Что такое NTC термисторы. Какие бывают типы NTC термисторов. Где применяются NTC термисторы. Каковы основные характеристики NTC термисторов. Как выбрать подходящий NTC термистор.
Что такое NTC термистор и как он работает
NTC термистор (Negative Temperature Coefficient) — это полупроводниковый резистор, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры. Принцип работы основан на свойствах полупроводниковых материалов, из которых изготавливаются термисторы:
- Оксиды металлов (марганца, кобальта, никеля и др.)
- Кремний, германий
- Карбид кремния
При нагревании в полупроводнике увеличивается количество свободных носителей заряда, что приводит к снижению сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры для NTC термисторов описывается экспоненциальной функцией:
R = R₀ * e^(B/T)
где R₀ — сопротивление при номинальной температуре, B — коэффициент температурной чувствительности, T — абсолютная температура.
Основные характеристики NTC термисторов
При выборе NTC термистора следует учитывать следующие ключевые параметры:
- Номинальное сопротивление R₂₅ при 25°C
- Коэффициент B (определяет крутизну характеристики)
- Диапазон рабочих температур
- Допуск на сопротивление ΔR/R
- Максимальная рассеиваемая мощность
- Тепловая постоянная времени τ
- Коэффициент рассеяния δ
Выбор конкретных значений этих параметров зависит от требований конкретного применения термистора.
Типы конструкций NTC термисторов
По конструктивному исполнению NTC термисторы делятся на следующие основные типы:
Термисторы в стеклянном корпусе
Имеют миниатюрные размеры и герметичный корпус. Применяются для точных измерений температуры в диапазоне от -55°C до +300°C. Обладают высокой стабильностью и малым временем отклика.
Выводные термисторы
Классическая конструкция с аксиальными выводами. Доступны в широком диапазоне номиналов сопротивления. Используются в бытовой технике, промышленной электронике, автомобильных системах.
SMD термисторы
Предназначены для поверхностного монтажа на печатные платы. Миниатюрные размеры позволяют использовать их в компактной электронике. Популярны в LED-системах для температурной компенсации.
Термисторы в зондовом исполнении
Представляют собой термистор, помещенный в металлический или пластиковый корпус с выводами. Применяются для измерения температуры жидкостей и газов в промышленном оборудовании.
Области применения NTC термисторов
Благодаря своим свойствам NTC термисторы нашли широкое применение в различных областях техники:
Измерение и контроль температуры
NTC термисторы используются как датчики температуры в:
- Бытовых приборах (холодильники, стиральные машины, кондиционеры)
- Промышленном оборудовании
- Автомобильных системах (контроль температуры двигателя, салона)
- Медицинских термометрах
Температурная компенсация
NTC термисторы применяются для компенсации температурной зависимости других компонентов в:
- Измерительных приборах
- Источниках питания
- Усилителях
- LED-системах освещения
Ограничение пускового тока
При включении устройства холодный термистор имеет высокое сопротивление, ограничивая пусковой ток. По мере нагрева сопротивление падает. Это свойство используется для защиты:
- Блоков питания
- Электродвигателей
- Трансформаторов
- Ламп накаливания
Преимущества и недостатки NTC термисторов
Как и любые электронные компоненты, NTC термисторы имеют свои сильные и слабые стороны:
Преимущества:
- Высокая чувствительность к изменению температуры
- Широкий диапазон номиналов сопротивления
- Компактные размеры
- Низкая стоимость
- Простота применения
Недостатки:
- Нелинейная характеристика
- Саморазогрев при прохождении тока
- Ограниченный диапазон рабочих температур
- Разброс параметров в партии
Как выбрать NTC термистор
При выборе NTC термистора для конкретного применения следует учитывать следующие факторы:
- Определить требуемый диапазон измеряемых температур
- Выбрать номинальное сопротивление, обеспечивающее максимальную чувствительность в рабочем диапазоне
- Учесть допустимую погрешность измерений
- Оценить быстродействие (тепловую постоянную времени)
- Рассчитать максимальную рассеиваемую мощность
- Выбрать конструктивное исполнение, подходящее для монтажа
Правильный выбор NTC термистора позволит обеспечить точные измерения температуры и надежную работу устройства в целом.
Перспективы развития NTC термисторов
Несмотря на появление новых типов температурных датчиков, NTC термисторы продолжают активно применяться и совершенствоваться. Основные направления развития включают:
- Улучшение стабильности характеристик
- Расширение диапазона рабочих температур
- Уменьшение размеров для применения в миниатюрной электронике
- Создание специализированных термисторов для конкретных применений
- Интеграция термисторов с микросхемами обработки сигнала
Благодаря простоте, надежности и низкой стоимости NTC термисторы еще долго будут оставаться востребованными компонентами в электронике и измерительной технике.
Радиодеталь: NTC термистор
NTC — термистор, который применяют для защиты от пусковых токов (двигатели, трансформаторы, БП, зарядные и т.п.) Штука очень полезная и простая, казалось бы, но как-то не встретил доходчивой информации…
Этим и обеспечивается плавный запуск устройства, которое питается через такой термистор и его последующая нормальная работа после запуска (термистор становится «прозрачным»).
А на практике дополнительно возможны следующие вопросы, на которые хотелось бы дать хотя бы краткие пояснения:
1) Как выбирать термисторы? В рабочем состоянии термистор ВСЕГДА должен быть ГОРЯЧИМ? Ведь иначе у термистора сохранится начальное большое сопротивление — он будет работать в схеме как простой резистор. Насколько горячим должен быть термистор, какая температура у него в установившемся режиме?
Ответ: Термистор выбирают под номинальный рабочий ток, тогда он и будет греться до нужной температуры. Максимальный установившийся ток термистора должен быть немногим больше, чем максимальный средний ток для устройства, тогда термистор в установившемся режиме будет работать близко к максимальной температуре и при минимальном сопротивлении.
Минимально допустимое сопротивление термистора при 25˚С определяется исходя из допустимого пикового тока для потребителя и напряжения в розетке по формуле с первой страницы аппликухи
(√2*VE*1.1)/(Rc+R25)≤Imax
где,
VE — напряжение в розетке
Rc — собственное сопротивление входа без термистораИз подходящих по этим параметрам термисторов выбираем тот, у которого постоянная времени меньше.
2) Есть ли в связи с этим какие-то особенности его монтажа, разводки на ПП, чтобы ничего вокруг не поплавилось и не погорело?
Ответ: При монтаже вокруг термистора должно быть пространство для охлаждения, нельзя монтировать впритык к другим деталям. Рабочая температура должна быть около 65 град. Во многих распаянных платах мониторов ЛТ терморезисторы были установлены через втулки-стойки, которые были расклёпаны и пропаяны со стороны дорожек. И теплоотвод, и надёжный контакт.
3) Как проверить приборно, что термистор отрабатывает или не отрабатывает на пуске?
Ответ: Это не требуется, если выбрано правильно стартовое сопротивление. Оно само по себе является гарантом того, что термистор выполнит свою функцию. Стартовое сопротивление термистора подбирается под конкретные ёмкости, номинал которых добросовестный производитель указывает в даташитах.
NTC термистор характеристики
А Вы знаете, что такое NTC термистор и какие у него характеристики?NTC термистор
Что такое термисторы NTC? Термистор, встроенный в зонд из нержавеющей стали, представляет собой «отрицательный температурный коэффициент». Термисторы NTC — это резисторы с отрицательным температурным коэффициентом, что означает, что сопротивление уменьшается с повышением температуры.
Они в основном используются как резистивные температурные датчики и токоограничивающие устройства. Коэффициент температурной чувствительности примерно в пять раз больше, чем у кремниевых температурных датчиков (силисторы) и примерно в десять раз больше, чем у датчиков температуры сопротивления (RTD). Датчики NTC обычно используются в диапазоне от -55 ° C до 200 ° C.
ntc термистор характеристики.
Нелинейность связи между сопротивлением и температурой, проявляемая резисторами NTC, представляла собой большую проблему при использовании аналоговых схем для точного измерения температуры, но быстрое развитие цифровых схем позволило решить эту задачу, позволяющую вычислять точные значения путем интерполяции таблиц поиска или путем решения уравнений которые приближаются к типичной кривой NTC.
Определение термистора NTC
Термистор NTC представляет собой термочувствительный резистор, сопротивление которого демонстрирует большое, точное и прогнозируемое снижение по мере того, как температура ядра резистора увеличивается в диапазоне рабочих температур.
NTC термистор.
Характеристики термисторов NTC
В отличие от RTD (температурные детекторы сопротивления), изготовленные из металлов, термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров. Различные используемые материалы приводят к различным температурным откликам, а также к другим характеристикам. Реакция температуры Хотя большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в температурном диапазоне от -55 ° C до 200 ° C, где они дают наиболее точные показания, существуют специальные семейства термисторов NTC, которые могут использоваться при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (-273,15 ° C), а также те, которые специально предназначены для использования выше 150 ° C. Температурная чувствительность датчика NTC выражается как «процентное изменение на градус C». В зависимости от используемых материалов и особенностей производственного процесса типичные значения чувствительности к температуре колеблются от -3% до -6% на ° С.
Характеристическая кривая NTC термистора.
