Виды терморезисторов: конструкция, виды, технические параметры, обозначение на схемах

Содержание

определение, виды, как работает и как выбрать

Термистор представляет собой резистивный термометр или резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Термин представляет собой комбинацию термо и резистор. Он изготовлен из оксидов металлов, спрессован в шарики, диски или цилиндрическую форму, а затем герметизирован непроницаемым материалом, таким как эпоксидная смола или стекло.

Существует два типа термисторов: отрицательный температурный коэффициент (NTC) и положительный температурный коэффициент (PTC). С термистором NTC, когда температура увеличивается, сопротивление уменьшается. И наоборот, когда температура снижается, сопротивление увеличивается. Этот тип термистора используется чаще всего.

Термистор PTC работает немного по-другому. Когда температура увеличивается, сопротивление увеличивается, а когда температура уменьшается, сопротивление уменьшается. Этот тип термистора обычно используется в качестве предохранителя. Огромный выбор терморезисторов вы можете посмотреть и приобрести на Алиэкспресс:

Как правило, термистор достигает высокой точности в ограниченном температурном диапазоне около 50ºC относительно целевой температуры.

 Этот диапазон зависит от базового сопротивления.

Термистор на схеме

Стрелка Т обозначает, что сопротивление является переменным в зависимости от температуры. Направление стрелки или полосы не имеет значения.

Термисторы просты в использовании, недороги, прочны и предсказуемо реагируют на изменения температуры. Хотя они не очень хорошо работают при чрезмерно высоких или низких температурах, они являются предпочтительным датчиком для применений, которые измеряют температуру в желаемой базовой точке. Они идеальны, когда требуются очень точные температуры.

Некоторые из наиболее распространенных применений термисторов используются в цифровых термометрах, в автомобилях для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости, а также в бытовых приборах, таких как духовки и холодильники, но они также встречаются практически в любом приложении, где для обеспечения безопасности требуются защитные контуры отопления или охлаждения. Для более сложных приложений, таких как детекторы лазерной стабилизации, оптические блоки и устройства с зарядовой связью, встроен термистор. Например, термистор 10 кОм является стандартом, который встроен в лазерные пакеты.

История термистора

Майкл Фарадей — английский ученый впервые открыл понятие термисторов в 1833 году, сообщая о полупроводниковом поведении сульфида серебра. Благодаря своим исследованиям он заметил, что устойчивость к сульфидам серебра снижалась с повышением температуры. Это открытие впоследствии привело к коммерческому производству термисторов в 1930-х годах, когда Сэмюэль Рубен изобрел первый коммерческий термистор.

 С тех пор технология улучшилась; прокладывать дорогу к совершенствованию производственных процессов; наряду с доступностью более качественного материала.

Как работает термистор

Термистор на самом деле ничего не «читает», вместо этого сопротивление термистора меняется в зависимости от температуры. Степень изменения сопротивления зависит от типа материала, используемого в термисторе.

В отличие от других датчиков, термисторы являются нелинейными, то есть точки на графике, представляющие взаимосвязь между сопротивлением и температурой, не будут образовывать прямую линию. Расположение линии и степень ее изменения определяется конструкцией термистора. Типичный график термистора выглядит следующим образом:

Как изменение сопротивления преобразуется в измеримые данные, будет подробно рассмотрено ниже.

Разница между термистором и другими датчиками

В дополнение к термисторам используются несколько других типов датчиков температуры. Наиболее распространенными являются резистивные датчики температуры (RTD) и интегральные схемы (IC), такие как типы LM335 и AD590.  Какой датчик лучше всего подходит для конкретного использования, зависит от многих факторов. В приведенной ниже таблице дано краткое сравнение преимуществ и недостатков каждого из них.

ПараметрТермисторRTDLM335AD592
Разница температурВ пределах ~ 50° С от заданной центральной температурыОт −260° C до + 850° C  От −40° C до + 100° C  От -20° C до + 105° C  
Относительная стоимость  НедорогойСамый дорогойДорогойДорогой
Постоянная времениОт 6 до 14 секундОт 1 до 7 секундОт 1 до 3 секундОт 2 до 60 секунд
СтабильностьОчень стабильный, 0,0009° C~0.05° С~0.01° С~0.01° С
Чувствительность  ВысокоНизкийНизкийНизкий
Преимущества  Долговечный
Долгоиграющий
Высокочувствительный
Маленький размер
Самая низкая
СтоимостьЛучше всего подходит для измерения температуры в одной точке  
Лучшее время отклика
Линейный выход
Самый широкий диапазон рабочих температур
Лучше всего для измерения диапазона температур  
Умеренно дорого
Линейный выход  
Умеренно дорого
Линейный выход  
НедостаткиНелинейный выход
Ограниченный температурный диапазон
Медленное время отклика  
Дорого
Низкая чувствительность  
Ограниченный температурный диапазон
Низкая чувствительность
Большой размер  
Самое медленное время отклика
Ограниченный температурный диапазон
Низкая чувствительность
Большой размер  

Температурный диапазон: приблизительный общий диапазон температур, в которых может использоваться тип датчика.  В пределах заданного температурного диапазона некоторые датчики работают лучше, чем другие.

Относительная стоимость: относительная стоимость, поскольку эти датчики сравниваются друг с другом. Например, термисторы недороги по отношению к термометрам сопротивления, отчасти потому, что предпочтительным материалом для термопреобразователей сопротивления является платина.

Постоянная времени: приблизительное время, необходимое для перехода от одного значения температуры к другому. Это время в секундах, которое термистору требуется для достижения 63,2% разницы температур от начального показания до окончательного.

Стабильность: способность контроллера поддерживать постоянную температуру на основе обратной связи датчика температуры.

Чувствительность: степень реакции на изменение температуры.

Преимущества и недостатки NTC и PTC

Термисторы NTC прочны, надежны и стабильны, и они оборудованы для работы в экстремальных условиях окружающей среды и помехоустойчивости в большей степени, чем другие типы датчиков температуры.

  • Компактный размер: варианты упаковки позволяют им работать в небольших или ограниченных пространствах; тем самым занимая меньше места на печатных платах.
  • Быстрое время отклика: небольшие размеры позволяют быстро реагировать на изменение температуры, что важно, когда требуется немедленная обратная связь.
  • Экономичность: термисторы не только дешевле, чем другие типы датчиков температуры; Если приобретенный термистор имеет правильную кривую RT, никакая другая калибровка не требуется во время установки или в течение срока ее эксплуатации.
  • Совпадение точек: способность получить определенное сопротивление при определенной температуре.
  • Соответствие кривой: сменные термисторы с точностью от + 0,1 ° C до + 0,2 ° C.

Какие типы и формы термистора доступны на рынке

Термисторы бывают разных форм — дисковые, микросхемы, шариковые или стержневые и могут монтироваться на поверхности или встраиваться в систему.  Они могут быть заключены в эпоксидную смолу, стекло, обожжены в феноле или окрашены. Наилучшая форма часто зависит от того, какой материал контролируется, например, от твердого вещества, жидкости или газа.

Например, терморезистор с бусинками идеально подходит для встраивания в устройство, а стержень, диск или цилиндрическая головка лучше всего подходят для оптических поверхностей. Термисторный чип обычно монтируется на печатной плате (PCB). Существует много, много разных форм термисторов, и некоторые примеры:

Выберите форму, которая обеспечивает максимальный контакт поверхности с устройством, температура которого контролируется. Независимо от типа термистора, соединение с контролируемым устройством должно быть выполнено с использованием теплопроводящей пасты или эпоксидного клея. Обычно важно, чтобы эта паста или клей не были электропроводящими.

Какое сопротивление термистора и ток смещения следует использовать

Термисторы классифицируются по величине сопротивления, измеренной при комнатной температуре окружающей среды, которая считается 25° C.

 Устройство, температуру которого необходимо поддерживать, имеет определенные технические характеристики для оптимального использования, как определено производителем. Они должны быть определены до выбора датчика. Поэтому важно знать следующее.

Каковы максимальные и минимальные температуры для устройства

Термисторы идеально подходят для измерения температуры в одной точке, которая находится в пределах 50 ° C от температуры окружающей среды. Если температура слишком высокая или низкая, термистор не будет работать. Хотя есть исключения, большинство термисторов работают лучше всего в диапазоне от -55 ° C до + 114 ° C.

Поскольку термисторы являются нелинейными, то есть значения температуры и сопротивления изображены на графике в виде кривой, а не прямой линии, очень высокие или очень низкие температуры регистрируются неправильно. Например, очень небольшие изменения при очень высоких температурах будут регистрировать незначительные изменения сопротивления, которые не приведут к точным изменениям напряжения.

Каков оптимальный диапазон термисторов

В зависимости от тока смещения от контроллера каждый термистор имеет оптимальный полезный диапазон, то есть диапазон температур, в котором небольшие изменения температуры точно регистрируются.

В таблице ниже приведены наиболее эффективные диапазоны температур для термисторов с длиной волны при двух наиболее распространенных токах смещения.

Лучше всего выбрать термистор, где заданная температура находится в середине диапазона. Чувствительность термистора зависит от температуры. Например, термистор может быть более чувствительным при более низких температурах, чем при более высоких температурах, как в случае с термистором TCS10K5 10 кОм длины волны. В TCS10K5 чувствительность составляет 162 мВ на градус Цельсия в диапазоне от 0 до 1° C, и 43 мВ / °C в диапазоне от 25 до 26 ° C, и 14 мВ ° C в диапазоне от 49 до 50 ° C. C.

Каковы верхний и нижний пределы напряжения на входе датчика регулятора температуры

Пределы напряжения обратной связи датчика к регулятору температуры устанавливаются производителем.  В идеале следует выбрать комбинацию термистора и тока смещения, которая создает напряжение в пределах диапазона, разрешенного регулятором температуры.

Напряжение связано с сопротивлением по закону Ома. Это уравнение используется для определения того, какой ток смещения необходим. Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками и для этого тока смещения записывается как:

V = I BIAS x R

Где: 
V — напряжение, в вольтах (В) 
BIAS — ток, в амперах или амперах (A) 
BIAS — постоянный ток, 
R — сопротивление, в Ом (Ом)

Контроллер генерирует ток смещения для преобразования сопротивления термистора в измеряемое напряжение. Контроллер принимает только определенный диапазон напряжения. Например, если диапазон контроллера составляет от 0 до 5 В, напряжение термистора должно быть не ниже 0,25 В, чтобы электрические помехи на нижнем конце не мешали считыванию, и не должно превышать 5 В для считывания.

