Терморезисторы с положительным ткс: Компания «ТехПрибор» — PTC термисторы

4.5. Терморезисторы с положительным ткс

Терморезисторами с положительным ТКС называют, согласно стандарту ФРГ DIN 44080, зависящие от температуры резисторы из легированной титанатной керамики. Эти резисторы во вполне определенных областях температур имеют очень высокий положительный ТКС (_R), обусловленный взаимодействием полупроводниковых и сегнетоэлектрических свойств титанатной керамики. При изготовлении датчиков этого типа из смеси карбоната бария с оксидами стронция и титана путем прессования получают диски или стержни. Изменяя состав смеси, можно варьировать электрические свойства резистора. Материал спекают путем отжига заготовки при температурах в диапазоне 1000–1400 С. Затем изготовливают контакты.

На характеристике сопротивление – температура (рис. 4.14) ясно видно резкое возрастание сопротивления при температурах выше 110 С. При этом кривую можно разделить на отдельные участки в разных температурных диапазонах. Температура, при которой характеристика сопротивление – температура обладает явно выраженным положительным ТКС, называется температурой реагирования Т

N. Обычно за Т_N принимают температуру, при которой сопротивление терморезистора в два раза превышает минимальное значение R_min, т.е. R_N = 2R_min. При некоторой температуре Т_М температурный коэффициент такого терморезистора (_R ) описывается касательной к характеристике сопротивление – температура в точке, соответствующей этой температуре.

Рис.4.14. Рабочая характеристика терморезистора с положительным ТКС

Рис. 4.15. Вольт-амперная характеристика терморезистора

с положительным ТКС

Из статистической вольт-амперной характеристики типичного терморезистора с положительным ТКС (рис. 4.15) отчетливо видно его ограничивающее ток действие. При малых напряжениях, согласно закону Ома, получается линейная зависимость между U и I. Однако, как только из-за большой потери мощности возникает самонагрев терморезистора, ток начинает быстро спадать и в итоге стабилизируется.

Этот процесс зависит от окружающей температуры и теплоотвода от терморезистора в рабочую среду.

Измерение температуры с помощью кремниевых датчиков представляет собой интерес в случае массового применения, так как они значительно дешевле других датчиков и имеют большой температурный коэффициент. Недостатками кремниевых датчиков являются меньший диапазон измеряемых температур и большая нелинейность. Однако для определенных применений эти недостатки имеют второстепенное значение.

На рис. 4.16 приведена характеристика кремниевого датчика температуры. Она довольно точно соответствует следующему квадратичному уравнению

(4.12)

где R_Т – сопротивление при температуре Т(С), R₂₅ – сопротивление при эталонной температуре Т_B = 25 С, Т – разность температур (T = Т – Т_В),  и  – температурные коэффициенты с типичными значениями 0,78·10^-2 и 1,84·10^-5 С^-2 соответственно.

Для более точных измерений с помощью кремниевого датчика температуры его квадратичная характеристика должна быть линеаризована. Проще всего это достигается включением не зависящего от температуры сопротивления R_L параллельно кремниевому датчику, если схема питается постоянным током. При питании постоянным напряжением R_L включается последовательно с датчиком R_Th (рис. 4.17). Измеряемое напряжение U_М рассчитывается следующим образом

(4.13)

. (4.14)

В результате преобразования уравнений получается выражение для линеаризующего сопротивления R_L

(4.15)

где Т_М = Т_М – Т_В и Т_В = 25 С.

Сопротивление R_L зависит, таким образом, от выбора средней температуры T_М. Величина сопротивления R_L одинакова как при постоянном токе, так и при постоянном напряжении.

Пример

Датчик температуры типа KTY 81 должен быть линеаризован для средней температуры 25 С.

При R₂₅=1 кОм, =0,78·10^-2С^-1, =1,84·10^-5С^-2, Т_М=25С-25С=0 получаем

Рис. 4.16. Характеристика кремниевого датчика

Рис.4.17. Схема, линеаризующая характеристику кремниевого

датчика температуры в диапазоне измерений (Т_min< T < T_max)

На рис. 4.18. изображена полная схема формирования измерительного сигнала для кремниевого датчика KTY 81. Датчик размещен в плече измерительного моста, состоящего из резисторов R₅ – R₉. Резистор R₅ служит для линеаризации датчика R₆. Измерительный мост питается напряжением 2.7 В, стабилизированным с помощью диода Зенера.