Характеристическая кривая NTC
Как видно из рисунка, термисторы NTC имеют гораздо более крутой наклон сопротивления-температуры по сравнению с RTD платинового сплава, что приводит к лучшей температурной чувствительности. Тем не менее, RTD остаются наиболее точными датчиками, точность которых составляет ± 0,5% от измеренной температуры, и они полезны в температурном диапазоне от -200 ° C до 800 ° C, что намного шире, 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 и имеют более низкую себестоимость. Они немного менее точны, чем RTD. По сравнению с термопарами точность, полученная от обоих, аналогична; однако термопары выдерживают очень высокие температуры (порядка 600 ° C) и используются вместо термисторов NTC, где их иногда называют пирометрами. Тем не менее, термисторы NTC обеспечивают большую чувствительность, стабильность и точность, чем термопары при более низких температурах, и используются с меньшими затратами электроэнергии и, следовательно, имеют более низкие общие затраты. Стоимость дополнительно снижается из-за отсутствия необходимости в схемах формирования сигнала (усилители, переводчики уровня и т. д.), Которые часто необходимы при работе с RTD и всегда необходимы для термопар.
Эффект самонагрева
Эффект самонагрева — это явление, которое происходит, когда ток протекает через термистор NTC. Поскольку термистор в основном является резистором, он рассеивает энергию 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 над датчиком NTC и т. д.), Температурный коэффициент термистора, общее количество термистора области и т. д. Тот факт, что сопротивление датчика NTC и, следовательно, ток протекания через него, зависит от окружающей среды и часто используется в резервуарах для хранения жидкости.
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 датчика термистора NTC в качестве ограничителя пускового тока, поскольку он определяет скорость отклика датчика температуры NTC.
Выбор и расчет кривой
Тщательный процесс отбора должен учитывать константу рассеяния термистора, постоянную времени термической обработки, значение сопротивления, кривую сопротивления-сопротивления и допуски, чтобы учесть в наиболее важных факторах. Поскольку зависимость между сопротивлением и температурой (кривая R-T) сильно нелинейна, в практических схемах системы должны использоваться определенные приближения.
Приближение первого порядка
Одним приближением и простейшим в использовании является приближение первого порядка, в котором говорится, что: формула приближения первого порядка: dR = k * dT Где k — отрицательный температурный коэффициент, ΔT — разность температур, ΔR — изменение сопротивления, возникающее в результате изменения температуры. Это приближение первого порядка справедливо только для очень узкого температурного диапазона и может быть использовано только для таких температур, где k почти постоянна во всем диапазоне температур. 3 Где ln R — естественный логарифм сопротивления при температуре T в Кельвине, а A, B и C — коэффициенты, полученные из экспериментальных измерений. Эти коэффициенты обычно публикуются поставщиками термисторов в составе таблицы данных. Формула Штейнхарта-Харта, как правило, составляет около ± 0,15 ° С в диапазоне от -50 ° С до + 150 ° С, что является большим для большинства применений. Если требуется высокая точность, диапазон температур должен быть уменьшен, а точность лучше, чем ± 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 допуска. В некоторых приложениях приближение первого порядка более чем достаточно, в то время как в других случаях даже уравнение Штейнхарта-Харта удовлетворяет требованиям, а термистор должен быть откалиброван по пунктам, делая большое количество измерений и создавая таблицу поиска.
Конструкция и свойства термисторов NTC
Материалами, обычно используемыми при изготовлении NTC-резисторов, являются платина, никель, кобальт, железо и оксиды кремния, используемые в виде чистых элементов или керамики и полимеров. Термисторы NTC можно разделить на три группы, в зависимости от используемого производственного процесса.
Терморезисторы
Форма бисера или шарика. Эти термисторы NTC изготовлены из свинцовых проводов из платинового сплава, непосредственно спеченных в керамический корпус. Они обычно обеспечивают быстрое время отклика, лучшую стабильность и позволяют работать при более высоких температурах, чем дисковые и чип-датчики NTC, однако они более хрупкие. Обычно они запечатывают их в стекле, чтобы защитить их от механических повреждений во время сборки и улучшить их стабильность измерений. Типичные размеры колеблются от 0,075 до 5 мм в диаметре.
Диск и чип-термисторы
Терморезисторы.
Термистор в виде диска. Терморезисторы NTC имеют металлизированные поверхностные контакты. Они больше и, как результат, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC типа шариков. Однако из-за их размера они имеют более высокую константу диссипации (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C), и поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут обрабатывать более высокие токи намного лучше, чем шариковый тип термисторов. Термисторы с типом диска производятся путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу, которые затем спекаются при высоких температурах. Чипы обычно изготавливают методом литья под давлением, где суспензию материала распределяют в виде толстой пленки, сушат и разрезают в форму. Типичные размеры колеблются от 0,25 до 25 мм в диаметре.
Терморезисторы NTC с инкапсулированным покрытием
Стекловолокно с термистором NTC Это датчики температуры NTC, запечатанные в воздухонепроницаемом стеклянном пузыре. Они предназначены для использования при температурах выше 150 ° C или для монтажа на печатной плате, где требуется прочность. Инкапсуляция термистора в стекле повышает стабильность датчика, а также защиту датчика от окружающей среды. Они изготавливаются герметично уплотняющими резисторами типа NTC в стеклянный контейнер. Типичные размеры колеблются от 0,4 до 10 мм в диаметре.
Типичные области применения
Терморезисторы NTC с инкапсулированным покрытием.
Термисторы NTC используются в широком спектре применений. Они используются для измерения температуры, температуры управления и температурной компенсации. Они также могут использоваться для обнаружения отсутствия или наличия жидкости, в качестве устройств ограничения тока в цепях питания, мониторинга температуры в автомобильных агрегатах и многих других. Датчики NTC можно разделить на три группы, в зависимости от электрической характеристики, используемой в агрегатах и устройствах.
Характеристика сопротивления-температуры
Типичные области применения.
Приложения, основанные на характеристике сопротивления-времени, включают измерение температуры, контроль 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 агрегатов требует, чтобы термистор работал в условиях нулевой мощности, что означает, что ток проходящий через него поддерживается как можно на более низком уровне, чтобы избежать нагрева зонда.
Текущая временная характеристика
Устройствами, основанными на характеристике текущего времени, являются: временная задержка, ограничение пускового тока, подавление перенапряжений и многое другое. Эти характеристики связаны с теплоемкостью и постоянной диссипации используемого термистора NTC. Схема обычно полагается на термистор NTC, нагреваясь из-за проходящего через него тока. В какой-то момент это вызовет какое-то изменение в схеме, в зависимости от устройства, в котором оно используется.
Характеристика напряжения
Устройства, основанные на характеристике напряжения и тока термистора, обычно включают изменения условий окружающей среды или изменения схемы, которые приводят к изменениям рабочей точки на заданной кривой в цепи. В зависимости от применения это может использоваться для ограничения тока, температурной компенсации или измерения температуры.
NTS термисторный символ.
NTS термисторный символ
Следующий символ используется для термистора с отрицательным температурным коэффициентом в соответствии со стандартом IEC.
NTC термисторы Epcos | «ЛЭПКОС», ИЦ «Северо-Западная Лаборатория»
Возможность определять и контролировать изменение температуры с заданной точностью является одной из важных и актуальных задач, стоящих перед разработчиками как простых бытовых приборов, так и сложного промышленного оборудования. На современном рынке электронных компонентов компания Epcos занимает одну из ведущих позиций по разработке и выпуску сенсорных систем контроля различных технологических параметров. Принцип действия таких компонентов, изготавливаемых на основе оксидов цинка, марганца, никеля, железа, основан на уменьшении электрического сопротивления при увеличении температуры. В частности, при выборе средств измерения и компенсации температуры особый интерес представляют NTC термисторы Epcos с отрицательным коэффициентом сопротивления (Negative Temperature Coefficient). Для линеаризации температурной характеристики и проведения расчетов NTC термисторы могут быть использованы совместно с микроконтроллерами.Благодаря высокой чувствительности, механической прочности корпуса и надежности NTC термисторы широко применяются для:
- Электронной компенсации в цепях
- Ограничения пускового тока (моторы, трансформаторы, флюоресцентные лампы)
- Обеспечения плавного запуска электродвигателей, работающих при постоянных токах до 20А
- Измерения температуры (бытовая, автомобильная, промышленная электроника).
- Измерения и компенсации температуры в мобильных телефонах, HDD, LCD диспелях и других устройствах
Преимущества NTC термисторов Epcos:
- Широкий диапазон рабочих температур
- Точность. Термисторы Epcos могут быть использованы для фиксирования показаний температуры с погрешностью измерений ±1°С
- Возможность удаленного мониторинга
- Высокая чувствительность
Основными параметрами, которые необходимо учитывать при выборе NTC термисторов, являются:
RT — NTC сопротивление при заданной температуре, Ом;
RR — NTC сопротивление при номинальной температуре Т, Ом;
ΔRТ/RR — допуск по сопротивлению
B — постоянный коэффициент, зависящий от материала термистора. Рассчитывается на основе значений сопротивления при заданных значениях температуры
T — температура, К
TR — номинальная температура, К
α — температурный коэффициент сопротивления, %
I — максимально допустимый ток, А
W — максимально допустимая мощность, Вт
δth — коэффициент рассеяния, мВт/К;
Сth — теплоемкость термистора, мДж/К;
τc — постоянная тепловая времени охлаждения, с
Компанией Epcos представлен широкий ассортимент NTC-термисторов с различными геометрическими параметрами, исполнением выводов и значением сопротивления (от 1 до 80 Ом), что позволяет осуществлять выбор сенсора для различных применений.