Предположим, что используется вышеуказанный контроллер и термистор 100 кОм, такой как TCS651 длины волны, и температура, которую необходимо поддерживать устройству, составляет 20° C. Согласно спецификации TCS651, сопротивление составляет 126700 Ом при 20 ° C. Чтобы определить, может ли термистор работать с контроллером, нам нужно знать полезный диапазон токов смещения. Используя закон Ома, чтобы решить для I BIAS , мы знаем следующее:

V / R = I BIAS

0,25 / 126700 = 2 мкА — нижний 
предел диапазона 5,0 / 126700 = 39,5 мкА — верхний предел

Да, этот термистор будет работать, если ток смещения регулятора температуры можно установить в диапазоне от 2 мкА до 39,5 мкА.

При выборе термистора и тока смещения лучше всего выбрать тот, в котором развиваемое напряжение находится в середине диапазона. Входной сигнал обратной связи контроллера должен быть под напряжением, которое выводится из сопротивления термистора.

Поскольку люди наиболее легко относятся к температуре, сопротивление часто нужно менять на температуру.  Наиболее точная модель, используемая для преобразования сопротивления термистора в температуру, называется уравнением Стейнхарта-Харта.

1. Назначение. Типы терморезисторов

Терморезисторы относятся к параметрическим датчикам температуры, поскольку их активное сопротивление зависит от температуры. Терморезисторы называют также термометрами сопротивления или термосопротивлениями. Они применяются для измерения температуры в широком диапазоне от -270 до 1600 °С.

Если терморезистор нагревать проходящим через него электрическим током, то его температура будет зависеть от интенсивности теплообмена с окружающей средой. Так как интенсивность теплообмена зависит от физических свойств газовой или жидкой среды (например, от теплопроводности, плотности, вязкости), в которой находится терморезистор, от скорости перемещения терморезистора относительно газовой или жидкой среды, то терморезисторы используются и в приборах для измерения таких неэлектрических величин, как скорость, расход, плотность и др.

Различают металлические и полупроводниковые терморезисторы. Металлические терморезисторы изготовляют из чистых металлов: меди, платины, никеля, железа, реже из молибдена и вольфрама. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент электрического сопротивления составляет примерно (4—6,5) 10-3 1/°С, т. е. при увеличении температуры на 1 °С сопротивление металлического терморезистора увеличивается на 0,4—0,65 %. Наибольшее распространение получили медные и платиновые терморезисторы. Хотя железные и никелевые терморезисторы имеют примерно в полтора раза больший температурный коэффициент сопротивления, чем медные и платиновые, однако применяются они реже. Дело в том, что железо и никель сильно окисляются и при этом меняют свои характеристики. Вообще добавление в металл незначительного количества примесей уменьшает температурный коэффициент сопротивления. Сплавы металлов и окисляющиеся металлы имеют низкую стабильность характеристик. Однако при необходимости измерять высокие температуры приходится применять такие жаропрочные металлы, как вольфрам и молибден, хотя терморезисторы из них имеют характеристики, несколько отличающиеся от образца к образцу.

Широкое применение в автоматике получили полупроводниковые терморезисторы, которые для краткости называют термисторами. Материалом для их изготовления служат смеси оксидов марганца, никеля и кобальта; германий и кремний с различными примесями и др.

По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые имеют меньшие размеры в большие значения номинальных сопротивлений. Термисторы имеют на порядок больший температурный коэффициент сопротивления (до -6 10-2 1/ºС). Но этот коэффициент — отрицательный, т. е. при увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается. Существенный недостаток полупроводниковых терморезисторов по сравнению с металлическими — непостоянство температурного коэффициента сопротивления. С ростом температуры он сильно падает, т. е. термистор имеет нелинейную характеристику. При массовом производстве термисторы дешевле металлических терморезисторов, но имеют больший разброс характеристик.

2. Металлические терморезисторы

Сопротивление металлического проводника R зависит от температуры:

(1)

где С — постоянный коэффициент, зависящий от материала и конструктивных размеров проводника; α температурный коэффициент сопротивления; е — основание натуральных логарифмов.

Абсолютная температура (К) связана с температурой в градусах Цельсия соотношением Т К= 273 + Т°С.

Определим относительное изменение сопротивления проводника при его нагреве. Пусть сначала проводник находился при начальной температуре Т0 и имел сопротивление . При нагреве до температурыT его сопротивление . Возьмем отношение RT и R0:

(2)

Известно, что функцию вида ex можно разложить в степенной ряд:

Для нашего случая . Так как величина α для меди сравнительно мала и в диапазоне температур до +150 °С может быть принята постоянной α = 4,3 10-3 1/ºС, то и произведение в этом диапазоне температур меньше единицы. Поэтому не будет большой ошибкой пренебречь при разложении членами ряда второй степени и выше:

(3)

Выразим сопротивление при температуре T через начальное сопротивление при T0

(4)

Медные терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСМ (термосопротивления медные) с соответствующей градуировкой: гр. 23 имеет сопротивление 53,00 Ом при 0 ºC; гр. 24 имеет сопротивление 100,00 Ом при 0 ºC. Медные терморезисторы выполняются из проволоки диаметром не менее 0,1 мм, покрытой для изоляции эмалью.

Для платиновых терморезисторов, которые применяются в более широком диапазоне температур, чем медные, следует учитывать зависимость температурного коэффициента сопротивления от температуры. Для этого берется не два, а три члена разложения в степенной ряд функции ex.

В диапазоне температур от -50 до 700 °С достаточно точной является формула

(5)

где для платины α = 3,94 10-3 1/ºС, β = 5,8 10-7 (1/ºС)2.

Платиновые терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСП (термосопротивления платиновые) с соответствующей градуировкой; гр. 20 имеет сопротивление 10,00 Ом при 0 °С, гр. 21 — 46,00 Ом; гр. 22 — 100,00 Ом. Платина применяется в виде неизолированной проволоки диаметром 0,05—0,07 мм.

В табл. 1 приведены зависимости сопротивления металлических терморезисторов от температуры; они называются стандартными градуировочными таблицами.

Таблица 1. Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры

Температура, °С

Сопротивление, Ом

Платиновые термометры сопротивления

Медные термометры сопротивления

гр. 20

гр. 21

гр. 22

гр. 23

гр. 24

-200

1,73

7,95

17,28

-150

3,88

17,85

38,80

-100

5,97

27,44

59,65

-50

8,00

36,80

80,00

41,71

78,70

-30

8,80

40,50

88,04

46,23

87,22

-10

9,60

44,17

96,03

50,74

95,74

0

10,00

46,00

100,00

53,00

100,00

20

10,79

46,94

107,91

57,52

108,52

40

11,58

53,26

115,78

62,03

117,04

60

12,36

56,86

123,60

66,55

125,56

80

13,14

60,43

131,37

71,06

1 34,08

100

13,91

63,99

139,10

75,58

142,60

120

14,68

67,52

146,78

80,09

151,12

140

15,44

71,03

154,41

84,61

159,64

160

16,20

74,52

162,00

89,13

168,16

180

16,95

77,99

169,54

93,64

176,68

300

21,38

98,34

213,79

400

24,94

114,72

249,38

500

28,38

130,55

283,80

600

21,70

145,85

317,06

650

33,33

153,30

333,25

На рис. 1 показано устройство платинового термометра сопротивления. Сам терморезистор выполнен из платиновой проволоки 1, намотанной на слюдяную пластину 2 с нарезкой. Слюдяные накладки 3 защищают обмотку и крепятся серебряной лентой 4. Серебряные выводы 5 пропущены через фарфоровые изоляторы 6. Термосопротивление помещается в металлический защитный чехол 7.

Рис. 1. Платиновый термометр сопротивления

Термосопротивление, описание, принцип работы, виды

В общепринятом смысле термосопротивление — это физическая величина, способность тела препятствовать распространению теплового движения молекул. Однако чаще всего под этим термином подразумевают специальные приборы, способные этот параметр измерять — термометры сопротивления и терморезисторы.

Принцип работы термосопротивления

При нагреве проводника изменяется его сопротивление, а следовательно, и ток, проходящий через проводник. Интенсивность изменения зависит от нескольких факторов:

  • температура и плотность окружающей среды;
  • скорость жидкой или газообразной среды;
  • размеры и материал самого проводника.

Если измерить зависимость сопротивления провода от этих неэлектрических величин, то на основе этой информации можно получать данные об изменении параметров окружающей среды. Собственно, в этом и заключается принцип, по которому работает термосопротивление.

Виды термосопротивлений

По материалу изготовления все термосопротивления можно разделить на следующие группы:

  1. Проводниковое термосопротивление. Термопреобразователи сопротивления производятся в точном соответствии с ГОСТ 6651-2009. Как правило, они изготавливаются из чистых металлов: меди, никеля и платины. В основном представляют собой каркасную или безкаркасную катушку, выполненную из однородного проводника с контактными выводами. Характеризуются прямой зависимостью сопротивления от температуры, чем выше температура, тем выше сопротивление. Имеют большой температурный коэффициент измерения, точность, характеристику близкую к линейной.

    Медь используется при измерениях от -50 до 150—180 градусов Цельсия в среде, свободной от посторонних примесей. Если температура будет выше, металл окислится, а это снижает точность.

    Никель можно применять для измерений до 250—300 градусов Цельсия. Однако стоит учитывать, что при температуре свыше 100 ºС зависимость сопротивления уже не является линейной. Она высчитывается по формулам, зависящим от марки никеля.

    Платина — это самый распространенный материал для промышленных приборов. Этот металл может использоваться при температуре до 1000—1200 градусов Цельсия, хотя на практике платиновое термосопротивление применяется до 650 ºС. Дело в том, что при температуре свыше 500 градусов Цельсия удобнее использовать датчики термопары. Кстати, стоит оговориться, что этот металл нельзя применять в восстановительных средах (углерод, пары кремния, калия, натрия и т. п.).

  2. Полупроводниковое термосопротивление. Терморезистор (термистор), полупроводниковое сопротивление из разнородного сплава, может иметь прямую или обратную характеристику (PTC-термистор или NTС-термистор) зависимости сопротивления от температуры. Изготавливаются методом порошковой металлургии в виде дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок. Имеют большой температурный коэффициент сопротивления, нелинейную характеристику, способны работать при значительных механических нагрузках и в сложных условия эксплуатации.

    NTC-термисторы типов ММТ-1 и КМТ-1 (рис. 1-а) состоят из полупроводникового эмалированного стержня (1), контактных колпачков (2) и выводов (3).