Рис. 4.18. Измерительная схема для кремниевого датчика

температуры KTY 81 (R₆)

Это напряжение выбрано таким малым, что измерительный ток не превышает 1 мА во избежание возникновения заметных погрешностей из-за самонагрева. Чувствительность измерительного моста составляет 4 мВ/С и повышается усилителем до 50 мВ/С на выходе. В диапазоне измерений 0 – 100 С в этом случае получается аналоговый сигнал от 0 до 5 В.

СТ15-2-220V (позистор) — Термисторы — Радиодетали — Каталог

»

Витрина » Радиодетали » Термисторы » СТ15-2-220V (позистор)

---

СТ15-2-220V (позистор) Терморезисторы или термисторы (ТР) — полупроводниковые резисторы с нелинейной Вольт Амперной Характеристикой (ВАХ). Характерной чертой термозависимых резисторов является то, что сопротивление в теле элемента изменяется в связи с колебаниями температуры окружающей среды. Производятся терморезисторы с отрицательным и положительным Температурным Коэффициентом Сопротивления (ТКС). Сфера применения их достаточно широка — они используются в цепях и схемах температурной стабилизации системы резисторных усилителей, а также в различных типах устройств и приборов измерения, регулировки и автоматики (замера, контроля уровня и автоматической регулировки климатического (температурного) и пожарного сигнализирования). К основным характеристикам терморезисторов относятся: Номинальное сопротивление Rн — электрическое сопротивление, значение которого обозначено на корпусе или указано в нормативной документации, измеренное при определенной температуре окружающей среды (обычно 20°С). Значения устанавливаются по ряду Е6 либо Е12. Температурный коэффициент сопротивления ТКС — характеризует, изменение (обратимое) сопротивления на один градус Цельсия. Максимально допустимая мощность рассеяния Pmax — наибольшая мощность, которую длительное время может рассеивать ТР, не вызывая необратимых изменений характеристик. При этом его температура не должна превышать максимальную рабочую температуру. Коэффициент температурной чувствительности В — определяет характер температурной зависимости данного типа ТР. Известен как «постоянная В», зависящая от физических свойств полупроводникового материала, из которого выполнен термочувствительный элемент. Постоянная времени t — характеризует тепловую инерционность. Она равна времени, в течении которого сопротивление ТР изменяется на 63% при перенесении его из воздушной среды температурой 0°С в воздушную среду с температурой 100°С. Зависимость тока, который проходит сквозь терморезистор, от прилагающегося к нему напряжения (в случае температурного равновесия между резистором и окружающей средой) определяется вольт-амперной характеристикой. Инерционность показывает, насколько быстрой будет скорость реагирования детали на изменение температуры внешней среды, то есть определяет скорость изменения сопротивления элемента. Инерционность находится в прямой зависимости от конструкции, размеров резистора и теплопроводимости окружающей среды. Стабильность определяет период времени, в течение которого элемент сохраняет исходные свойства (при использовании либо хранении). СТ15-2-220V Терморезистор с положительным ТКС — позистор Диапазон номинальных сопротивлений при 20° С 20…50 Ом Максимальная мощность, Вт 3, Uпред=150В; I=12мА Диапазон рабочих температур,° С -60…85 ТКС при 20°С, %/°С 60…160 Максимальный ток в цепи подогрева, мА 15 Кратность измерения в области положительного ТКС 10000 при 25…160°С

Просмотров: 13119

« Предыдущая  | 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18] 19 |  Следующая »

---

Термисторы PTC | Электронные компоненты. Дистрибьютор, интернет-магазин – Transfer Multisort Elektronik