Термисторы в герметичном стеклянном корпусе
Термисторы Epcos в герметичном стеклянном корпусе характеризуются компактными размерами, высокой надежностью, широким диапазоном значений сопротивления от 2 кОм до 1,4 МОм и в основном применяются в приборах бытового и промышленного назначения, а также в автомобильной электронике. В частности, благодаря минимальному времени срабатывания и широкому интервалу рабочих температур (-50 до +150°С) такие компоненты могут быть использованы для мониторинга и измерения температуры масла, охлаждающей жидкости и выхлопных газов.
Высокая точность и малое время отклика термисторов в стеклянном корпусе позволяют широко использовать их также и в медицине. Компания Epcos разработала специальную серию сенсоров NTC ( B57542, B57552, B57562), используемых в медицинских термометрах, предназначенных для работы в интервале температур от +25 до +45°С.
Подробнее
| Тип | R25, кОм | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, мВт | τc, с | Подробнее |
| Серии G 540 — 560, G1540-1560 без изоляции | ||||||
|
B57540 (G540; G1540) |
5-100 | -55/250 | 18 | 3 | ||
|
B57550 (G550; G1550)
|
2-100 | -55/300 | 32 | 7 | ||
|
B57560 (G560; G1560) |
2-100 | -55/300 | 50 | 15 | ||
| Серии G 541 — 561, G1541-1561 c изоляцией | ||||||
|
B57541 (G541; G1541)
|
5-100 | -55/250 | 18 | 4 | ||
|
B57551 (G551; G1551)
|
2-100 | -55/260 | 32 | 9 | ||
|
B57561 (G561; G1561)
|
2-100 | -55/260 | 50 | 18 | ||
Выводные NTC Термисторы
Выводные термисторы Epcos представляют собой широкую линейку NTC сенсоров с разными техническими характеристиками и межвыводным расстоянием, что позволяет использовать их для измерения и контроля температуры в бытовых приборах, системах нагрева и кондиционирования, датчиках, установленных в помещениях, промышленной электронике и др.
Подробнее
| Тип | R25, кОм | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, мВт | τc, с | Подробнее |
| Термисторы с межвыводным расстоянием 2,5 мм | ||||||
|
B57891M (M891) |
1-470 | -40/125 | 200 | 12 | ||
|
B57871S (S871) |
2.1-30 | -55/155 | 60 | 7.5 | ||
|
B57881S (S881) |
2.1-30 | -55/155 | 100 | 10 | ||
|
B57891S (S891) |
2.2-100 | —55/155 | 200 | 15 | ||
|
B57964S (S964) |
2-5 | —55/155 | 60 | 16 | ||
|
B57971S (S971) |
2-30 | -55/155 | 60 | 8.8 | ||
|
B57981S (S981) |
2.1-30 | -55/155 | 100 | 11.5 | ||
| Термисторы с межвыводным расстоянием 5 мм | ||||||
|
B57164K (K164) |
0.015-470 | -55/125 | 450 | 20 | ||
|
B57875S (S875) |
2.1-30 | -55/155 | 60 | 7.5 | ||
|
B57885S (S885) |
2.1-30 | -55/155 | 100 | 10 | ||
| Миниатюрные термисторы со сгибающимися контактами | ||||||
|
B57861S (S861) |
2-50 | -55/155 | 60 | 15/12 | ||
|
B57863S (S863) |
3-30 | -55/155 | 60 | 15 | ||
|
B57864S (S864) |
2-5 | -55/155 | 60 | 21 | ||
|
B57867S (S867) |
2-50 | -55/155 | 60 | 12 | ||
|
B57869S (S869) |
3-30 | -55/155 | 60 | 12 | ||
Безвыводные NTC Термисторы
Серия безвыводных термисторов представляет собой сенсоры с фронтальной контактной покрытой серебром поверхностью. Такие компоненты были разработаны компанией Epcos для измерения и регулирования температуры в системах водяного и масляного охлаждения, используемых в автомобилях.
Подробнее
| Тип | R25, кОм | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, мВт | τc, с | Подробнее |
|
B57220K (K220) |
2056.9 | -55/250 | 180 | 12 | ||
|
B57350K (K350) |
990.2 | -55/250 | 180 | 18 | ||
|
B57150K1 (K1150) |
2394 | -55/150 | 180 | 30 | ||
|
B57820M (M820) |
560.2-1014 | -55/150 | 180 | 30 |
Токоограничивающие NTC Термисторы
Термисторы с отрицательным коэффициентом сопротивления характеризуются высокой надежностью, поэтому могут быть использованы не только для компенсации и измерения температуры, но и для ограничения пускового тока. Применение NTC компонентов в приборах промышленного назначения позволяет предотвратить обрыв предохранителей и расплавление других элементов, обеспечивая защиту нагрузки и снижая вероятность выхода оборудования из строя.
Подробнее
| Тип | R25, Ом | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, Вт | τc, с | Подробнее |
|
B57153S (S153) |
4.7-33 | -55/170 | 1.4 | 30 | ||
|
B57235S (S235) |
4.7-10 | -55/170 | 1.8 | 60 | ||
|
B57236S (S236) |
2.2-120 | -55/170 | 2.1 | 70 | ||
|
B57237S (S237) |
1.0-60 | -55/170 | 3.1 | 90 | ||
|
B57238S (S238) |
2.5-16 | -55/170 | 3.9 | 80 | ||
|
B57364S (S364) |
1.0-10 | -55/170 | 5.1 | 100 | ||
|
B57464S (S464) |
1.0-10 | -55/170 | 6.7 | 130 |
SMD NTC Термисторы
В настоящее время одной из главных задач, стоящих перед разработчиками светодиодов и систем на их основе, является увеличение срока службы при малой себестоимости и высокой эффективности. При повышенных температурах возможны снижение надежности, деформация корпуса светодиода (LED) и выход его из строя. Для достижения требуемых рабочих характеристик LED систем необходимо осуществлять контроль температуры перехода, избегая превышения верхней границы рабочего диапазона. Разработанная компанией Epcos была разработана серия SMD термисторов, которые при включении в схему с LED в случае отклонения температуры от оптимального значения позволяют за счет снижения своего сопротивления менять величину тока и сбрасывать напряжение. Такие термисторы прежде всего характеризуются малыми размерами, высокими чувствительностью и производительностью при температурах до 150 °С и рабочим диапазоном сопротивления 10-470 кОм.
Подробнее
| Тип | R25, кОм | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, мВт | τc, с | Подробнее |
|
B57232V5, B57251V5 SMD 0402 (1005) |
4.7; 10 | -40/150 | 150 | 3 | ||
|
B57221V2, B57230V2, B57261V25 SMD 0402 (1005)-стандарт |
3.3-47 | -50/125 | 150 | 3 | ||
|
B57332V5, B57342V5, B57351V5, B57352V5 SMD 0603 (1608) |
10-100 | -40/150 | 180 | 4 | ||
|
B57301V2, B57321V2, B57330V2, B57371V2, B57374V2 SMD 0603 (1608)-стандарт |
1-470 | -50/125 | 180 | 4 | ||
|
B57442V5, B57451V5, B57452V5 SMD 0805 (2012) |
4,7-100 | -40/150 | 210 | 10 | ||
|
B57442V5, B57451V5, B57452V5 SMD 0805 (2012)-стандарт |
1-680 | -50/125 | 300 | 10 |
NTC Термисторы в зондовом исполнении
Сенсоры Epcos в зондовом исполнении представляют собой термисторы, герметизированные в металлический или пластиковый корпус, с изолированными выводами. Данные компоненты характеризуются простотой монтажа и являются универсальным средством измерения температуры в системах воздушного кондиционирования, морозильных камерах, рефрижераторах, трубопроводах, посудомоечных машинах, сушильных аппаратах, паровых котлах, а также в электрических моторах и трансформаторах.
Подробнее
| Тип | R25, кОм | Tсреды, °С | Изображение | Pmax, мВт | τc, с | Подробнее |
|
B57500M (M500) |
10 | -30/100 | 60 | 20 | ||
|
B57227K (K227) |
32.762 | -55/155 | 200 | 30 | ||
|
B57504K (K504) |
10 | -20/125 | — | — | ||
|
B57514K (K514) |
48.538 | -20/200 | — | — | ||
|
B57560K (K560) |
49.12 | -10/125 | — | — | ||
|
B57703M (M703) |
5-30 | -55/125 | 150 | 50 | ||
|
B57703M1 (M1703) |
100 | +10/200 | 50 | 20 | ||
|
B57045K (K45) |
1-150 | -55/125 | 450 | 75 | ||
|
B57276K (K276) |
4.829; 11.981 | 10/100 | 500 | — | ||
|
B57301K (K301) |
9.959 | 30/110 | 375 | — | ||
|
B57020M2 (M2020) |
5 | 40/80 | 350 | — | ||
|
B58100 (T120) |
10.11; 10.151 | 5/100 | 18 | — | ||
|
B58100 (F120) |
10.151 | 5/100 | 18 | — | ||
|
B58100 (Z81) |
11.991 | 5/100 | 60 | — |
Наличие компонента на складе
Узнать наличие и цену интересующего Вас электронного компонента и оформить заказ, Вы можете на нашем онлайн-складе.
Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos — Компоненты и технологии
Статья посвящена исследованию работы терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, рассмотрению преимуществ и недостатков применения термисторов, принципам построения систем измерения и контроля температуры, а также факторам, влияющим на работу термисторов в качестве датчиков температуры, и снижению погрешности измерительной системы.
Потребность измерения температуры и управления ей возникает во многих сферах деятельности человека. А основными требованиями к результатам измерения и управления, как всегда, оказываются скорость и точность, независимо от того, где используется прибор — в быту или в промышленности. В основе любого измерения, в том числе и температуры, положен датчик, и как первостепенный элемент он определяет технико-экономические показатели системы контроля в целом. Применение того или иного вида термочувствительного элемента опять же зависит от требований, предъявляемых к системе в целом, и не говорит о полном преимуществе одного датчика над другими. Для промышленного применения, как правило, используются термопары или резистивные термопреобразователи, выполненные в виде законченных устройств. Непригодность этих термочувствитеьных элементов для повсеместного использования объясняется высокой ценой применяемых материалов и невозможностью удаленного контроля из-за сравнительно маленьких величин выходных параметров, которые сильно подвержены влиянию внешних факторов. Все большее применение находят датчики интегрального исполнения, имеющие низкую нелинейность выходной характеристики от температуры и достаточно малую стоимость, но именно интегральное исполнение является «ахиллесовой пятой» этих элементов ввиду ограниченности рабочего температурного диапазона. Другое дело — терморезисторы с отрицательным ТКС (отрицательный температурный коэффициент сопротивления, или NTC — Negative Temperature Coefficient) — они имеют достаточно большой диапазон рабочих температур, возможность удаленного мониторинга, действуют в сильных магнитных полях. Но есть недостатки, такие как сложная повторяемость экземпляров и сильная нелинейность температурной характеристики, что в свою очередь усложняет и повышает стоимость всего изделия. Так было до прихода микроконтроллеров, на «плечи» которых и будет возложена конечная задача по линеаризации и математической обработке температурной характеристики.
Основные параметры и характеристика NTC-термисторов
В рабочем диапазоне температур зависимость сопротивления терморезистора от температуры достаточно точно описывается выражением [1]:
где R — сопротивление рабочего тела терморезистора при данной температуре Т, Ом; RN — номинальное сопротивление терморезистора при температуре ТN, Ом; Т, ТN — температура, К; В — коэффициент, постоянный для данного экземпляра терморезистора (паспортные данные).
Любой NTC-терморезистор кроме температурной характеристики описывается рядом параметров, без которых невозможно полное представление о работе данного типа термодатчиков. Далее приводятся определения основных параметров.
Материал, из которого изготовлен термистор, сохраняет свои свойства при температурах, не выходящих за рамки определенного диапазона, который называют допустимой температурой. При температурах, выходящих за эти пределы, в сенсоре могут произойти необратимые изменения, и он выйдет из строя.
Значение коэффициента В определяется материалом датчика и представляет собой наклон характеристики R/T. В уравнении (1) значение коэффициента В определено двумя точками характеристики R/T (RT, T) и (RN, TN), исходя из этого:
Терморезистор, имея номинальное значение сопротивления при определенной температуре, как и любой резистор, может иметь отклонение ΔR/RN (допуск), обусловленное технологией изготовления. Этот параметр дается производителем на одну точку (обычно 25 °С). Однако когда требуется высокая точность измерений в широком диапазоне температур, допуск может быть указан производителем не на сопротивление, а на температуру в гарантированном диапазоне ΔT. Соответственно, такой термистор будет измерять другие значения температур с тем же самым отклонением (точностью).
Температурный коэффициент α выражает в процентах изменение абсолютной величины сопротивления при изменении температуры на 1°. Вследствие нелинейности температурной характеристики значение температурного коэффициента зависит от величины температуры, поэтому его записывают обычно с индексом, указывающим температуру, при которой имеет место данное значение. Например, α293 — температурный коэффициент термистора при температуре 293. Вычисляют температурный коэффициент по формуле, вытекающей из его определения и выражения температурной характеристики:
Сопротивление при нулевой мощности измерения — это значение сопротивления термистора, измеренное при определенной температуре под электрической нагрузкой, настолько маленькой, что она практически не оказывает влияния на результат измерения. Если же измерительный ток будет высоким или же сопротивление термистора будет иметь низкое значение, результат измерений будет искажен из явления саморазогрева, что должно быть принято во внимание. Явление саморазогрева зависит не только от электрической нагрузки, но и от теплового коэффициента рассеяния δth и геометрических размеров датчика. Оно описывается следующим выражением:
где P — приложенная электрическая мощность, мВт; U — мгновенное значение напряжения на терморезисторе, В; I — мгновенное значение тока, протекающего через терморезистор, мА; Т — мгновенная температура терморезистора, К; ТА — температура окружающей среды, К; Сth — теплоемкость терморезистора, мДж/К; dT/dt — изменение температуры во времени, К/с.
Если постоянная электрическая мощность будет приложена к терморезистору, то его температура сначала незначительно увеличится, но это изменение со временем будет снижаться. А после некоторого временного промежутка будет достигнуто устойчивое состояние, при котором приложенная мощность рассеется за счет эффекта теплопроводности или конвекции. Если принять dT/dt равным нулю, а U = R×I, где R — сопротивление терморезистора, соответствующее его температуре, то получим:
Полученные формулы являются параметрическим представлением вольт-амперной характеристики с зависимостью сопротивления терморезистора от температуры R(T). Очевидным является и то, что вольт-амперная характеристика зависит от коэффициента рассеяния, который, в свою очередь, зависит от геометрических размеров датчика и среды, в которую он помещен.
Максимально допустимый ток — ток, при протекании которого через терморезистор температура последнего равна максимально допустимой. Величина допустимого тока зависит от температуры среды и ее характера. При одинаковой температуре двух сред допустимый ток будет больше в той среде, которая обладает большей теплопроводностью. Соответственно, коэффициент рассеяния, зависящий от параметров среды, определяет максимально допустимую мощность, рассеиваемую датчиком, помещенным в такую среду:
Коэффициент рассеяния определяется как отношение изменения в рассеиваемой энергии к изменению температуры терморезистора. В численном виде выражается в мВт/К и служит мерой нагрузки, которая вызывает изменение температуры терморезистора на 1 К в установившемся состоянии окружающей среды:
Для определения коэффициента рассеяния к терморезистору прикладывают нагрузку, при которой соотношение U/I соответствует значению сопротивления, измеренному при температуре Т = 85 °С:
где Т — температура тела терморезистора, °С; ТА — температура окружающей среды, °С.
Теплоемкость Сth — количество тепла, которое надо сообщить терморезистору, чтобы повысить температуру рабочего тела на один градус. Величина теплоемкости является функцией температуры, однако при температурах, не превышающих допустимой, можно принять ее постоянной и вычислять по формуле:
где τС — тепловая постоянная времени охлаждения, с.
Постоянная времени τС — время, в течение которого температура рабочего тела при его свободном охлаждении понижается на 63,2% от первоначальной разности температур рабочего тела и окружающей среды. Как правило, температура, до которой нагревают терморезистор, равна 85 °С, а температура среды, в которую помещают терморезистор для охлаждения, берется равной 25 °С. Соответственно, охлаждение рабочего тела терморезистора происходит тем быстрее, чем меньше его геометрические размеры.
Как и у любого радиоэлемента, материал, из которого изготовлен терморезистор, подвержен необратимому изменению характеристик (у терморезисторов это увеличение сопротивления и изменение коэффициента В). Это происходит из-за теплового перенапряжения, приводящего к дефектам кристаллической решетки, окисления незащищенных частей терморезистора, связанного с повреждением корпуса датчика, или из-за диффузии в контактных поверхностях металлизированного покрытия электродов. При низких температурах эти процессы происходят медленно, но на высоких температурах ускоряются, а со временем снижаются. Поэтому для увеличения временной стабильности параметров и уменьшения влияния изменения характеристик многие производители умышленно подвергают терморезисторы процессу старения непосредственно после изготовления.
Обзор NTC-термисторов компании Epcos
Термисторы компании Epcos изготавливаются из тщательного отобранного и протестированного сырья. Основой для изготовления служат оксиды металлов, таких как марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк. Оксиды первоначально измельчаются до порошкообразной массы, смешиваются с пластиковыми связующими элементами и сжимаются до нужной формы. Затем их плавят для получения поликристаллического корпуса термистора. После определенного этапа тестирования термисторы подвергаются старению для получения необходимой стабильности параметров.
Компания Epcos выпускает достаточно большой ряд терморезисторов, с которым можно ознакомиться в специальном документе по выбору Selector Guide [2]. В рамках же данной статьи мы рассмотрим лишь прецизионные малогабаритные датчики (табл. 1).