    NTC-термисторы типов ММТ-4 и КМТ-4 (рис. 1-б) выпускаются в герметичном металлическом корпусе (2), за счет чего могут использоваться даже во влажной среде. Герметизация осуществляется при помощи стекла (3) и олова (4), а сам полупроводниковый стержень (1) обернут фольгой (5).

    • рис. 1-а              рис. 1-б

    Медно-кобальто-марганцевые терморезисторы вроде МКМТ-16 бусинкового типа (NTC-термисторы) (рис. 2) — это мини-измерители в стеклянном корпусе. В нем роль сопротивления играет шарик диаметром около 0,8 мм с платиновыми выводами диаметром 0,05 мм, к концам которых приварены проводники из нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм.

    Все термопреобразователи сопротивления , предлагаемые нашей компанией, можно посмотреть в каталоге продукции.

Устройство терморегулятора и его виды (стр. 1 из 2)

Курсовой проект

По теме: «Устройство терморегулятора и его виды»

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Расчет заданной конструкции

2.1 Расчет резистивного моста

2.2 Расчет дифференциального включения ОУ

2.3 Расчет неинвертирующего включения

2.4 Силовая часть

Выводы

Список литературы

Приложение

Терморезисторомназывается измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры. В качестве терморезистора может использоваться металлический или полупроводниковый резистор. Датчики температуры с терморезисторами называются термометрами сопротивления.

Имеются два вида терморезисторов: металлические и полупроводниковые. Принцип действия и конструкция металлических терморезисторов. Как известно, сопротивление металлов увеличивается с увеличением температуры. Для изготовления металлических терморезисторов обычно применяются медь или платина.

Функция преобразования медного терморезистора линейна:

(1)

где R0 — сопротивление при 0 t0С; a= 4,28.10-3K-1 — температурный коэффициент.

Функция преобразования платинового терморезистора нелинейна и обычно аппроксимируется квадратичным трехчленом. Температурный коэффициент платины примерно равен a= 3,91.10-3K-1.

Функция преобразования платинового терморезистора:

Rt = R0 (1+a (T1 — T0)) (2)

Чувствительный элемент медного терморезистора (рис.1) представляет собой пластмассовый цилиндр, на который бифилярно в несколько слоев намотана медная проволока диаметром 0,1 мм. Сверху катушка покрыта глифталевым лаком. К концам обмотки припаиваются медные выводные провода диаметром 1,0 — 1,5мм. Провода изолированы между собой асбестовым шнуром или фарфоровыми трубочками. Чувствительный элемент вставляется в тонкостенную металлическую гильзу. Гильза с выводными проводами помещается в защитный чехол, который представляет собой закрытую с одного конца трубку. На открытом ее конце помещается клемная головка.

Для удобства монтажа защитный чехол может иметь фланец. При изготовлении платиновых терморезисторов используются более теплостойкие материалы. Основные параметры наиболее распространенных терморезисторов и обозначения их градуировок определяются по ГОСТ 6651-84.

Номинальные функции преобразования (статические характеристики) медных и платиновых терморезисторов и их погрешность определяются ГОСТ 6651-84.

Термодатчики представляют собой чувствительные элементы с присоединенными гибкими посеребренными сигнальными проводами в термостойкой тефлоновой изоляции.

Датчиками температуры служат миниатюрные высокоточные платиновые терморезисторы стандарта DIN EN60751 class B (рисунок 1). Цена — 21 у. е.

С разъемом для подключения вместо МФ-100 — 31 у. е.

Рисунок 1 -Платиновые терморезисторы стандарта DIN EN60751 class B.

В отличие от термопар терморезисторы подключаются без соблюдения полярности. Также отпадает проблема с подгонкой термопар различного типа, и не требуется дополнительный холодный спай. Особенно следует отметить высокую точность изготовления и полную взаимозаменяемость терморезисторов одного типа, поэтому при замене не требуется калибровка системы. Термопары при установке на плоскую поверхность имеют точечный контакт, в отличие от этого, терморезисторы, имеющие форму прямоугольника, обеспечивают хороший тепловой контакт по всей плоскости и поэтому более точно отображают температуру элементов. Из этого следует, что в диапазоне температур до +500 °C применение терморезисторов предпочтительнее термопар.

Термометр сопротивления и провода, соединяющие его со вторичным прибором, включены последовательно. Обычно используются медные провода, сопротивление которых зависит от их температуры. Температурные изменения сопротивления проводов приводят к погрешности измерения температуры.

Вторичные преобразователи термометров сопротивления выполняются такими, чтобы максимально уменьшить эту погрешность. Если требуется наибольшая точность измерения температуры, например при метрологических работах, используется компенсационная схема. По этой схеме применяют четырехзажимные платиновые терморезисторы. Два провода используются для подвода тока, а два других служат для измерения падения напряженияна термочувствительной обмотке. Падение напряженияизмеряется с помощью потенциометра. Измеряется также падение напряжения U0на образцовой катушке. Сопротивление терморезистора при этом равно

(3)

Благодаря компенсационному методу измерения отсутствует падение напряжения на проводах, соединяющих термометр с потенциометром, и их сопротивление не влияет на результат измерения.

В менее ответственных случаях для измерения сопротивлений терморезисторов используются мосты: в лабораторной практике — с ручным уравновешиванием, в производственных условиях — автоматические.

Термометр сопротивления может подключиться к мосту с помощью двух- или трехпроводного кабеля. Двухпроводный кабель дешевле, однако при его использовании сопротивления обоих проводов включаются последовательно с термометром в одно плечо. Токоведущие жилы кабеля выполнены из медного провода: при изменении температуры их сопротивление изменяется, что вносит погрешность в измерение. Двухпроводный кабель используется в тех случаях, когда его температура постоянна и погрешность, обусловленная ее изменением, незначительна.

При включении термометра по трехпроводной схеме по одной жиле кабеля к термометру подводится напряжение питания. К плечам моста термометр подсоединяется с помощью двух других жил, включенных в смежные плечи моста. Одинаковые изменения их сопротивлений практически не разбалансируют мост. Таким образом, исключается погрешность, которая могла бы быть при изменении температуры кабеля.

В качестве вторичных приборов для термометров сопротивления в промышленности применяются также логометрические приборы.

Сопротивление терморезистора определяется его температурой. Последняя зависит не только от температуры окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев медного термометра током не должен превышать 0,4 t0 С, а платинового — 0,2 t0 С. Для этого ток не должен превосходить 10 — 15мА.

Краткие характеристики платиновых термодатчиков представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Краткие характеристики платинового термодатчика.

* Характеристики указаны без учета присоединенных сигнальных проводов.

Сигнальные провода и изоляционные втулки допускается нагревать до 300°С долговременно и до 350°С кратковременно (до 5мин). При этом возможно потемнение силиконовых изоляционных втулок.

Сопротивление терморезистора определяется его температурой. Последняя зависит не только от температуры окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев платинового термометра током не должен превышать — 0,2 t0 С. Для этого ток не должен превосходить 10 — 15мА. Дальнейший расчет моста будем производить исходя из этого условия.

Для упрощения расчетов положим:

Сопротивление платинового датчика при 0 t0 С равно 1 кОм.

Мост сбалансирован, т.е. R1= R2=1 кОм и R3 (t) = R4=1кОм.

Тогда, чтобы избежать перегрева, общий ток моста не должен превышать 30 мА (по 1 — му закону Кирхгофа). Следовательно:

тогда при I0=30 мА, получим:

R1=R2, следовательно:

Отсюда

.

Для обеспечения нормальной работы сопротивления R1 и R2 выбираем также равными 1 кОм. Тогда Iобщ=15 мА.

В условия сбалансированного моста I1=I2, тогда по 1 — му закону Кирхгофа Iобщ= I1+I2, следовательно Iобщ=2 I1, I1= Iобщ/2=7,5 мА. Тогда UR3 (t) =7. 5В.

В общем случае имеем:

Очевидно, что с повышением температуры сопротивление термодатчика будет увеличиваться, следовательно будет увеличиваться и падение напряжения на нём.

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

 

Термисторы PTC-типа

Термистор относится к термочувствительным защитным устройства встраиваемой тепловой защите электродвигателя. Располагаются в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора) или в обмотках электродвигателя (защита от теплового перегруза).
Термистор — полупроводниковый резистор, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.
Термисторы в основном делятся на два класса:
PTC-типа — полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления;
NTC-типа — полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
Для защиты электродвигателей используются в основном PTC-термисторы (позисторы Positive Temperature Coefficient), обладающие свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута некоторая характеристическая температура (см рис. 1). Применительно к двигателю это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции. Три (для двухобмоточных двигателей — шесть) PTC-термистора соединены последовательно и подключены к входу электронного блока защиты. Блок настроен таким образом, что при превышении суммарного сопротивления цепочки срабатывает контакт выходного реле, управляющий расцепителем автомата или катушкой магнитного пускателя. Термисторная защита предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру двигателя. Это касается прежде всего двигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременным режимом) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.

 

Рис. 1 Зависимость сопротивления термистора PTC-типа от температуры PTC — полупроводниковый резистор

 

Недостатком данного вида защиты является то, что с датчиками выпускаются далеко не все типы двигателей. Это особенно касается двигателей отечественного производства. Датчики могут устанавливаться только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого двигателя. Они требуют наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты двигателей, 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.

 

Характеристики термистора PTC-типа по DIN44081/44082

  

 

Внешний вид термисторов

 

 

Диаграмма РТС термисторов

Вариант применения РТС термисторов

 

Пример цветовой кодировки РТС термисторов в зависимости от температуры

Датчики температуры в автомобиле: общая информация.

Как устроены температурные датчики: какие они бывают

Температурные датчики – элементы электрических цепей, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.

Классификация:
По принципу работы:
Термовыключатели – работают по принципу ключа – при изменении температуры происходит скачкообразное изменение сопротивления:
1. при достижении определённой температуры сопротивление падает с единицы практически до нуля – термовыключатели работающие на замыкание.
2. при достижении определённой температуры сопротивление возрастает с нуля до единицы – термовыключатели работающие на размыкание.
Терморезисторы – меняют свое сопротивление постепенно в зависимости от температуры.
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) ). С увеличением температуры их сопротивление уменьшается.
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы). С увеличением температуры их сопротивление возрастает.

По выполняемой функции:
1. Датчики включения вентилятора.
2. Датчики на температурную стрелку.
3. Датчики на систему впрыска.