Термисторы PTC Термистор – что это такое и как это работает? Термисторы представляют собой резистивные компоненты, сопротивление которых уменьшается или увеличивается при изменении температуры. Естественно, сопротивление увеличивается при повышении температуры. Поскольку молекулы среды все больше и больше колеблются, они увеличивают ее сопротивление потоку. При повышении температуры увеличивается и сопротивление, величину которого можно измерить омметром. Термисторы принадлежат к семейству резисторов с очень высокой чувствительностью к изменению температуры. Благодаря этой функции эти недорогие и простые в использовании электронные компоненты позволяют очень точно оценивать температуру измеряемого компонента или окружающей среды. Важным преимуществом термисторов является их широкий диапазон измерения и высокая механическая стойкость. Однако при повышении температуры сопротивление термистора не обязательно увеличивается. Чтобы выяснить, в чем заключаются различия между различными типами терморезисторов и их значение с точки зрения использования, необходимо углубиться в их наиболее важные характерные особенности. Конструкция и типы термисторов – термисторы PTC и NTC Термисторы подразделяются в зависимости от их реакции на изменение температуры. Существует два наиболее распространенных типа термисторов, поведение которых резко меняется после изменения температуры: Термисторы PTC – термисторы с положительным температурным коэффициентом; Термисторы NTC – термисторы с отрицательным температурным коэффициентом. Первый тип является традиционным примером, когда значение сопротивления увеличивается с повышением температуры. Напротив, прямо противоположный эффект получается с термистором NTC. Повышение температуры вызывает уменьшение сопротивления. Зависимость изменения сопротивления компонента от изменения температуры описана в термометрическая характеристика , которая описана в следующем разделе статьи. Термисторы обязаны своими свойствами использованию подходящих материалов. Процесс изготовления термистора включает заделку проводников в смесь порошкообразных оксидов металлов и подходящих химических соединений и их соединение с использованием соответствующего связующего материала. Созданные таким образом термисторы проходят процесс спекания, чтобы высушить и затвердеть соединение, а само соединение защищено специальным стеклянным покрытием. Для изготовления термисторов PTC чаще всего используются оксиды ванадия и титана, легированные выбранными химическими соединениями, тогда как датчики NTC обычно изготавливаются из смеси химических соединений, таких как хром, марганец, кобальт, железо, медь. , литий или никель. Материалы, используемые в конструкции термисторов, придают им определенные свойства, которые определяют их предполагаемое использование. В широком ассортименте продукции, представленной на рынке, мы можем найти термисторы различной формы . Они могут быть в виде шариков, сжатых дисков, напоминающих таблетку, или в форме миниатюрного цилиндра. В каждом случае они имеют два вывода в виде проводов. Благодаря простой конструкции и компактным размерам термисторы являются исключительно дешевыми компонентами электронных схем. Механическая прочность терморезисторов позволяет им измерять температуры в диапазоне от -150°C до 800°C, а их высокая чувствительность измерений делает их подходящими для ряда приложений с высокими требованиями. Термисторы ограничиваются их максимальным номинальным напряжением, т. е. напряжением, подходящим для непрерывной работы компонента, а также максимальным рабочим напряжением, являющимся условием правильной и безопасной работы. При выборе правильного продукта необходимо учитывать ограничения, рекомендованные производителем, так как превышение номинального напряжения может привести к повреждению компонента. Термометрическая характеристика Основным уравнением, описывающим изменение сопротивления датчика в зависимости от изменения его температуры, является термометрическая характеристика. где: R T – сопротивление термистора при определенной температуре [Ом]; T – температура термистора [K]; T 0 – эталонная температура [K]; R T0 – сопротивление термистора при эталонной температуре [Ом]; B – постоянная материала термистора в диапазоне от 2000 до 6000 [K]. Величина этого параметра строго зависит от используемых материалов и определяет чувствительность прибора. Чем выше значение, тем выше чувствительность термистора. Применение термисторов PTC Термисторы PTC (также известные как позисторы) используются для защиты от перегрузки и перегрева. По мере увеличения тока температура терморезистора повышается, а сопротивление увеличивается как логарифмическая функция. В результате увеличения сопротивления ток в цепи уменьшается и стабилизируется на необходимом уровне. Термисторы можно найти, среди прочего, в электродвигателях, обычных бытовых приборах (например, микроволновых печах или духовках), системах автоматизации или в автомобильной промышленности. Особым типом термисторов PTC являются полимерные предохранители . Их конструкция основана на принципе термистора — при превышении максимального тока температура компонента повышается, а сопротивление резко возрастает, что приводит к разрыву цепи (однако по цепи все равно будет протекать небольшой ток). Термисторы также выполняют важную функцию раннего предупреждения, являясь важнейшей частью систем противопожарной защиты. Как только температура поднимается выше заданного значения, система сигнализации подает сигнал, предупреждающий о возможности возгорания. Чрезвычайно чувствительные и надежные измерения очень важны в этом случае, что гарантируется терморезистивными компонентами, обсуждаемыми в этой статье.

Датчики температуры: Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) | Проект

Это третья часть нашего проекта по тестированию всех типов датчиков температуры со всеми стандартными реализациями/топологиями. Если вы хотите добавить датчик температуры в свой проект, в этой серии есть все варианты, охватывающие весь диапазон точности и стоимости. В конце серии мы создадим пару хост-плат для всех разработанных нами карт датчиков, что позволит нам тестировать, сравнивать и сопоставлять различные типы датчиков в полном диапазоне температур и условий. В этой части серии мы углубимся в термисторные датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC).