Таблица 1. Основные характеристики NTC-термисторов Epcos
Как говорилось ранее, выбор того или иного термопреобразователя чаще всего обусловлен требованиями к разрабатываемой системе контроля, поэтому основными параметрами, на которые опирается разработчик, оказываются рабочий температурный диапазон, массо-габаритные показатели, допуск на номинальное сопротивление, постоянная времени и стоимость элемента.
Нестандартный подход к стандартной характеристике NTC-термисторов
В начале статьи говорилось, что температурная зависимость сопротивления термистора точно описывается выражением (1), однако опытным путем было установлено, что эта же характеристика может быть не менее точно воспроизведена следующим полиномом:
где r(T) — сопротивление терморезистора при температуре Т; А0, А1, А2 … Аn — некие коэффициенты, зависящие лишь от свойств материалов, которые используются при в изготовлении термистора.
Казалось бы, это нисколько не упрощает представление о поведении температурной характеристики термистора, а наоборот — ведет к усложнению из-за переноса температуры в знаменатель и бесконечного числа возможных коэффициентов. Но как показала обработка этой математической модели на «живых» образцах, практически любой термистор можно описать с помощью семи первых членов полинома, так как вклад последующих составляющих в конечное значение сопротивления незначителен:
Тогда, переходя к термопроводимости, мы получим:
где r(T) — сопротивление, кОм; g(T) — проводимость, мСм.
Такая зависимость имеет ряд преимуществ перед экспоненциальной при ее использовании в целях линеаризации характеристики с помощью математического моделирования. Для наглядного представления рассмотрим применение этой зависимости на стандартной R(T) характеристике терморезистора В57861 (S861) с номинальным сопротивлением 10 кОм.
Из представленных данных (табл. 2, рис. 1) видно, что разница между значениями сопротивлений, которые предоставляет производителем в виде табличной характеристики № 8016 [3], и значениями термосопротивлений, полученными с помощью математической модели, не значительна и не превышает 0,1%, что позволяет в дальнейших математических расчетах пренебречь этими отклонениями. Коэффициенты математической модели, с помощью которых получены расчетные данные, равны:
Рис. 1. Температурная зависимость терморезистора B57861 (S861)
Таблица 2. Характеристика терморезистора В57861 (S861)
Сразу же оговоримся, что представленные коэффициенты подходят только для указанного температурного диапазона и табличной характеристики 8016 NTC-термисторов компании Epcos. Номинальное сопротивление терморезистора в этом случае не имеет значения. Кроме того, ограниченность температурного диапазона не обусловлена невозможностью описания с помощью математической модели, а связана с конкретным применением, для которого проводились эти расчеты.
Последующим этапом реализации практического применения полиноминального представления характеристики термосопротивления является воспроизведение зависимости (12), для чего оказалось достаточным и удобным использование операционного усилителя (ОУ) в неинвертирующей схеме включения (рис. 2).
Рис. 2. Преобразователь R(T) U(T)
Указанная схема будет иметь следующую выходную характеристику:
графическое построение которой представлено на рис. 3.
Рис. 3. Графическое представление линеаризации температурной характеристики
Масштаб координатной сетки температурной зависимости U(T) можно легко менять с помощью резистора обратной связи ROC и резистивного делителя опорного напряжения UREF, состоящего из резисторов R1 и R2. Соответственно, преобразователь R(Т)
U(T) с поставленной задачей справляется.
Линеаризация температурной характеристики NTC-термисторов
Вопрос линеаризации выходной характеристики термопреобразователя остается до сих пор открытым. Существуют методы частичной или же мнимой линеаризации, которые предлагают даже сами производители нелинейных элементов, но они не дают полного решения этой задачи.
Предлагаемый в рамках данной статьи метод, основанный на математическом моделировании, заключается в построении искусственной линейной температурной зависимости (a×T+b) и последующем построении дополнительной характеристики Y(Т), позволяющих с помощью простых вычислений определять температуру с высокой точностью. Но из этих математических построений вытекает ряд условий, которые необходимо соблюсти для получения данных высокой точности:
- Температурный диапазон, в котором предполагается использование датчика, должен быть четко определен.
- Использование микроконтроллера, так как воспроизведение искусственно созданных зависимостей с помощью аналоговой электроники не возможно.
- Использование прецизионных радиоэлементов для точного представления поведения датчика в рассматриваемом применении.
Процесс построения искусственной линейной зависимости в известном температурном диапазоне при наличии математической модели поведения терморезистора не составляет большого труда. Для этого достаточно взять две крайние точки характеристики U(T) (рис. 3) и провести между ними линейный отрезок (a×T+b). Получить значение коэффициентов a и b в системе уравнений:
где Т0 и ТN — соответственно начальная и конечная температуры контролируемого диапазона, также не вызовет затруднений. Вспомогательную характеристику Y(T) (рис. 3) получаем по следующей формуле:
Зависимость Y(T) имеет вид отрицательной параболы, исходя из этого, зависимость Y(T) можно представить следующим образом:
где PT, QT и RT — постоянные коэффициенты, которые не зависят от температуры, а определяются свойствами термистора.
Приравнивая выражения 15 и 16, получаем квадратное уравнение, где неизвестной величиной является температура:
Корни этого квадратного уравнения находятся известным путем:
Для нашего применения подходит только один из них, поэтому вычисление конечного значения температуры можно осуществлять по формуле:
Если температурный диапазон большой, а контроль температуры необходимо осуществлять с высокой точностью, то можно пойти по пути кусочной аппроксимации, и тогда коэффициенты PT , QT и RT для каждого температурного поддиапазона будут свои.
Практическое применение
Для рассмотрения представленного метода линеаризации на практике вернемся к уже известному терморезистору В57861 (S861) с номинальным сопротивлением 10 кОм ±1%. Использование термистора предполагается в температурном диапазоне от 0 до 155 °С. Исходя из этого, номиналы резисторов для преобразователя R(Т)
U(T) были взяты следующие: ROC = 1,62 кОм ±0,1%, R1 = 10 кОм ±0,1%, R2 = 1 кОм ±0,1%, а опорное напряжение UREF = (2,5 ±0,002) В.
Представленные данные (табл. 3) получены путем разбиения всего температурного диапазона на 8 поддиапазонов, для которых были вычислены соответствующие коэффициенты PT, QT и RT (табл. 4).
Таблица 3. Пример использования метода линеаризации
Таблица 4. Расчетные значения коэффициентов PT, QT и RT
Но даже применяя микроконтроллер, неудобно и программно неоправдано держать такое большое количество нецелочисленных коэффициентов. А переходя к аналого-цифровому преобразованию, для исключения дополнительной погрешности будет правильным в любую формулу подставлять дискреты, полученные от АЦП, а не пересчитанное значение напряжения. Поэтому конечная формула вычисления температуры для 12-битного АЦП будет выглядеть следующим образом:
где TU — вычисляемое значение температуры, iƒ (на английском «если») — условие использования одной из формул, ΔU — полученные дискреты от АЦП.
Соответственно, если ΔU < 391, то значение температуры ниже 0 °С, а если ΔU > 4022, то значение температуры выше 155 °С. Ну и, рассматривая каждый поддиапазон температур в отдельности, можно получить для него следующие точностные характеристики (табл. 5).
Таблица 5. Точностные характеристики поддиапазонов
Такая низкая разрешающая способность, а также ее неравномерность в интервале температур от 0 до 60 °С связана с нелинейностью выходной характеристики преобразователя R(Т)
U(T).
Указанная в таблице 5 погрешность не является полной, так как она не учитывает отклонение сопротивления резисторов и опорного напряжения от номинальных значений. В таблице 6 представлены возможное отклонение истинной вычисленной температуры от истинного значения и погрешность системы без учета допустимого отклонения термосопротивлений от величин, предоставленных производителем в качестве стандартной температурной характеристики № 8016.
Таблица 6. Погрешность системы для каждой контрольной точки
В начале статьи говорилось, что терморезистор, как и любой резистор, имеет отклонение ΔR/RN от номинального значения сопротивления, обусловленное технологией изготовления, и что этот параметр дается производителем на точку 25 °С. Однако, в отличие от простых резисторов, эта величина у терморезистора во всем температурном диапазоне не одинакова, и что еще важней — она увеличивается. Компания Epcos для упрощения вычислений и исключения необходимости самостоятельного определения отклонений в нужном температурном диапазоне предоставляет программу “NTC R/T Calculation” [4], которая позволяет в автоматическом режиме проводить все необходимые расчеты по определению отклонений сопротивления и температуры.
Исходя из данных таблицы 7, можно посчитать тотальную погрешность рассмотренной измерительной системы с учетом всех отклонений и допусков от соответствующих номинальных значений, ошибки АЦП и расчетов математической модели (табл. 8).