Термовыключатели
Термовыключатели устанавливаются на большом круге циркуляции, как правило, на радиаторе охлаждения, либо рядом с ним.
Термовыключатели делятся на два вида:
— включения аварийной индикации
— включения вентилятора охлаждения

Температурные датчики — важные детали системы управления двигателем, участвующие в экономии топлива и уменьшении вредных выбросов. Вместе с другими датчиками, температурные датчики передают электронному блоку управления двигателем (ЭБУ / ECU) данные, необходимые для управления впрыском топлива.

Существует несколько основных типов датчиков:
1. Датчики температуры охлаждающей жидкости. Их функция заключается в измерении температуры охлаждающей жидкости. Эти датчики устанавливаются в малом круге циркуляции охлаждающей жидкости и передают данные напрямую в ЭБУ. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 130 градусов.
2. Датчики температуры входящего воздуха. Устанавливаются на впускном тракте. Эти датчики измеряют температуру поступающего в двигатель воздуха, эти данные, в сочетании с данными, поступающими с датчика расхода воздуха, позволяют ЭБУ более точно рассчитывать массу поступившего в двигатель воздуха. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 120 градусов.
3. Датчики наружной температуры. Функция этих датчиков аналогична функции датчиков температуры входящего воздуха. Отличие заключается в месте установки. Они устанавливаются не во впускном тракте.

В основе конструкции температурного датчика лежит терморезистор – полупроводник, электрическое сопротивление, которого изменяется в зависимости от температуры. По типу изменения сопротивления от температуры выделяют два типа терморезисторов:
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) — термисторы).
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы).

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления:
Их сопротивление определяется по формуле:

Rt – сопротивление терморезистора
R25 – сопротивление терморезистора при 25 градусах
B – константа (зависит от свойств материала из которого изготовлен терморезистор)
T – температура терморезистора
Из формулы видно, что чем выше температура, тем меньше сопротивление терморезистора.

График изменения сопротивления позистора в зависимости от температуры:

Устройство автомобильного датчика температуры охлаждающей жидкости:

Connector – электрический разъем для присоединения датчика к электропроводке автомобиля.
Metal body – корпус датчика
Gasket – уплотняющая прокладка
Thermistor — термистор

При неисправности термодатчика нужно проверить состояние разъема и корпуса датчика, при наличии повреждений требуется заменить датчик на новый.

Причины поломки термодатчиков:
— механическое повреждение датчика
— перегрев датчика

Признаки выхода из строя термодатчика:
— повышенный расход топлива
— потеря мощности
— перегрев двигателя
— включение аварийной индикации на приборной панели
— затруднённый запуск двигателя
— увеличение токсичности выхлопных газов

Обслуживание:
Требуется проверять работу температурных датчиков каждые 25000км. В случае нарушения работы датчика его необходимо заменить на новый. В случае с датчиками температуры воздуха необходимо проводить регулярную очистку его от загрязнений, затрудняющих его работу.

Термодатчики охлаждающей жидкости затягиваются с усилием 30-50 Nm. Герметизирующую прокладку нельзя использовать повторно. Каждый раз при монтаже датчика требуется использовать новую прокладку.

 

Ремонт терморезисторов кондиционера

Терморезистор (или просто термистор) представляет собой полупроводниковый резистор, имеющий одну очень важную особенность: при возрастании температуры его сопротивление резко падает. Благодаря этому эффекту нам предоставляется возможность задавать температуру кондиционирования.­­­ Стоит отметить, что резистор у кондиционера, как правило, не один. В современных моделях их обычно три. Самым важным из них является терморезистор, расположенный во внутреннем блоке. С его помощью определяется температура в комнате, и по его показателям можно выяснить, что технику пора чинить. Если бы терморезистор выходил из строя незаметно, то кондиционеры нагревали бы (или охлаждали – в зависимости от выбранного режима) помещение все свое рабочее время.

Причины поломок терморезисторов

Причину таких действий было бы довольно сложно определить. Но, к счастью, в большинстве современных кондиционеров есть функция самодиагностики. О неполадке сообщается с помощью светодиода, который по-разному мигает в зависимости от характера поломки. Например, в кондиционерах LG при вышеупомянутой неисправности диод мигает один раз каждые три секунды. Такая самодиагностика очень помогает мастерам, обслуживающим технику. Кроме того, они могут узнать причину неполадки от клиента по телефону, заранее подготовившись к решению конкретной проблемы. К счастью, терморезистор представляет собой миниатюрное устройство в виде стержня, замена которого является очень простым заданием для сотрудников сервисных центров, а его стоимость очень низкая, особенно если сравнивать с остальными деталями кондиционера.

Главными же причинами поломки терморезисторов являются разрыв или короткое замыкание. Поэтому единственным действием, сводящим вероятность поломки к минимуму, является подключение кондиционера к электросети через сетевой фильтр. Это исключит возможность скачков напряжения и минимизирует шансы на выход терморезистора из строя. Но не смотря на это, очень часто из-за перепадов напряжение проводить ремонт кондиционеров, с подобной поломкой.

Какие терморезисторы стоят в кондиционере

Кроме внутреннего терморезистора, существуют также внешний, который осуществляет контроль над температурой подаваемого воздуха. Третьим является терморезистор, следящий за температурой корпуса внутреннего блока и предотвращающий его перегрев. Во всех случаях единственным способом решения проблем с терморезистором является его замена. Поломка любой из трех таких деталей будет показана различным миганием светодиода. Всякий производитель создает свою кодировку неисправностей, так что в руководстве по эксплуатации должно быть указано, каким образом кондиционер реагирует на каждую из поломок. Это очень удобно, ведь иначе в случае повреждения одного терморезистора возникала бы необходимость менять сразу все.

Несмотря на то, что неисправность терморезистора – это один из простейших видов неполадок кондиционера, отнестись к ней надо с полной ответственностью, ведь в процессе ремонта можно повредить микросхему, а это повлечет за собой более серьезные проблемы. Поэтому даже такую неисправность нужно доверять исключительно профессионалам. Наши работники подойдут к этой работе с полной ответственностью. Все они – настоящие мастера своего дела, кроме того, у них есть весь набор необходимых инструментов и запасных деталей. Замена терморезистора производится очень быстро, и в кратчайшее после вызова ремонтников время вы снова сможете наслаждаться прохладой, даже если на улице будет невыносимая жара.

Типы различий термисторов, термисторы NTC и PTC

В предыдущем блоге мы обсуждали, что такое термистор и как он работает. Мы также изучили, что такое резистор, потому что термистор на самом деле представляет собой особый тип резистора. Давайте подробнее рассмотрим, какие существуют типы термисторов, из чего они сделаны и какие виды работ они выполняют. Если вы еще не читали наше введение в термисторы, обязательно сначала ознакомьтесь с разделом «Что такое термистор», а затем вернитесь сюда, чтобы узнать немного больше об этом интригующем датчике температуры.

Рисунок 1: Термисторы 2,251 кОм, 40 кОм и 10 кОм

Основы термистора

Как обсуждалось в нашем предыдущем блоге, термистор сопротивляется электрическому току. Он отличается от резистора, потому что термистор влияет на ток в зависимости от температуры. Мы не будем вдаваться в подробности в этой статье, но нажмите на ссылку выше, чтобы узнать больше. Давайте взглянем на диаграмму, чтобы наглядно представить связь между температурой и сопротивлением.

Рисунок 2: Схема термистора A 10K

Вы можете увидеть, как сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры. Если бы это была диаграмма для резистора, «кривая» на самом деле была бы вертикальной линией; значение сопротивления не изменится независимо от температуры. Резисторы отлично подходят для использования в электронике, например, из-за этой стабильной характеристики. Резистор 10 кОм всегда ограничивает 10 000 Ом электрического тока.Однако термистор 10 кОм ограничивает только 10 000 Ом тока при 25 ℃. Если температура выше, скажем, 50 ℃, термистор будет ограничивать только 3900 Ом. Эта изменчивость с изменением температуры может сделать термистор ужасным для использования в электронике, но он, несомненно, делает термометр отличным.

Различные типы термисторов

Существует много разных типов термисторов, но все они работают по одному принципу: переменное сопротивление в зависимости от температуры.В основном есть две категории термисторов, к которым относятся все типы; NTC и PTC. В зависимости от вашего конкретного применения вы можете предпочесть один термистор другому. Давайте сначала исследуем эти две большие разницы.

Отрицательный температурный коэффициент (NTC) Термисторы

NTC являются наиболее распространенным типом, доступным для использования. Определяющей характеристикой этого термистора является то, что его сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Эти датчики широко распространены в индустрии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, производстве продукции, транспорте, бытовой технике и многих других секторах.Сопротивляясь току, термистор создает побочный продукт остаточного тепла. Если известно, что термистор NTC работает при температурах, вызывающих значительный нагрев, к измеренным значениям можно применить поправку для поддержания точности. Кроме того, с термисторами NTC этот эффект самонагрева будет происходить при низких температурах, когда он может гораздо легче рассеиваться в окружающем процессе.

Положительный температурный коэффициент (PTC) Термисторы

PTC действуют противоположно термистору NTC.Положительный температурный коэффициент означает, что с повышением температуры сопротивление термистора также увеличивается. Эта категория термисторов встречается нечасто, но они выполняют определенную нишевую функцию; предохранитель. В некоторых процессах наличие чрезмерного тепла означает возникновение нежелательной ситуации. Если в цепи присутствует термистор PTC, он может действовать как своего рода дроссель. Увеличение сопротивления, которое происходит с увеличением тепла, похоже на естественный предохранительный клапан, а сверхактивный контур достигает своего рода верхнего предела.На приведенном ниже графике показаны противоположные кривые термисторов PTC и NTC.

Рисунок 3: NTC и PTC нанесены на один график

Что такое кривые и диапазоны термисторов?

Помимо двух различных категорий NTC и PTC, типы термисторов различаются по кривой и диапазону. В целом, их обычно определяют по их резистивной способности при 25 ℃. Мы уже вкратце упомянули, например, обычный термистор 10K.Он выдерживает ток 10 000 Ом при температуре окружающей среды 25 ℃. Есть термисторы 3К, термисторы 12К, термисторы 100К; и список можно продолжать и продолжать. Термистор 10K может быть обычным стандартом, но существует бесчисленное множество других термисторов, которые более точны для использования для других специализированных задач. Давайте взглянем на график нескольких различных термисторов NTC-типа и обсудим несколько важных моментов.

