, ее значение зависит от характера материала.Номинальное значение — 4000.

    Если значение β высокое, то соотношение между сопротивлением и температурой будет очень хорошим. Более высокое значение β означает большее отклонение сопротивления при таком же повышении температуры — вот почему вы улучшили чувствительность термистора (и, следовательно, точность).

    Температурный коэффициент сопротивления можно получить из выражения (1). Этот не что иное, как выражение чувствительности термистора.

    Выше мы можем ясно видеть отрицательный знак αT.Этот отрицательный знак показывает NTC отрицательное температурное сопротивление термистора.

    Если β = 4000 K и T = 298 K, αT = -0,0045 / oK. Это намного больше, чем у платиновых RTD. чувствительность. Это позволит рассчитать очень незначительные изменения температуры.

    Тем не менее, альтернативные формы сильно легированных термисторов, которые имеют положительный коэффициент температуры теперь доступен (по высокой цене). Выражение (1) такова, что даже в ограниченном диапазоне температур невозможно сделать линейное приближение к кривой, и поэтому термисторы конечно же нелинейный датчик.

    PTC Термистор

    A PTC Термистор имеет обратное соотношение температуры и сопротивления. Сопротивление увеличивается при повышении температуры. И сопротивление уменьшается, когда температура снижается. Температура и сопротивление термистора PTC равны поэтому обратно пропорционально.

    Хотя PTC термисторы не так популярны, как термисторы NTC, их часто используют в качестве форма защиты цепей. Термисторы PTC могут служить токоограничивающее устройство аналогично роли предохранителей.

    Это будет вызвать небольшой резистивный нагрев, когда ток проходит через устройство. Если ток достаточно велик, чтобы произвести больше энергии, чем устройство проиграет окружающей среде, система может нагреться. Нагрев также увеличит его сопротивление в термисторе PTC. Производит эффект самоусиление, которое увеличивает сопротивление, тем самым уменьшая ток. Таким образом, он действует как механизм ограничения тока — для защиты цепи.

    Термистор Характеристики

    соотношение, которое определяет характеристики термистора, выглядит следующим образом:

    Здесь,

    • R 1 = сопротивление термистора при абсолютной температуре T 1 [ o K]
    • R 2 = сопротивление термистора при температуре T 2 [ o K]
    • β = постоянное в зависимости от материала преобразователя

    В указанном выше уравнение, мы можем видеть, что зависимость температуры от сопротивления очень высока. нелинейный.Обычно стандартный термистор NTC имеет отрицательную температуру. коэффициент сопротивления примерно 0,05 / oC.

    Термистор Строительство

    Заказать на сделать термистор, два или более полупроводниковых порошка из оксидов металлов сочетаются со связующим для создания кашицы. Подводящие провода создаются маленькие капли этой кашицы. Нам нужно поместить его в печь для спекания для сушки. целей. Суспензия должна дать усадку до выводных проводов, чтобы электрическое соединение во время этого процесса.Путем добавления стеклянного покрытия на Это очищенный оксид металла запечатан. Это стеклянное покрытие обеспечивает термисторы с водонепроницаемыми свойствами, помогающие повысить их стабильность.

    Термисторы доступны в различных формах и размерах на рынке. Меньшие термисторы в виде шариков диаметром от 0,15 мм до 1,5 мм. Термисторы могут также изготавливаться в виде дисков и шайб путем нажатия термистора материал под высоким давлением в плоские цилиндрические формы диаметром 3 мм до 25 мм.

    А Стандартная длина термистора составляет от 0,125 мм до 1,5 мм. В продаже термисторы имеют номинальные значения 1 К, 2 К, 10 К, 20 К, 100 К и т. д. Что значение показывает значение сопротивления при 25oC.

    Термисторы доступны в различных моделях: стержневого, бортового, дискового и т. д. Основными преимуществами термисторов являются их небольшие размеры и относительно невысокая стоимость.

    Этот размер Преимущество означает, что постоянная времени термисторов, работающих в оболочках, составляет маленький, хотя уменьшение размера также снижает способность рассеивать тепла и тем самым увеличивает эффект самонагрева.Этот эффект может повредить термистор постоянно.

    Чтобы избежать при этом термисторы должны работать при низких уровнях электрического тока по сравнению с сопротивление термометра, что снижает чувствительность к измерению.

    Термистор и термопара

    Основная отличия термистор — термопара

    Термистор:
    • Хорошо для определения небольших изменений температуры
    • NTC термисторы имеют экспоненциальное уменьшение сопротивления с повышением температуры
    • A более узкий диапазон чувствительности (от 55 до +150 90 · 107 o 90 · 108 ° C — хотя это зависит от по марке)
    • Нелинейный взаимосвязь между параметром измерения (сопротивлением) и температурой
    • Чувствительная схема не требует усиления, проста и обычно трудна получить лучше 1 o C без калибровки.
    • Обнаружение параметр = Сопротивление

    Термопара:
    • Низкое напряжение термопары
    • Имеют широкий диапазон измерения температуры (тип T = -200-350oC; тип J = 95-760 ° C; тип K = 95-1260 ° C; другие типы еще выше)
    • Параметр измерения = напряжение, создаваемое соединениями при разных температурах
    • Линейная зависимость между температурой и параметром измерения (напряжением)
    • очень точно

    Также считывается — Цветовой код резистора

    Также Рад — Закон Ома — Определение, формула, приложения

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*