Таблица 7. Отклонения для терморезистора В57861S0103F040
Таблица 8. Абсолютная погрешность измерительной системы для каждой контрольной точки
Поправка на саморазогрев термистора
При работе в любой электрической схеме через терморезистор протекает измерительный ток, если его величина будет более 100 мкА или же сопротивление термистора будет иметь небольшую величину, то результат измерений искажается. Это явление называется саморазогревом и, как было сказано ранее, зависит не только от нагрузки, но и от применяемых материалов и конструкции датчика. Говоря другими словами, на полученный результат измерений необходимо делать поправку, вычисление которой можно проводить по следующей формуле:
где TA — действительно значение контролируемой температуры; Т — измеренное значение температуры; U — мгновенное значение напряжения на терморезисторе, I — мгновенное значение тока, протекающего через терморезистор; R(T) — значение сопротивления терморезистора, соответствующее температуре Т; δth — коэффициент теплового рассеяния.
Применительно к используемой схеме и при условии использования микроконтроллера с 12-битным АЦП выражение (20) будет выглядеть следующим образом:
В примененной схеме включения (рис. 2) величина поправки будет тем меньше, чем больше значение резистора в обратной связи операционного усилителя RОС. Следует отметить, что полученные значения поправки для температуры (табл. 9) справедливы только для указанных термисторов, преобразователя R(Т)
U(T), а также для значения коэффициента рассеяния в воздухе, равного 1,5 мВт/К. При применении термистора в любой другой среде необходимо определять значение этого коэффициента опытным путем.
Таблица 9. Поправка на саморазогрев для терморезистора В57861S0103F040
Заключение
Применение термисторов с отрицательным ТКС в качестве датчиков температуры имеет определенные ограничения, связанные с точностью и погрешностью измерений, но при использовании предложенного в рамках данной статьи метода такое применение возможно. Полученные на конкретном примере значения не являются обобщающими для всех терморезисторов, а введение небольших доработок в преобразователь позволяет увеличить точностные показатели измерительной системы в целом в 2–3 раза.
Литература
- http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTCThermistors/PDF/PDF__General__technical__information,property=Data__en.pdf;/PDF_General_technical_information.pdf
- http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTCThermistors/ PDF/PDF__SelectorGuide,property=Data__en.pdf;/PDF_SelectorGuide.pdf
- http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTCThermistors/PDF/PDF__Standardized,property=Data__en.pdf;/PDF_Standardized.pdf
- http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/DesignTools/NTCThermistors/Page__License2,locale=en.html
Термистор . NTC термистор. Позисторы PTC
Измеритель с отрицательным ТКС называют NTC-термистор, где NTC – Negative Temperature Coefficient. При нагревании R полупроводника уменьшается. Это популярный узел среди радиолюбителей, который всегда применяется в создании каких-либо электронных аппаратов. Поэтому его будет полезно рассмотреть подробнее.Принцип работы и все характеристики берут отсчет от свойств при комнатной температуре. Обычно за точку отсчета берется +25 С. При ней у резистора заявленные показатели. Чаще всего используют NTC 10 Ком и 100 Ком. Номинальное R при подогреве может изменяться в тысячу раз. Это касается термодатчиков, произведенных из проводников с плохой проводимостью. Если берут с хорошей, то отношение измеряется в пределах 10.
Зависимость электросопротивления для большинства таких устройств имеет нелинейную прогрессию. Поэтому необходимо иметь таблицу с расписанными данными по взаимосвязи этих показателей. Такие таблицы должны прилагаться к каждому виду терморезисторов. Параметры сопротивления полупроводников со временем практически не изменяются, поэтому их срок службы достаточно велик. Это при условии соблюдения температурного режима, который варьируется от -55 С до +300 С.
NTC-прибор используется в двух случаях: для стабилизации пускового напряжения, точнее для его сглаживания. И в качестве датчика температур, для ее измерения как внутри, так и замер внешних данных. Схема использования при запуске достаточна простая. При скачке пускового напряжения, электроток нагрузки проходит через NTC, который обладает определенным R при +25 С и он не дает большому скачку испортить весь электроприбор. При постепенном подогреве сопротивляемость падает, и оно выравнивается. Это свойство помогает запускать приборы плавно, не боясь перегорания диодных мостов и предохранителей.
Второй вариант использования – это датчик температуры. На основании показаний градуса разогревания можно настроить включение тех или иных элементов, например, электродвигателя, кулера, вентилятора. Также использовать для сигнализирования о перегреве системы или ее компонента. При небольшом значении проходящего электричества, терморезистор не будет нагреваться, а будет показывать градусы окружающей среды. Эта же функция используется в аккумуляторах для ноутбука. К элементу питания примотан такой элемент и при перегреве он подает сигнал, который сразу уменьшает подачу питания.
Полезное применение при конструировании 3D-принтеров, в частности подогреваемых столов к ним и экструдерах (Hot End) оценили все радиолюбители. В таких приборах используют приспособление на 100 Ком. Маленькие размеры позволяют крепить и размещать электродатчик на небольших площадях. Работа при высоких температурах имеет большое значение при выборе узла для данных аппаратов.
Для надежной и правильной работы термистора NTC уделите особое внимание калибровке, вне зависимости от назначения. Это важный этап в настройке всего механизма. Для этого необходимо использовать таблицу зависимости. При подключении к Arduino первым делом следует написать скетч. Который выведет такую зависимость на экран и можно будет свериться.
Термистор NTC 47D-15 для уменьшения пусковых токов в группах ламп накаливания. Расчеты и просчеты.
Обзор для тех, кому, как мне, приходится использовать лампы накаливания (ЛН)
ЛН нравятся мне ценой, простототой конструкции, температурной устойчивостью и высоким качеством света. Не нравятся только тарифы на электроэнергию. Теперь не все могут себе позволить в качестве основного источника света люстру с многими лампами накаливания. Это уже становится роскошью. Поэтому диодные лампы я тоже применяю. Но здесь есть свои нюансы.
Я прикинул, что в связи с последним подорожанием электроэнергии окупаемость диодных ламп наступает уже после 1500 часов их использования (мой расчет для киевских цен). Это в теории. Но вот на практике у меня как-то не получалось выжать хотя бы эту цифру и вопрос окупаемости остается вопросом. Поэтому, да и по тому, что диодную лампу еще не везде можно использовать, я продолжаю держать 2 люстры на ЛН. Кроме того, иногда приятно себя побаловать качественным праздничным освещением, устроить маленькое лето зимой.
Я подготовил свой обзор для тех, кто использует ЛН дома, или в картинной галерее или в фотостудии по 2-3 в группе и хочет продлить срок их службы.
Срок жизни ЛН в значительной степени определяется ударными перегрузками по току в момент их включения, когда сопротивление холодной спирали лампы значительно меньше сопротивления нагретой лампы.
Вот данные о сопротивлениях и токах бытовых ЛН в холодном и горячем состоянии при обычном включении:
40 Вт:
75-1200 Ом, пусковой ток 3 А, рабочий ток 0.19 А, перегрузка в 15.7 раз
60 Вт:
60-806 Ом, пусковой ток 3.8 А, рабочий ток 0.28 А, перегрузка в 13.6 раз
75 Вт:
51-750 Ом, пусковой ток 4.5 А, рабочий ток 0.3 А, перегрузка в 15 раз
100 Вт:
37-530 Ом, пусковой ток 6.2 А, рабочий ток 0.43 А, перегрузка в 14.4 раз
15-кратное превышение! Трудно найти в технике аналогичный пример издевательства над устройствами.
Обычно пусковые токи уменьшают приемами поэтапного подключения, либо специальными активно-пассивными схемами плавного включения. Наиболее простым и доступным методом подавления пусковых токов является использование NTC термисторов — электрических сопротивлений с отрицательной температурной зависимостью. NTC термисторы в холодном состоянии имеют высокое сопротивление, которое уменьшается в 20-60 раз по мере его прогрева за счет проходящего тока через него и нагрузку (в нашем случае — ЛН).
В своем предыдущем обзоре я снимал температурные характеристики и делал подбор термисторов для одиночных ЛН. Оттуда я вынес свое собственное правило подбора — хочешь уменьшить пусковой ток в 3 раза, выбирай термистор мощностью до 1 Вт с сопротивлением в 2 раза большим сопротивления холодной ЛН. Казалось бы, почему тогда не выбрать сопротивление, большее в 5-10 раз и получить почти рабочий ток на пуске? Да просто потому, что при установившемся токе лампы на сопротивлении высокоомного термистора будет рассеиваться энергия, уже превышающая допустимую Wмах. Возможны варианты уменьшения пусковых токов более, чем в 3 раза, но для этого уже нужны более высокоомные и более мощные термисторы. 2 * Rмах.
Для люстр и других многоламповых светильников нецелесообразно ставить термистор на каждую лампу. Термистор подбираем один для группы ламп (см. схему электрическую люстры).
Как уже говорилось, для эффективного подавления пускового тока сопротивление термистора в схеме должно быть в 2 или больше раз сопротивления группы холодных параллельно соединенных ЛН. Сопротивление группы из n параллельно соединенных одинаковых ламп в n раз меньше сопротивления одной лампы. В рабочем режиме сопротивление термистора значительно меньше сопротивления горячей лампы. Поэтому ток через термистор приблизительно равен сумме рабочих токов используемых ламп. Этот ток определяет нагрев термистора и, в конечном счете, его применимость.
Формулы расчета пусковых и рабочих токов
защитных термисторов и ламп накаливания
Ток через термистор: Iтерм = 230 / (Rтерм+Rлампы / n).