Рисунок 4: Сравнение нескольких термисторов NTC

По этим построенным кривым вы можете определить оптимальный диапазон термистора.Взгляните на область ниже 0 ℃. Здесь вы можете увидеть большое изменение сопротивления, но небольшое изменение температуры. Это означает, что каждое крошечное повышение температуры может быть точно измерено, поскольку изменение сопротивления велико и легко измеряется. Термисторы не работают автоматически лучше, чем холоднее; есть нижний предел их полезности. При температурах ниже -50 ℃ резистивная способность большинства термисторов слишком велика без специального контроля и схем.

Давайте посмотрим на другой конец диаграммы; кривые выше 50 ℃.В этом разделе есть небольшое изменение сопротивления, но большие изменения температуры. Кривая относительно пологая. Это означает, что легко получить неточные показания температуры, поскольку результирующие изменения сопротивления очень малы. Вам понадобится очень точный прибор для измерения мельчайших изменений сопротивления, иначе будет казаться, что ваша температура сильно колеблется. Только специализированные термисторы могут точно работать при температуре выше 100 ℃.

Хотите узнать немного больше о практической стороне термисторов? Перейдите к разделу «Для чего используются термисторы?» и мы обсудим некоторые реальные примеры нишевого рынка датчиков температуры, на котором работают термисторы.

И это термисторы в двух словах

Измерение температуры является широко распространенным требованием во многих отраслях промышленности, и термисторы являются подходящим вариантом для некоторых из этих потребностей. В целом, существует тройка доступных приборов для измерения температуры для управления технологическим процессом, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Не забудьте прочитать о РДТ и термопарах; вместе с термистором они являются ключом к нашим современным процессам измерения температуры.Продолжайте получать знания и ознакомьтесь с разделами «Что такое термопара» и «Как работают датчики температуры RTD?» для получения дополнительной информации о других типах датчиков температуры.

Термистор | Типы резисторов | Руководство по резистору

Что такое термистор?

Термистор — это термочувствительный резистор, их часто используют в качестве датчика температуры. Термин термистор является сокращением слов «термический» и «резистор». Все резисторы имеют некоторую зависимость от температуры, которая описывается их температурным коэффициентом.В большинстве случаев для резисторов (фиксированных или переменных) температурный коэффициент минимизирован, но в случае термисторов достигается высокий коэффициент. В отличие от большинства других резисторов, термисторы обычно имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), что означает, что сопротивление уменьшается при повышении температуры. Эти типы называются термисторами NTC. Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом называются термисторами PTC (Positive Temperature Coefficient).

Определение термистора

Резистор, сопротивление которого значительно изменяется при изменении температуры.

Виды и применения

Термисторы — это керамические полупроводники. В большинстве случаев они состоят из оксидов металлов, которые сушат и спекают для получения желаемого форм-фактора. Типы оксидов и добавок определяют их характерное поведение. Для NTC обычными оксидами являются кобальт, никель, железо, медь или марганец. Для производства PTC обычно используются титанаты бария, стронция или свинца.

Термистор NTC

Тип NTC используется, когда требуется изменение сопротивления в широком диапазоне температур.Их часто используют в качестве датчиков температуры в диапазоне от -55 ° C до 200 ° C, хотя их можно производить для измерения гораздо более низких или более высоких температур. Их популярность объясняется быстрым откликом, надежностью, надежностью и низкой ценой.

Термистор PTC

Тип PTC, используемый, когда требуется резкое изменение сопротивления при определенной температуре. Они демонстрируют резкое увеличение сопротивления выше определенной температуры, называемое переключением, переходом температуры Кюри.Наиболее распространенные температуры переключения находятся в диапазоне от 60 ° C до 120 ° C. Они часто используются для саморегулирующихся нагревательных элементов и самовосстанавливающейся защиты от перегрузки по току.

NTC PTC
Температурный коэффициент отрицательный Положительно
Оксиды металлов кобальт, никель, железо, марганец, титан титанат бария, свинца, стронция
Общий диапазон температур от -55 ° C до 200 ° C от 60 ° C до 120 ° C (температура переключения.)
Приложения Измерение и регулирование температуры, ограничение пускового тока, измерение расхода защита от перегрузки по току, саморегулирующийся нагреватель, выдержка времени, определение уровня жидкости

Пакеты термисторов

Доступны несколько типов корпусов и размеров, наиболее распространен тип корпуса с радиальными выводами, который в основном изготовлен из эпоксидной смолы. Для применения в суровых условиях больше подходят герметичные стеклянные упаковки. Также доступны интегрированные пакеты, такие как корпуса с резьбой, наконечники или датчики для облегчения монтажа. В следующей таблице показаны некоторые примеры доступных типов пакетов.

Обозначения термисторов

Следующие символы используются в соответствии со стандартом IEC.

Обозначение термистора NTC Стандарт IEC Обозначение термистора PTC Стандарт IEC

Термистор NTC | Типы резисторов

Что такое термисторы NTC?

NTC означает «отрицательный температурный коэффициент.Термисторы NTC — это резисторы с отрицательным температурным коэффициентом, что означает, что сопротивление уменьшается с увеличением температуры. В основном они используются в качестве резистивных датчиков температуры и токоограничивающих устройств. Коэффициент температурной чувствительности примерно в пять раз больше, чем у кремниевых датчиков температуры (силисторов), и примерно в десять раз больше, чем у резистивных датчиков температуры (RTD). Датчики NTC обычно используются в диапазоне от -55 ° C до 200 ° C.

Нелинейность связи между сопротивлением и температурой, проявляемая резисторами NTC, представляет собой большую проблему при использовании аналоговых схем для точного измерения температуры, но быстрое развитие цифровых схем решило эту проблему, позволяя вычислять точные значения путем интерполяции справочных таблиц или решения уравнения, которые аппроксимируют типичную кривую NTC.

Определение термистора NTC

Термистор NTC — это термочувствительный резистор, сопротивление которого значительно, точно и предсказуемо уменьшается по мере того, как внутренняя температура резистора увеличивается в пределах рабочего диапазона температур.

Характеристики термисторов NTC

В отличие от термометров сопротивления (резистивных датчиков температуры), которые сделаны из металлов, термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров. Использование разных материалов приводит к разным температурным характеристикам, а также к другим характеристикам.

Температурный отклик

Хотя большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в диапазоне температур от -55 ° C до 200 ° C, где они дают наиболее точные показания, существуют специальные семейства термисторов NTC, которые можно использовать при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (- 273,15 ° C), а также специально разработанные для использования при температуре выше 150 ° C.

Температурная чувствительность датчика NTC выражается как «процентное изменение на градус С. В зависимости от используемых материалов и специфики производственного процесса типичные значения температурной чувствительности варьируются от -3% до -6% на ° C.

Характеристическая кривая NTC

Как видно из рисунка, термисторы NTC имеют гораздо более крутую крутизну зависимости сопротивления от температуры по сравнению с RTD из платинового сплава, что означает лучшую температурную чувствительность. Даже в этом случае RTD остаются наиболее точными датчиками, их точность составляет ± 0,5% от измеренной температуры, и они полезны в диапазоне температур от -200 ° C до 800 ° C, гораздо более широком диапазоне, чем у датчиков температуры NTC.

Сравнение с другими датчиками температуры

По сравнению с RTD, NTC имеют меньший размер, более быстрый отклик, большую устойчивость к ударам и вибрации при более низкой стоимости.Они немного менее точны, чем RTD. По сравнению с термопарами точность, полученная от обоих, одинакова; однако термопары могут выдерживать очень высокие температуры (порядка 600 ° C) и используются в таких приложениях вместо термисторов NTC, где их иногда называют пирометрами. Даже в этом случае термисторы NTC обеспечивают большую чувствительность, стабильность и точность, чем термопары, при более низких температурах и используются с меньшим количеством дополнительных схем и, следовательно, с более низкой общей стоимостью.Стоимость дополнительно снижается из-за отсутствия необходимости в схемах формирования сигнала (усилители, преобразователи уровня и т. Д.), Которые часто необходимы при работе с RTD и всегда необходимы для термопар.

Эффект самонагрева

Эффект самонагрева — это явление, которое происходит всякий раз, когда через термистор NTC протекает ток. Поскольку термистор в основном является резистором, он рассеивает мощность в виде тепла, когда через него протекает ток. Это тепло генерируется в сердечнике термистора и влияет на точность измерений.Степень, в которой это происходит, зависит от количества протекающего тока, окружающей среды (будь то жидкость или газ, есть ли какой-либо поток через датчик NTC и т. Д.), Температурного коэффициента термистора, общего площадь и так далее. Тот факт, что сопротивление датчика NTC и, следовательно, ток через него зависит от окружающей среды, часто используется в датчиках присутствия жидкости, например, в резервуарах для хранения.

Теплоемкость

Теплоемкость представляет собой количество тепла, необходимое для повышения температуры термистора на 1 ° C, и обычно выражается в мДж / ° C.Знание точной теплоемкости имеет большое значение при использовании термисторного датчика NTC в качестве устройства ограничения пускового тока, так как оно определяет скорость отклика датчика температуры NTC.

Выбор и расчет кривой

Тщательный процесс выбора должен учитывать постоянную рассеяния термистора, тепловую постоянную времени, значение сопротивления, кривую сопротивления-температуры и допуски, чтобы упомянуть наиболее важные факторы.

Поскольку зависимость между сопротивлением и температурой (кривая R-T) сильно нелинейна, в практических конструкциях систем необходимо использовать определенные приближения.

Приближение первого порядка

Одно и самое простое в использовании приближение — это приближение первого порядка, которое утверждает, что:

Где k — отрицательный температурный коэффициент, ΔT — разность температур, а ΔR — изменение сопротивления в результате изменения температуры. Это приближение первого порядка справедливо только для очень узкого диапазона температур и может использоваться только для таких температур, где k почти постоянен во всем диапазоне температур.

Бета-формула

Другое уравнение дает удовлетворительные результаты с точностью до ± 1 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C. Он зависит от единственной постоянной материала β , которая может быть получена путем измерений. Уравнение можно записать как:

Где R (T) — сопротивление при температуре T в Кельвинах, R (T 0 ) — это контрольная точка при температуре T 0 . Формула Beta требует калибровки по двум точкам, и она обычно не более точна, чем ± 5 ° C во всем рабочем диапазоне термистора NTC.

Уравнение Стейнхарта-Харта

Наилучшим приближением, известным на сегодняшний день, является формула Стейнхарта-Харта, опубликованная в 1968 году:

Где ln R — натуральный логарифм сопротивления при температуре T в Кельвинах, а A, B и C — коэффициенты, полученные из экспериментальных измерений. Эти коэффициенты обычно публикуются поставщиками термисторов как часть таблицы данных. Формула Стейнхарта-Харта обычно дает точность около ± 0,15 ° C в диапазоне от -50 ° C до + 150 ° C, чего достаточно для большинства приложений.Если требуется более высокая точность, диапазон температур должен быть уменьшен, и может быть достигнута точность лучше ± 0,01 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C.