В предисловии к этой серии мы создали шаблон проекта для плат с аналоговыми датчиками температуры и еще один для цифровых плат. Вы можете найти эти шаблоны и реализации датчиков для термисторов PTC, описанных в этой статье, на GitHub. Как всегда, эти проекты с открытым исходным кодом выпущены под лицензией MIT, что позволяет вам использовать их с очень небольшими ограничениями.

Вы можете найти полный ассортимент термисторов PTC и многие десятки тысяч других компонентов и датчиков в моей библиотеке Celestial Altium, крупнейшей библиотеке с открытым исходным кодом для Altium Designer®. Вы также можете посмотреть термисторные датчики PTC на Octopart, если хотите увидеть запасы компонентов от дистрибьюторов.

В этой серии мы рассмотрим широкий спектр датчиков температуры, поговорим об их преимуществах и недостатках, а также об общих реализациях/топологиях для их реализации. В эту серию входят:

• Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
• Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)
• Датчики температуры сопротивления (RTD)
• ИС аналогового датчика температуры
• ИС цифровых датчиков температуры
• Термопары

Выше показан дизайн печатной платы, о котором вы прочтете в Altium 365 Viewer; бесплатный способ связаться со своими коллегами, клиентами и друзьями с возможностью просмотра дизайна или загрузки одним нажатием кнопки! Загрузите свой дизайн за считанные секунды и получите интерактивный способ всестороннего изучения без громоздкого программного обеспечения или мощности компьютера.

Как следует из названия, термисторы с положительным температурным коэффициентом, или сокращенно PTC, имеют сопротивление, которое будет увеличиваться по мере повышения их температуры — полная противоположность термисторам NTC из предыдущей статьи этой серии. Это может предложить несколько очень интересных приложений; например, сбрасываемые предохранители PTC связаны с термисторами PTC. В то время как мы пытаемся ограничить ток через устройство для уменьшения самонагрева, предохранитель PTC использует самонагрев для ограничения тока из-за увеличения сопротивления при повышении температуры.

Термисторы NTC на сегодняшний день являются самыми популярными в цепях в дикой природе. Большинство интегральных схем, которые имеют соединения для термистора, будут поддерживать только термистор NTC, например схемы зарядного устройства аккумулятора. Кроме того, сопротивление термистора NTC при 25 °C значительно выше, чем у термистора PTC. Наиболее распространенными термисторами NTC являются 10 кОм и 100 кОм, где PTC — 470 Ом и 1 кОм. Допуски для термисторных датчиков PTC обычно могут составлять 50 %, что не обеспечит точных показаний температуры без точной калибровки. Несмотря на то, что диапазон допустимых отклонений относительно велик, большинство спецификаций производителей показывают, что кривая температурного отклика, как правило, постоянна, а это означает, что устройству требуется только начальная калибровка при одной известной температуре.

Источник

Существует несколько различных типов термисторов PTC, как мы можем видеть в генеалогическом древе от TI выше.

Хотя термисторы с положительным температурным коэффициентом обычно не являются датчиками температуры первого выбора из-за необходимости калибровки и низкого сопротивления, их можно использовать в определенных цепях. Где термистор PTC может быть невероятно полезен в вашей цепи, так это в приложениях, где вы хотите уменьшить ток при повышении температуры. Это может быть очень практично для платы со светодиодами, которые имеют токоограничивающие резисторы и будут подвергаться воздействию широкого диапазона температур. Используя термистор PTC на 470 Ом или 1 кОм, возможно, последовательно с обычным резистором для точной настройки протекания тока, вы можете ограничить мощность светодиода. По мере повышения температуры платы светодиод будет получать меньше энергии. Кроме того, общий ток уменьшится, поэтому джоулев нагрев при работе будет меньше. Это увеличивающееся ограничение по току имеет важное значение, поскольку светодиоды выходят из строя в основном из-за температуры перехода. Уменьшая протекающий ток и рассеивание тепла в светодиоде при более высоких температурах, можно значительно увеличить ожидаемый срок службы светодиода. В качестве альтернативы, если вам нужно увеличить ток на каком-либо другом элементе при повышении температуры, вы должны подключить термистор PTC параллельно.

Для этого проекта я собираюсь использовать два термистора PTC. Первый из них представляет собой самый доступный пакетный вариант 0402 или 0603 от Digi-Key и имеет допуск 50%. На самом деле он не предназначен для приложений измерения температуры, но я подумал, что было бы интересно включить его в качестве примера компонента с очень низким допуском. Второй — термистор PTC 1k с допуском 0,5%, предназначенный для приложений измерения температуры.