Ток через лампу: Iлампы = Iтерм / n,
где n — количество параллельно соединенных ламп.
Еще до покупки термистора я провел эти расчеты для групп из 2-3х ламп мощностью 40-100 Вт и пришел к выводу, что термистор номиналом 47 Ом может покрыть мои запросы на 2-4-кратное подавление пусковых токов. Ближайшие номиналы из интернета — 30 и 80 Ом уже находились на грани желаемого как по мощности, так и по сопротивлению.
Данные расчетов для термистора 47 Ом приведены в первых 4 колонках таблицы. Расчетный эффект снижения пусковых токов в 2-5 раз меня устраивал. Оставалось столкнуть теорию с жизнью — затовариться термистором NTC 47D-15, провести тестирование и заполнить 5-ю колонку таблицы.
Расчеты сделаны, далее идет рассказ о просчетах. В интернете был сделан заказ на 10 штук NTC 47D-15. Через месяц я получил пакетик с термисторами.
Входной контроль сопротивлений термисторов меня озадачил. Из 10-ти термисторов только 1 имел сопротивление 47 Ом. Остальные находились в диапазоне 37-76 Ом. Но потом я даже порадовался, что заимел такой набор номиналов для экспериментов и подгонки под разные нагрузки.
Термистор на 47 Ом я тестировал токами от 0 до 2.8 А. Измерял ток, напряжение на термисторе и температуру. По этим данным построил графики изменения сопротивления и температуры а также заполнил 5-ю колонку таблицы. Графики имеют типичную для термисторов форму, но есть особенность, которая немного огорчает. Термистор оказался «дубовым», т.е. с малым термическим коэффициентом изменения сопротивления.
Из графиков и последней строки в таблице видно, что купленный мною NoName термистор при токе 1.3 А нагревается до 125 градусов, поскольку для данной температуры он имеет достаточно высокое сопротивление (3 Ом). Минимальное сопротивление этого термистора 2 Ом достигается на предельно допустимой температуре эксплуатации 170 градусов. Даже в этом предельном случае соотношение сопротивлений холодного и горячего термистора составляет всего 24 (47 / 2). Это мало по сравнению с справочными данными для фирменного NTC MF72-47D15, у которого это соотношение 47 / 0.68 = 69. Этот термистор только при токе 3 А рассеивает мощность 3 ^ 2 * 0.68 = 6.1 Вт. Тогда как купленный мною NoName делает это уже на токе 1.4 А.
Если говорить о возможности использования фирменного термистора, то он бы обеспечил всю таблицу даже с запасом как по току, так и по температурному режиму. Купленный мною термистор при подключении на группу из 3-х ламп по 100 Вт работает с перегрузкой и при высокой температуре (см. последнюю строку таблицы). Его можно использовать, но с оглядкой на перегрев соседних с термистором элементов.
У себя в 2-х люстрах, состоящих из ламп 3*60 + 2*40 и 3*60 Вт я поставил эти термисторы в чашках люстр. Тем самым подавил пусковые токи в 3 раза. Все работает штатно, замечаний нет.
Выводы, которые я делаю под конец:
— термистор NoName NTC 47D15 можно использовать для 3-4-кратного ограничения пускового тока групп ЛН мощностью 40-100 Вт в люстрах.
— покупая NoName термистор, следует проверять номиналы. Разброс номиналов, указанный в справочнике может превышаться в 5 раз. Иногда большие разбросы бывают кстати, поскольку продавец, продавая некондицию, может прислать и более подходящий номинал.
— термисторы неизвестного производителя нужно тестировать на температурную чувствительность и нагрев в пределах рабочих токов.
Благодарю за внимание, надеюсь, что кто-то воспользуется моим опытом.
термистор ntc — характеристики (ВАХ), подключение, проверка на работоспособность
Термисторы NTC- это особый тип резистора, который имеет отрицательный температурный коэффициент. Это его основная особенность, которая понятна из самого слова «термо». Его внутреннее сопротивление сокращается по мере роста температуры. Обычно, эти радиодетали используются в температурных датчиках из-за своих токоограничивающих свойств.
Величина этого коэффициента у термистора выше в несколько раз, чем у силисторов – температурных датчиков, изготовленных на кремниевой основе и более чем на порядок выше( то есть в 10 раз), чем у датчиков RTD. Рабочий диапазон термистора лежит в диапазоне от -50 до +200 градусов. В данной статье описаны все особенности и отличия, устройство и схема подключения этой радиодетали, а также как и где их можно применять. Статья также содержит видеоролик и одну научную статью, посвященную рассматриваемому вопросу.
Различные термисторы
Характеристики термисторов NTCВ отличие от RTD (температурные детекторы сопротивления), изготовленные из металлов, термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров. Различные используемые материалы приводят к различным температурным откликам, а также к другим характеристикам. Хотя большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в температурном диапазоне от -55 ° C до 200 ° C, где они дают наиболее точные показания, существуют специальные семейства термисторов NTC, которые могут использоваться при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (-273,15 ° C), а также те, которые специально предназначены для использования выше 150 ° C. Температурная чувствительность датчика NTC выражается как «процентное изменение на градус C». В зависимости от используемых материалов и особенностей производственного процесса типичные значения чувствительности к температуре колеблются от -3% до -6% на ° С.
Термистор NTC – термочувствительный резистор, сопротивление которого демонстрирует большое, точное и прогнозируемое снижение по мере того, как температура ядра резистора увеличивается в диапазоне рабочих температур.
Три различных термистора NTC
Характеристическая кривая NTCКак видно из рисунка, термисторы NTC имеют гораздо более крутой наклон сопротивления-температуры по сравнению с RTD платинового сплава, что приводит к лучшей температурной чувствительности. Тем не менее, RTD остаются наиболее точными датчиками, точность которых составляет ± 0,5% от измеренной температуры, и они полезны в температурном диапазоне от -200 ° C до 800 ° C, что намного шире, чем у датчиков температуры NTC.
Таблица основных характеристик NTC термисторов.
Сравнение с другими датчиками температурыПо сравнению с RTD, NTC имеют меньший размер, более быстрый отклик, большую устойчивость к ударам и вибрации и имеют более низкую себестоимость. Они немного менее точны, чем RTD. По сравнению с термопарами точность, полученная от обоих, аналогична; однако термопары выдерживают очень высокие температуры (порядка 600 ° C) и используются вместо термисторов NTC, где их иногда называют пирометрами. Тем не менее, термисторы NTC обеспечивают большую чувствительность, стабильность и точность, чем термопары при более низких температурах, и используются с меньшими затратами электроэнергии и, следовательно, имеют более низкие общие затраты.
Стоимость дополнительно снижается из-за отсутствия необходимости в схемах формирования сигнала (усилители, переводчики уровня и т. д.), Которые часто необходимы при работе с RTD и всегда необходимы для термопар.
- 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.
Эффект самонагреваИнтересно почитать: фотореле в уличном освещении.
Эффект самонагрева — это явление, которое происходит, когда ток протекает через термистор NTC. Поскольку термистор в основном является резистором, он рассеивает энергию 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 над датчиком NTC и т. д.), Температурный коэффициент термистора, общее количество термистора области и т. д. Тот факт, что сопротивление датчика NTC и, следовательно, ток протекания через него, зависит от окружающей среды и часто используется в резервуарах для хранения жидкости.
ТеплоемкостьТеплоемкость 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 датчика термистора NTC в качестве ограничителя пускового тока, поскольку он определяет скорость отклика датчика температуры NTC.
Выбор и расчет кривойТщательный процесс отбора должен учитывать константу рассеяния термистора, постоянную времени термической обработки, значение сопротивления, кривую сопротивления-сопротивления и допуски, чтобы учесть в наиболее важных факторах.
Поскольку зависимость между сопротивлением и температурой (кривая R-T) сильно нелинейна, в практических схемах системы должны использоваться определенные приближения.
Приближение первого порядкаОдним приближением и простейшим в использовании является приближение первого порядка, в котором говорится, что:
формула приближения первого порядка: dR = k * dT
Где k — отрицательный температурный коэффициент, ΔT — разность температур, ΔR — изменение сопротивления, возникающее в результате изменения температуры. Это приближение первого порядка справедливо только для очень узкого температурного диапазона и может быть использовано только для таких температур, где k почти постоянна во всем диапазоне температур. 3.
Где ln R — естественный логарифм сопротивления при температуре T в Кельвине, а A, B и C — коэффициенты, полученные из экспериментальных измерений. Эти коэффициенты обычно публикуются поставщиками термисторов в составе таблицы данных. Формула Штейнхарта-Харта, как правило, составляет около ± 0,15 ° С в диапазоне от -50 ° С до + 150 ° С, что является большим для большинства применений. Если требуется высокая точность, диапазон температур должен быть уменьшен, а точность лучше, чем ± 0,01 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C.
Термисторы
Выбор правильного приближенияВыбор формулы, используемой для получения температуры из измерения сопротивления, должен основываться на доступной вычислительной мощности, а также на фактических требованиях допуска. В некоторых приложениях приближение первого порядка более чем достаточно, в то время как в других случаях даже уравнение Штейнхарта-Харта удовлетворяет требованиям, а термистор должен быть откалиброван по пунктам, делая большое количество измерений и создавая таблицу поиска.