Выбор правильного приближения

Выбор формулы, используемой для получения температуры из измерения сопротивления, должен основываться на доступной вычислительной мощности, а также на фактических требованиях к допускам. В некоторых приложениях приближения первого порядка более чем достаточно, в то время как в других даже уравнение Стейнхарта-Харта не удовлетворяет требованиям, и термистор должен быть откалиброван по пунктам, выполняя большое количество измерений и создавая справочную таблицу. .

Устройство и свойства термисторов NTC

Материалами, обычно используемыми при изготовлении резисторов NTC, являются платина, никель, кобальт, железо и оксиды кремния, используемые как чистые элементы или как керамика и полимеры. Термисторы NTC можно разделить на три группы в зависимости от используемого производственного процесса.

Термисторы шариковые

Эти термисторы NTC изготовлены из выводных проводов из платинового сплава, непосредственно спеченных в керамический корпус. Как правило, они обеспечивают быстрое время отклика, лучшую стабильность и позволяют работать при более высоких температурах, чем датчики NTC на дисках и микросхемах, однако они более хрупкие. Обычно их закрывают стеклом, чтобы защитить их от механических повреждений во время сборки и повысить стабильность измерений. Типичные размеры варьируются от 0,075 до 5 мм в диаметре.

Дисковые и чип-термисторы

Эти термисторы NTC имеют металлизированные поверхностные контакты. Они больше по размеру и, как следствие, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC шарикового типа.Однако из-за своего размера они имеют более высокую константу рассеяния (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C), и поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут справляться с более высокими токами намного лучше, чем шарик типа термисторы. Термисторы дискового типа изготавливаются путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу, которая затем спекается при высоких температурах. Стружку обычно производят методом литья на ленту, при котором суспензия материала распределяется в виде толстой пленки, сушится и нарезается по форме.Типичные размеры варьируются от 0,25 до 25 мм в диаметре.

Терморезисторы NTC в стеклянной капсуле

Это датчики температуры NTC, запечатанные в герметичном стеклянном пузыре. Они предназначены для использования при температурах выше 150 ° C или для монтажа на печатных платах, где необходима жесткость. Заключение термистора в стекло улучшает стабильность датчика, а также защищает датчик от воздействия окружающей среды. Они изготавливаются путем герметичного запечатывания резисторов шарикового типа NTC в стеклянной таре.Типичные размеры варьируются от 0,4 до 10 мм в диаметре.

Типовые области применения Термисторы

NTC используются в широком спектре приложений. Они используются для измерения температуры, контроля температуры и температурной компенсации. Их также можно использовать для обнаружения отсутствия или присутствия жидкости, в качестве устройств ограничения тока в цепях питания, мониторинга температуры в автомобильных приложениях и многого другого. Датчики NTC можно разделить на три группы в зависимости от используемых в приложении электрических характеристик.

Сопротивление-температурная характеристика

Применения, основанные на временной характеристике сопротивления, включают измерение температуры, управление и компенсацию. К ним также относятся ситуации, в которых используется термистор NTC, так что температура датчика температуры NTC связана с некоторыми другими физическими явлениями. Эта группа приложений требует, чтобы термистор работал в состоянии нулевого энергопотребления, что означает, что ток через него поддерживается как можно более низким, чтобы избежать нагрева зонда.

Токовая характеристика

Применения, основанные на характеристиках тока и времени: временная задержка, ограничение пускового тока, подавление перенапряжения и многое другое. Эти характеристики связаны с теплоемкостью и постоянной рассеяния используемого термистора NTC. Схема обычно основана на нагреве термистора NTC из-за протекающего через него тока. В какой-то момент он вызовет какое-то изменение в схеме, в зависимости от приложения, в котором он используется.

Вольт-амперная характеристика

Приложения, основанные на вольт-амперной характеристике термистора, обычно включают изменения условий окружающей среды или вариации цепи, которые приводят к изменениям рабочей точки на заданной кривой в цепи. В зависимости от области применения его можно использовать для ограничения тока, температурной компенсации или измерения температуры.

Обозначение термистора NTC

Следующий символ используется для термистора с отрицательным температурным коэффициентом в соответствии со стандартом IEC.

Термистор NTC Стандарт IEC

Что такое термистор и как он работает?


Опубликовано 28 августа 2018 г.

Термисторы — это тип полупроводников, что означает, что они имеют большее сопротивление, чем проводящие материалы, но меньшее сопротивление, чем изоляционные материалы. Взаимосвязь между температурой термистора и его сопротивлением сильно зависит от материалов, из которых он изготовлен. Производитель обычно определяет это свойство с высокой степенью точности, поскольку это основная характеристика, представляющая интерес для покупателей термисторов.

Термисторы состоят из оксидов металлов, связующих и стабилизаторов, спрессованы в пластины, а затем нарезаны по размеру чипа, оставлены в форме диска или сделаны в другую форму. Точное соотношение композитных материалов определяет их «кривую» сопротивления / температуры. Производители обычно регулируют это соотношение с большой точностью, поскольку оно определяет, как термистор будет работать.

Подробнее о Термисторах

Что означает «термистор»?

Термисторы, производные от термина термочувствительные резисторы, представляют собой очень точный и экономичный датчик для измерения температуры. Доступный в 2 типах, NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), это термистор NTC, который обычно используется для измерения температуры. Термисторы

доступны двух типов: с отрицательным температурным коэффициентом (термисторы NTC) и с положительным температурным коэффициентом (термисторы PTC). Сопротивление термисторов NTC уменьшается с увеличением их температуры, в то время как сопротивление термисторов PTC увеличивается с увеличением их температуры. Для измерения температуры обычно используются только термисторы NTC.

Термисторы состоят из материалов с известным сопротивлением. При повышении температуры сопротивление термистора NTC будет увеличиваться нелинейным образом, следуя определенной «кривой». Форма этой кривой зависимости сопротивления от температуры определяется свойствами материалов, из которых изготовлен термистор.

Термисторы доступны с различными базовыми сопротивлениями и кривыми зависимости сопротивления от температуры. В низкотемпературных приложениях (от -55 до прибл. 70 ° C) обычно используются термисторы с более низким сопротивлением от 2252 до 10 000 Ом). В более высоких температурах обычно используются термисторы с более высоким сопротивлением (выше 10 000 Ом). Некоторые материалы обеспечивают лучшую стабильность, чем другие. Сопротивление обычно указывается при 25 ° C (77 ° F). Термисторы имеют точность приблизительно ± 0,2 ° C в пределах указанного диапазона температур.Как правило, они прочные, долговечные и недорогие.

Термисторы часто выбирают для приложений, где важны прочность, надежность и стабильность. Они хорошо подходят для использования в экстремальных условиях или там, где присутствует электронный шум. Они доступны в различных формах: идеальная форма для конкретного применения зависит от того, будет ли термистор установлен на поверхности или встроен в систему, а также от типа измеряемого материала.

Термисторы с эпоксидным покрытием доступны для использования при более низких температурах [обычно от -50 до 150 ° C (от -58 до 316 ° F)]; термисторы также доступны со стеклянным покрытием для использования при более высоких температурах [обычно от -50 до 300 ° C (от -58 до 572 ° F)].Эти покрытия защищают термистор и его соединительные провода от влаги, коррозии и механических воздействий.

Доступные конфигурации термистора

Термисторы доступны в нескольких распространенных конфигурациях. Три наиболее часто используемых — это герметичный гибкий термистор (серия HSTH), тип с болтовым креплением / шайбой и самоклеящийся тип поверхностного монтажа. Термисторы

HSTH полностью закрыты оболочками из PFA (пластикового полимера) для защиты чувствительного элемента от влаги и коррозии.Их можно использовать для измерения температуры множества жидкостей, от масел и промышленных химикатов до пищевых продуктов.

Термисторы с датчиками на болтах или шайбах можно устанавливать в резьбовые отверстия или отверстия стандартного размера. Их небольшая тепловая масса позволяет им быстро реагировать на изменения температуры. Они используются во многих областях, включая бытовые приборы, резервуары для воды, трубы и кожухи оборудования.

Термисторы для поверхностного монтажа имеют клейкую внешнюю поверхность, которая легко прикрепляется к плоским или изогнутым поверхностям.Их можно снимать и повторно наносить, и они имеют несколько коммерческих и промышленных применений.

Диапазон температур, точность и стабильность

Термисторы обладают высокой точностью (от ± 0,05 ° C до ± 1,5 ° C), но только в ограниченном диапазоне температур, который находится в пределах примерно 50 ° C от базовой температуры. Диапазон рабочих температур для большинства термисторов составляет от 0 ° C до 100 ° C. Термисторы класса A обеспечивают высочайшую точность, в то время как термисторы класса B могут использоваться в сценариях, где нет необходимости в точных измерениях.После завершения производственного процесса термисторы становятся химически стабильными, и их точность с возрастом существенно не меняется.

Общие области применения термисторов

Термисторы используются в широком спектре коммерческих и промышленных приложений для измерения температуры поверхностей, жидкостей и окружающих газов. Когда они заключены в защитные зонды, которые можно надежно дезинфицировать, они используются в пищевой промышленности и производстве напитков, в научных лабораториях и в исследованиях и разработках.Термисторы для тяжелых условий эксплуатации, устанавливаемые на зонд, подходят для погружения в агрессивные жидкости и могут использоваться в промышленных процессах, в то время как крепления термисторов с виниловыми наконечниками используются на открытом воздухе или в биологических приложениях. Термисторы также доступны с металлическими или пластиковыми крышками элементов в виде клетки для измерения температуры воздуха.

Как подключить термистор?

Термисторы очень просто подключить. Большинство из них имеют двухпроводные разъемы. Те же два провода, которые соединяют термистор с его источником возбуждения, можно использовать для измерения напряжения на термисторе.

Техническое обучение Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе

Знакомство с типами термисторов, их работой и применением

Термистор — это чувствительный к температуре элемент, состоящий из спеченного полупроводникового материала, который показывает большое изменение сопротивления пропорционально небольшому изменению температуры.Термистор может работать в широком диапазоне температур и давать значение температуры по изменению сопротивления, которое определяется двумя словами: термический и резистор. Положительные температурные коэффициенты (PTC) и отрицательные температурные коэффициенты (NTC) — это два основных типа термисторов, которые используются для датчиков температуры. Типы термисторов

Термисторы

просты в использовании, недороги, прочные и предсказуемо реагируют на изменение температуры. Термисторы в основном используются в цифровых термометрах и бытовой технике, например, в духовках, холодильниках и т. Д.Стабильность, чувствительность и постоянная времени — общие свойства термистора, которые делают эти термисторы прочными, портативными, экономичными, высокочувствительными и лучшими для измерения температуры в одной точке.