Деталь	ПРФ18ББ471КБ5РБ	ПРФ15АР102РБ6РК
Мин. рабочая температура	-20 °С	-40 °С
Максимальная рабочая температура	+140 °С	+160 °С
Диапазон чувствительности	Местный	Местный
Стойкость при 25°C	470 Ом	1 кОм
Допуск	50%	0,5%
Производитель	Мурата	Мурата
Упаковка	0603 (метрическая 1608)	0402 (метрическая 1005)

Реализация PTC: делитель напряжения

Реализация делителя напряжения на термисторах PTC идентична реализации NTC в предыдущей статье этой серии. Термистор на 470 Ом имеет такой широкий диапазон допусков, что я не думаю, что стоит добавить еще одну строку спецификации, чтобы задать другое значение для верхнего резистора, чем я использую для термистора на 1 кОм.

Опять же, если вы собираетесь реализовать это в своем собственном проекте, вы должны посмотреть на график сопротивления термистора PTC и выбрать соответствующий резистор, чтобы оптимизировать выходное напряжение для диапазона, который вам нужен.

С помощью шаблонов проектов датчиков, которые мы создали в первой части этой серии, создание печатной платы становится относительно тривиальным. В шаблонах уже выполнено 90% трассировки, и нам просто нужно разместить два новых компонента. После небольшой работы по прокладке нового датчика оценочная карта готова к работе.

Средство просмотра файлов печатных плат от Altium

 

Плата термистора 1K PTC, конечно, почти идентична внешне, но термистор поставляется в упаковке 0402, а не 0603. Если вы хотите оценить любой другой термистор размера 0402 или 0603, вы можете взять файлы проекта для этих плат из репозитория GitHub и создать свои собственные платы с собственными термисторными датчиками.

Реализация PTC: добавление повторителя напряжения

Я использую более точный термистор PTC с допуском 0,5% 1 кОм с повторителем напряжения, поскольку он разработан для приложений измерения температуры, а вариант 470 Ом, который мы тестируем, предназначен для приложений ограничения тока. . Термистор на 470 Ом не имеет большого смысла подключаться к цепи, которая обеспечит более точный результат измерения, поскольку его допуск очень велик.

Как и термисторы NTC из предыдущей статьи этой серии, это, вероятно, даст вам более точные показания, но совокупная стоимость буферного усилителя и датчика может позволить вам купить хороший аналоговый датчик с линейным выходом и жесткими допусками. . Это скорее демонстрация для получения более стабильных и точных показаний, если вы вынуждены использовать термистор PTC во внешнем устройстве и не имеете возможности самостоятельно выбрать датчик температуры.

Использование повторителя напряжения также может дать нам дополнительную точность в зависимости от того, как реализован вывод, измеряющий напряжение. Микроконтроллер или выделенный АЦП обычно имеют очень высокое сопротивление относительно земли, но они все равно будут действовать как параллельный резистор для нашего делителя напряжения. Добавив в схему операционный усилитель с буфером/повторителем напряжения, мы можем изолировать вывод микроконтроллера от делителя напряжения.

Печатная плата для реализации повторителя напряжения соответствует той же теме, что и другие платы термисторов PTC. Термистор находится на противоположной стороне терморазрыва от нечувствительных компонентов. Если оставить только чувствительный элемент внутри зоны теплового разрыва, все наши измерения будут согласованными и не будут искажены другими соседними компонентами. Я бы не ожидал, что какие-либо другие компоненты будут генерировать достаточно тепла, чтобы повлиять на показания температуры, которые вы определяете с помощью термистора PTC. Однако цель здесь состоит в том, чтобы сравнить датчики непосредственно с другими типами компонентов и топологиями, поэтому мы будем держать их изолированными от любых других схем.

Другие варианты: Мост Уитстона

Мост Уитстона — это фантастический инструмент для очень точного измерения мельчайших изменений сопротивления. Один из способов сделать это — поместить чувствительный элемент в одну из ножек моста и откалибровать устройство так, чтобы напряжение на выходе было равно нулю. Затем вы можете определить изменение сопротивления термистора PTC, измерив напряжение на выходе моста. Однако не стоит тратить время на использование изначально неточных компонентов, таких как термистор, как часть такой прецизионной схемы, потому что другие резисторы, необходимые для калибровки измерительной схемы, будут отличаться от платы к плате. Инженерный компромисс того не стоит — если вы вынуждены использовать термистор с положительным температурным коэффициентом в качестве датчика для измерения из-за внешних требований, простой метод делителя напряжения позволит вам достаточно точно измерить температуру.