Термисторы бывают двух типов:

  1. Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  2. Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор PTC

Термисторы PTC — это резисторы с положительным температурным коэффициентом, в которых сопротивление увеличивается пропорционально температуре.Эти термисторы подразделяются на две группы в зависимости от их конструкции и производственного процесса. Первая группа термисторов включает силисторы, в которых в качестве полупроводникового материала используется кремний. Эти термисторы могут использоваться в качестве датчиков температуры PTC из-за их линейных характеристик.

Термистор PTC

Термистор переключающего типа — это вторая группа термисторов PTC, которые используются в нагревателях, а также полимерные термисторы, которые входят в эту группу, которые сделаны из пластика и часто используются в качестве восстанавливаемых предохранителей.

Типы термисторов PTC

Термисторы PTC классифицируются в зависимости от уровня температуры, который они измеряют. Эти типы зависят от следующего:


  • Элементы : это термисторы дискового, пластинчатого и цилиндрического типов.
  • Свинец, тип погружения: Эти термисторы бывают двух видов, а именно. окрашенные и неокрашенные. Они имеют высокотемпературные покрытия для механической защиты, устойчивости к окружающей среде и электроизоляции.
  • Тип корпуса: Это могут быть пластиковые или керамические корпуса, которые используются в зависимости от требований приложения.
  • Тип сборки : Это единичный продукт из-за его конструкции и формы.

Типичные характеристики термистора PTC

Следующие характеристики термистора показывают взаимосвязь между различными параметрами, такими как температура, сопротивление, ток, напряжение и время.

1. Температура против сопротивления

На приведенном ниже рисунке мы можем наблюдать, как быстро сопротивление изменяется в зависимости от температуры, то есть резкое повышение сопротивления с небольшими изменениями температуры.PTC показывает небольшой отрицательный температурный коэффициент по сравнению с обычным повышением температуры, но при более высоких температурах и точке Кюри наблюдается резкое изменение сопротивления.

Температурная зависимость сопротивления

2. Характеристики тока / напряжения

Эта характеристика показывает соотношение между напряжением и током в состоянии теплового равновесия, как показано на рисунке. Когда напряжение увеличивается от нуля, ток и температура также повышаются, пока термистор не достигнет точки переключения.Дальнейшее увеличение напряжения приводит к уменьшению тока в области постоянной мощности.

Характеристики тока \ напряжения

3. Характеристики тока / времени

Это говорит о надежности, необходимой для твердотельных переключателей при нагреве и защите от сильноточных приложений. Когда на термистор PTC подается напряжение, превышающее заданное, в момент приложения напряжения течет большой ток из-за низкого сопротивления.

Токовые \ временные характеристики

Применение термистора PTC

1.Временная задержка: Временная задержка в цепи обеспечивает время, необходимое термистору PTC для достаточного нагрева, чтобы переключиться из состояния с низким сопротивлением в состояние с высоким сопротивлением. Время задержки зависит от размера, температуры и напряжения, к которому он подключен, а также от используемой цепи. Эти применения включают реле с задержкой переключения, таймеры, электрические вентиляторы и т. Д.

2. Запуск двигателя: Некоторые Электродвигатели имеют пусковую обмотку, на которую нужно подавать питание только при запуске двигателя.Когда цепь включена, термистор PTC имеет меньшее сопротивление, что позволяет току проходить через пусковую обмотку. При запуске двигателя термистор с положительным температурным коэффициентом нагревается и в какой-то момент переключается в состояние с высоким сопротивлением, а затем отключает эту обмотку от сети. Время, необходимое для этого, зависит от требуемого запуска двигателя.

3. Саморегулирующиеся нагреватели: Если через переключающий термистор с положительным температурным коэффициентом проходит ток, то он стабилизируется при определенной температуре.Это означает, что если температура снижается пропорционально сопротивлению, позволяя протекать большему току, устройство нагревается. Если температура повышается до уровня, ограничивающего ток, проходящий через устройство, устройство охлаждается.

Термисторы PTC используются в качестве таймеров в цепи катушки размагничивания ЭЛТ-дисплеев. Схема размагничивания с использованием термистора PTC проста, надежна и недорога.

Термистор NTC

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом означает, что сопротивление уменьшается с повышением температуры.Эти термисторы изготовлены из литой микросхемы полупроводникового материала, такого как спеченный оксид металла.

Термистор NTC

Наиболее часто используемые оксиды для этих термисторов — это марганец, никель, кобальт, железо, медь и титан. Эти термисторы подразделяются на две группы в зависимости от метода крепления электродов к керамическому корпусу. Это:

  1. Термисторы шарикового типа
  2. Контакты с металлизированной поверхностью

Термисторы шарикового типа изготовлены из платинового сплава и выводных проводов, которые непосредственно спечены в керамическом корпусе.Термисторы шарикового типа обладают высокой стабильностью, надежностью; быстрое время отклика и работает при высоких температурах. Эти термисторы доступны в небольших размерах и демонстрируют сравнительно низкие постоянные рассеяния. Эти термисторы обычно получаются путем их последовательного или параллельного подключения. Термисторы шарикового типа включают следующие типы:

  • Голые шарики
  • Стеклянные шарики с покрытием
  • Прочные шарики
  • Миниатюрные стеклянные шарики
  • Стеклянные зонды
  • Стеклянные стержни
  • Стеклянные щупы в корпусе
Вторая группа из 9 термостатов контакты с металлизированной поверхностью, которые доступны с радиальными или осевыми выводами, а также без выводов для монтажа — с помощью пружинных контактов.Для этих термисторов доступны различные покрытия. Контакт с металлизированной поверхностью может быть нанесен путем окраски, напыления или окунания по мере необходимости, контакт фиксируется в керамическом корпусе. Эти термисторы включают в себя следующие типы:

  • Диски
  • Чипы
  • Монтаж на поверхности
  • Хлопья
  • Стержни
  • Шайбы

Типичные характеристики термистора NTC

При учете трех электрических характеристик все приложения, в которых используются термисторы NTC.

  • Температурно-температурная характеристика
  • Вольт-амперная характеристика
  • Вольт-амперная характеристика

1. Температурно-температурные характеристики

Термистор NTC демонстрирует отрицательные температурные характеристики, когда сопротивление увеличивается с небольшим понижением температуры как показано на рисунке.

Температурно-резистивная характеристика

2. Ток-временные характеристики

Скорость изменения тока незначительна из-за высокого сопротивления термистора.Наконец, когда устройство приближается к состоянию равновесия, скорость изменения тока будет уменьшаться по мере достижения конечного значения времени, которое показано ниже на рисунке.

Токовые характеристики

3. Вольт-амперные характеристики

Когда самонагревающийся термистор достигает состояния равновесия, скорость тепловых потерь от устройства равна подаваемой мощности. На рисунке ниже мы можем наблюдать взаимосвязь этих двух параметров, при этом мы можем наблюдать уменьшение напряжения на 0.01 мА, и снова напряжение увеличивается при пиковом токе 1,0 мА, а затем уменьшается при значении тока 100 мА.

Вольт-амперная характеристика

Применение термистора NTC

1. Защита от перенапряжения: Когда термистор NTC включен, он поглощает импульсный ток через оборудование и защищает его, изменяя свое сопротивление.

2. Контроль температуры и сигнализация: Термистор NTC может использоваться в качестве системы контроля температуры или системы сигнализации температуры.Когда температура увеличивается, а сопротивление термистора уменьшается — ток становится большим и подает сигнал тревоги или включает систему обогрева.

Это два основных типа термисторов, используемых для различных приложений измерения температуры. Надеюсь, что характеристики термистора и его применение, в дополнение к типам, могли бы дать вам лучшее и полное понимание темы или электрических и электронных проектов. Пожалуйста, напишите свои предложения и комментарии в разделе комментариев ниже.

Фото:

Типы термисторов от ussensor
Термистор PTC от paumanokgroup
Температурная зависимость сопротивления от epcos
Токовые \ временные характеристики от hiel
Термистор NTC от diytrade
Токовые \ временные характеристики по amwei
Напряжение / ток by cantherm

Определение термистора, символ и типы

А резистор это тип пассивного компонента, который ограничивает поток электрический ток до определенного уровня.Резисторы в основном делятся на два типа: постоянные резисторы и переменные резисторы.

Фиксированный резистор — это тип резистора, который ограничивает только протекает электрический ток, но не контролирует (увеличивает и уменьшение) протекания электрического тока. С другой стороны, переменный резистор — это тип резистора, который управляет (увеличивает и уменьшает) поток электрического тока вручную уменьшая и увеличивая его сопротивление.

В постоянных или переменных резисторах, если мы вручную установите сопротивление как постоянное, сопротивление изменится слегка при повышении или понижении температуры. Однако по используя специальный тип резистора, мы можем быстро изменить сопротивление резистора при изменении температуры. Эта специальный тип резистора называется термистором.

Спрос на точные компоненты или устройств (термисторов) в последние годы увеличилось.Термисторы точно измеряют температуру и работают эффективно в течение многих лет.

Термистор определение

Термистор — это тип резистора, сопротивление быстро меняется при небольшом изменении температуры. Другими словами, это тип резистора, в котором изменяется поток электрического тока быстро при небольшом изменении температуры.Слово термистор образовано от словосочетания «тепловой» и «резистор».

Термистор символ

Американский стандарт и международный Стандартный символ термистора показан на рисунке ниже.

Типы термисторов

Термисторы делятся на два типа в зависимости от того, как они ведут себя при изменении температуры:

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

Сопротивление NTC (отрицательное Температурный коэффициент термистора уменьшается с увеличением температура.Другими словами, электрический ток проходит через термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) увеличивается с повышением температуры.

Большинство термисторов NTC изготовлены из прессованный диск, стержень или литая микросхема из полупроводникового материала, такого как спеченные оксиды металлов.

В термисторах NTC носители заряда генерируется допинг-процессом.Из-за этого процесса допинга генерируется большое количество носителей заряда.

Если температура немного повышена, большое количество носителей заряда (бесплатно электронов) сталкивается с валентными электроны других атомов и дает им достаточно энергии. Валентные электроны, которые набирают достаточную энергию, разрушаются связь с родительским атомом и свободно перемещается с одного места в другое место.Электроны, которые свободно перемещаются из одного места в другое место называются свободными электронами. Эти электроны переносить электрический ток при перемещении с одного места на другое место. Валентный электрон, который становится свободным электрон снова столкнется с другими валентными электронами и делает их свободными.

Точно так же небольшое повышение температуры производит миллионы свободных электронов.Больше свободных электронов или носители заряда означают больше электрического тока. Таким образом, небольшой повышение температуры быстро снижает сопротивление Термистор NTC и пропускает большое количество электрического тока.

  • Положительных Термисторы с температурным коэффициентом (PTC)

Сопротивление положительной температуре Коэффициент термистора (PTC) увеличивается с увеличением температура.Наибольший положительный температурный коэффициент (PTC) термисторы изготовлены из легированной поликристаллической керамики. Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) также называемые позисторами.

История термисторов

Первый NTC (отрицательная температура Коэффициент полезного действия) термистор был открыт Майклом Фарадеем. в 1833 г.Майкл Фарадей заметил, что сопротивление серебра сульфид быстро уменьшается при повышении температуры.

Преимущества и недостатки термисторов

Преимущества термисторов

  • Сопротивление термисторов быстро меняется при малых изменение температуры.
  • Низкая стоимость
  • Малый размер
  • Термисторы легко переносить с места на место место.

Недостатки термисторов

  • Термисторы не подходят для широкого рабочего диапазона
  • Зависимость сопротивления от температуры равна нелинейный.

Приложения термисторов

  • Термисторы используются в медицинском оборудовании
  • Термисторы используются в хотэндах 3D-принтеров.
  • Термисторы используются в бытовой технике, такой как духовки, сушилки, тостеры, холодильники и др.
  • Современные кофеварки используют термисторы для точного измерения и контролировать температуру воды.
  • Термисторы используются в компьютерах.
  • Термисторы используются в качестве датчиков температуры.
  • Термисторы используются в качестве ограничителя пускового тока.


Типы термисторов, характеристики и принцип работы

Название термистора было придумано как сокращение от «термочувствительного резистора».Полная форма термистора дает общее и подробное представление о действии, которое является особенностью термистора.

Автор: S. Prakash

Различные типы устройств, в которых используются термисторы, включают широкий спектр устройств, таких как датчики температуры и электронные схемы, в которых они обеспечивают температурную компенсацию.

Хотя термисторы используются не так часто, как транзисторы, резисторы и конденсаторы обычной формы, электронное поле использует термисторы в больших масштабах.

Символ цепи термистора

Символ, который используется термистором для его распознавания, является собственным символом цепи.

Обозначение схемы термистора состоит из основания, которое состоит из стандартного прямоугольника резистора и диагональной линии, проходящей через основание и состоящей из вертикальной части небольшого размера.

В принципиальных схемах широко используется обозначение термистора.

Типы термисторов

Термисторы можно разделить на различные типы и категории на основе ряда различных способов.

Эти способы их классификации в первую очередь основаны на том, как термистор реагирует на воздействие тепла.

Сопротивление некоторых конденсаторов увеличивается с повышением температуры, в то время как в других типах термисторов наблюдается обратное, что приводит к уменьшению сопротивления.

Эту идею можно расширить с помощью кривой термистора, которую можно описать уравнением простой формы:

Зависимость между сопротивлением и температурой

ΔR = kx & ΔT

Приведенное выше уравнение составляет:

ΔR = Наблюдаемое изменение сопротивления

ΔT = Наблюдаемое изменение температуры

k = температурный коэффициент сопротивления первого порядка

В большинстве случаев существует нелинейная зависимость между сопротивлением и температурой.Но с различными небольшими изменениями сопротивления и температуры, также наблюдается изменение во взаимосвязи, и взаимосвязь приобретает линейный характер.

Значение «k» может быть положительным или отрицательным в зависимости от типа термистора.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (термистор с отрицательным температурным коэффициентом): свойство термистора с отрицательным температурным коэффициентом позволяет ему уменьшать свое сопротивление при повышении температуры, и, таким образом, коэффициент «k» для термистора с отрицательным температурным коэффициентом является отрицательным.

Термистор PTC (термистор с положительным температурным коэффициентом): свойство термистора NTC позволяет ему увеличивать свое сопротивление с повышением температуры, и, следовательно, коэффициент «k» для термистора NTC является положительным.

Другой способ, которым термистор можно дифференцировать и классифицировать, помимо функции изменения сопротивления, зависит от типа материала, который используется для термистора. Используемый материал бывает двух основных типов:

Монокристаллические полупроводники

Металлические соединения, такие как оксиды

Термистор: разработка и история

Явление изменений, наблюдаемых в резисторе из-за изменений температуры был продемонстрирован в начале девятнадцатого века.

Существует множество способов использования термистора до настоящего времени. Но большая часть этих термисторов страдает недостатком, заключающимся в том, что они способны демонстрировать очень малое изменение сопротивления в соответствии с большим диапазоном температур.

Использование полупроводников обычно подразумевается в термисторах, которые позволяют термисторам показывать большие изменения сопротивления в соответствии с большим диапазоном температур.

Материалы, которые используются для изготовления термистора, бывают двух типов, включая металлические соединения, которые были первыми материалами, открытыми для термистора.

В 1833 году, измеряя изменение сопротивления в зависимости от температуры сульфида серебра, Фарадей обнаружил отрицательный температурный коэффициент. Но коммерческое использование оксидов металлов в больших масштабах произошло только в 1940-х годах.

Исследование кремниевого термистора и кристаллического германиевого термистора проводилось после Второй мировой войны, в то время как проводилось исследование полупроводниковых материалов.

Хотя полупроводник и оксиды металлов относятся к двум типам термисторов, охватываемые ими диапазоны температур различаются, и поэтому они не должны конкурировать.

Состав и структура термистора

На основе приложений, в которых необходимо использовать термистор, а также диапазона температур, в котором термистор будет работать; решаются размеры, формы и тип материала, из которого изготовлен термистор.

В случаях, когда плоская поверхность должна постоянно контактировать с термистором; форма термистора в этих случаях — плоские диски.

В случае наличия датчиков температуры, для которых необходимо изготовить термистор, форма термистора имеет форму стержней или бусинок.Таким образом, требования, предъявляемые к приложениям, в которых будет использоваться термистор, определяют фактическую физическую форму термистора.

Диапазон температур, для которых используется термистор типа оксида металла, составляет 200-700 К.

Компонент, который используется для изготовления этих термисторов, находится в версии тонкого порошка, который спекается и сжимается при температуре очень высокая температура.

Материалы, которые чаще всего используются для этих термисторов, включают оксид никеля, оксид железа, оксид марганца, оксид меди и оксид кобальта.

Температуры, при которых используются полупроводниковые термисторы, очень низкие. Кремниевые термисторы используются реже, чем германиевые термисторы, которые более широко используются для температур, находящихся в диапазоне ниже диапазона 100º от абсолютного нуля, то есть 100K.

Температура, при которой можно использовать кремниевый термистор, составляет максимум 250 К. Если температура повышается более чем на 250K, то на кремниевом термисторе устанавливается положительный температурный коэффициент.17 / см3.

Области применения термистора

Термистор можно использовать для многих различных типов приложений, и существует множество других применений, в которых они используются.

Самая привлекательная особенность термистора, которая делает его популярным для использования в схемах, заключается в том, что элементы, предоставляемые ими в схемах, очень рентабельны, поскольку они работают эффективно, но при этом доступны по низкой цене.

Тот факт, является ли температурный коэффициент отрицательным или положительным, определяет области применения, в которых может использоваться термистор.

В случае отрицательного температурного коэффициента термистор может использоваться для следующих целей:

Термометры очень низкой температуры: термисторы используются для измерения температуры очень низких уровней в термометрах очень низкой температуры.

Цифровые термостаты: В современных цифровых термостатах термисторы широко и широко используются.

Мониторы аккумуляторных батарей: температура аккумуляторных батарей в течение всего периода их зарядки контролируется с помощью термисторов NTC.

Некоторые батареи, которые используются в современной промышленности, чувствительны к перезарядке, включая широко используемые литий-ионные батареи. В таких батареях их состояние зарядки эффективно указывается температурой и, таким образом, позволяет определить время, когда цикл зарядки должен быть прекращен.

Устройства защиты от бросков тока: в цепях питания используются термисторы NTC в виде устройств, ограничивающих пусковой ток.

Термисторы NTC, выступая в качестве устройств защиты от бросков тока, предотвращают протекание большого количества тока в момент включения и обеспечивают начальный уровень высокого сопротивления.

После этого термистор нагревается, и, таким образом, исходный уровень сопротивления, обеспечиваемого им, существенно уменьшается, что позволяет протекать большим токам во время нормальной работы схемы.

Термисторы, используемые в данном приложении, имеют соответствующую конструкцию, поэтому их размер больше, чем у термисторов измерительного типа.

Если температурный коэффициент положительный, термистор может использоваться для следующих целей:

Устройства ограничения тока: В электронных схемах используются термисторы PTC в виде устройств ограничения тока.

Термисторы PTC выступают в качестве альтернативного устройства для более часто используемых предохранителей. Нет никаких нежелательных или побочных эффектов, вызванных теплом, которое выделяется в небольших количествах, когда устройство испытывает ток в нормальных условиях.

Но в случае, если ток через устройство очень велик, это может привести к увеличению сопротивления, так как тепло не может рассеиваться в окружающей среде, так как устройство может не справиться с этим.

Это приводит к выделению большего количества тепла, что вызывает эффект положительной обратной связи.Устройство защищено от такого тепла и колебаний тока, так как падение тока наблюдается при увеличении сопротивления.

Области применения термисторов очень разнообразны. Термисторы можно использовать для измерения температуры надежным, дешевым (экономичным) и простым способом.

Различные устройства, в которых могут использоваться термисторы, включают термостаты и пожарную сигнализацию. Термисторы могут использоваться по отдельности вместе с другими устройствами.В последнем случае можно использовать термистор для обеспечения высокой точности, сделав его частью моста Уитстона.

Также термисторы используются в виде устройств температурной компенсации.

У большого процента резисторов наблюдается увеличение сопротивления, которое наблюдается при соответствующем повышении температуры из-за их положительного температурного коэффициента.

В случае, если приложения предъявляют высокие требования к стабильности, используется термистор с отрицательным температурным коэффициентом.Это достигается, когда схема включает термистор, чтобы противодействовать влиянию компонентов, вызванному их положительным температурным коэффициентом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*