Конструкция и свойства термисторов NTCМатериалами, обычно используемыми при изготовлении NTC-резисторов, являются платина, никель, кобальт, железо и оксиды кремния, используемые в виде чистых элементов или керамики и полимеров. Термисторы NTC можно разделить на три группы, в зависимости от используемого производственного процесса.
ТерморезисторыФорма бисера или шарика. Эти термисторы NTC изготовлены из свинцовых проводов из платинового сплава, непосредственно спеченных в керамический корпус. Они обычно обеспечивают быстрое время отклика, лучшую стабильность и позволяют работать при более высоких температурах, чем дисковые и чип-датчики NTC, однако они более хрупкие. Обычно они запечатывают их в стекле, чтобы защитить их от механических повреждений во время сборки и улучшить их стабильность измерений. Типичные размеры колеблются от 0,075 до 5 мм в диаметре.
Термисторы с различными техническими характеристиками
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 +.
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.
Диск и чип-термисторыТермистор в виде диска. Терморезисторы NTC имеют металлизированные поверхностные контакты. Они больше и, как результат, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC типа шариков. Однако из-за их размера они имеют более высокую константу диссипации (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C), и поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут обрабатывать более высокие токи намного лучше, чем шариковый тип термисторов. Термисторы с типом диска производятся путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу, которые затем спекаются при высоких температурах. Чипы обычно изготавливают методом литья под давлением, где суспензию материала распределяют в виде толстой пленки, сушат и разрезают в форму. Типичные размеры колеблются от 0,25 до 25 мм в диаметре.
Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.
Терморезисторы NTC с инкапсулированным покрытиемЭто датчики температуры NTC, запечатанные в воздухонепроницаемом стеклянном пузыре. Они предназначены для использования при температурах выше 150 ° C или для монтажа на печатной плате, где требуется прочность. Инкапсуляция термистора в стекле повышает стабильность датчика, а также защиту датчика от окружающей среды. Они изготавливаются герметично уплотняющими резисторами типа NTC в стеклянный контейнер. Типичные размеры колеблются от 0,4 до 10 мм в диаметре.
Типичные области применения
Термисторы NTC используются в широком спектре применений. Они используются для измерения температуры, температуры управления и температурной компенсации. Они также могут использоваться для обнаружения отсутствия или наличия жидкости, в качестве устройств ограничения тока в цепях питания, мониторинга температуры в автомобильных агрегатах и многих других. Датчики NTC можно разделить на три группы, в зависимости от электрической характеристики, используемой в агрегатах и устройствах.
Характеристика сопротивления-температурыПриложения, основанные на характеристике сопротивления-времени, включают измерение температуры, контроль 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 агрегатов требует, чтобы термистор работал в условиях нулевой мощности, что означает, что ток проходящий через него поддерживается как можно на более низком уровне, чтобы избежать нагрева зонда.
Устройствами, основанными на характеристике текущего времени, являются: временная задержка, ограничение пускового тока, подавление перенапряжений и многое другое. Эти характеристики связаны с теплоемкостью и постоянной диссипации используемого термистора NTC. Схема обычно полагается на термистор NTC, нагреваясь из-за проходящего через него тока. В какой-то момент это вызовет какое-то изменение в схеме, в зависимости от устройства, в котором оно используется.
Характеристика напряженияУстройства, основанные на характеристике напряжения и тока термистора, обычно включают изменения условий окружающей среды или изменения схемы, которые приводят к изменениям рабочей точки на заданной кривой в цепи. В зависимости от применения это может использоваться для ограничения тока, температурной компенсации или измерения температуры.
Одинаковые термисторы
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.
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.
Заключение
Более подробно о термисторе рассказано в статье 2007_06_32. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.meanders.ru
www.ephy-mess.de
www.voltstab.ru
ПредыдущаяПолупроводникиЧто такое адресная светодиодная лента
СледующаяПолупроводникиЧто такое полевые транзисторы?
ТермисторNTC | 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 до +200 ° C.
Нелинейность зависимости между сопротивлением и температурой, проявляемая резисторами NTC, представляет собой серьезную проблему при использовании аналоговых схем для точного измерения температуры. Однако быстрое развитие цифровых схем решило эту проблему, позволив вычислять точные значения путем интерполяции справочных таблиц или путем решения уравнений, которые аппроксимируют типичную кривую NTC.
Определение термистора NTC
Термистор NTC — это термочувствительный резистор, для которого сопротивление имеет большое, точное и предсказуемое уменьшение по мере того, как внутренняя температура резистора увеличивается в диапазоне рабочих температур.
Характеристики термисторов NTC
В отличие от резистивных датчиков температуры (RTD), которые изготавливаются из металлов, термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров. Различные материалы, используемые при производстве термисторов NTC, приводят к различным температурным характеристикам, а также к другим различным рабочим характеристикам.
Температурный отклик
Большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в диапазоне температур от -55 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 те, которые специально разработаны для использования выше 150 ° C.
Температурная чувствительность датчика NTC выражается как «процентное изменение на градус Цельсия» или «процентное изменение на градус К.». В зависимости от используемых материалов и специфики производственного процесса типичные значения температурной чувствительности варьируются от -3 % до -6% / ° C.
Характеристическая кривая NTCКак 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.Тем не менее, RTD остаются наиболее точными датчиками, их точность составляет ± 0,5% от измеренной температуры, и они полезны в диапазоне температур от -200 до 800 ° C, гораздо более широком диапазоне, чем у датчиков температуры NTC.
Сравнение с другими датчиками температуры
По сравнению с RTD, термисторы NTC имеют меньший размер, более быстрый отклик, большую устойчивость к ударам и вибрации при более низкой стоимости. Они немного менее точны, чем RTD. Точность термисторов NTC аналогична термопарам.Однако термопары могут выдерживать очень высокие температуры (порядка 600 ° C) и используются в этих приложениях вместо термисторов NTC. 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 за счет 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 величины 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 датчика термистора NTC в качестве устройства ограничения пускового тока, поскольку оно определяет скорость отклика датчика температуры NTC.
Выбор и расчет кривой
Процесс выбора термистора 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 из приближений, наиболее простое в использовании, — это приближение первого порядка, в котором говорится, что:
$$ \ Delta R = k · \ Delta T $$
Где k — отрицательный температурный коэффициент, ΔT — разность температур, а ΔR — изменение сопротивления в результате изменения температуры. {\ beta (\ frac {1} {T} — \ frac {1} {T_0})} $$
Где R (T) — сопротивление при температуре T в градусах Кельвина, R (T 0 ) — контрольная точка при температуре T 0 .3 $$
Где ln R — натуральный логарифм сопротивления при температуре T в градусах Кельвина, 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 до +150 ° C, что достаточно для большинства приложений. Если требуется более высокая точность, диапазон температур должен быть уменьшен, а точность должна быть выше ± 0.Возможно достижение 01 ° C в диапазоне от 0 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. .
Конструкция и свойства термисторов NTC
Материалами, обычно используемыми при производстве 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, спеченных непосредственно в керамическом корпусе.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 улучшить стабильность измерений. Типичные размеры варьируются от 0,075 до 5 мм в диаметре.
Дисковые и чип-термисторы
Эти термисторы NTC имеют контакты с металлизированной поверхностью. Они больше и, как следствие, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC шарикового типа.Однако из-за своего размера они имеют более высокую постоянную рассеяния (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C). Поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут справляться с более высокими токами намного лучше, чем термисторы шарикового типа. Термисторы дискового типа изготавливаются путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу и последующего спекания при высоких температурах. Стружку обычно изготавливают методом литья на ленту, когда 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 повышает стабильность датчика и защищает датчик от воздействия окружающей среды. Их изготавливают путем герметичного запечатывания резисторов шарикового типа NTC в стеклянной таре.Типичные размеры варьируются от 0,4 до 10 мм в диаметре.
Типичные области применения
ТермисторыNTC используются в широком спектре приложений. Они используются для измерения температуры, контроля температуры и компенсации температуры. Их также можно использовать для обнаружения отсутствия или присутствия жидкости, в качестве устройств ограничения тока в цепях питания, для контроля температуры в автомобильных приложениях и во многих других приложениях. Датчики NTC можно разделить на три группы в зависимости от используемых в приложении электрических характеристик.
Температурно-сопротивляемая характеристика
Применения, основанные на характеристике сопротивление-температура, включают измерение, регулирование и компенсацию температуры. К ним также относятся ситуации, в которых используется термистор NTC, так что температура датчика температуры NTC связана с некоторыми другими физическими явлениями. Эта группа применений 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 зависит от нагрева термистора NTC из-за проходящего 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)
Как использовать устройства защиты от перегрева: Термисторы с NTC микросхемой | Указания по применению
Термисторы NTC представляют собой термочувствительные резистивные элементы, значения сопротивления которых быстро уменьшаются с повышением температуры. Благодаря этому свойству они используются в качестве устройств защиты от перегрева для защиты цепей от перегрева, а также в качестве датчиков температуры. TDK предлагает термисторы SMD NTC различных размеров как под торговой маркой TDK, так и под торговой маркой EPCOS, используя накопленные нами технологии материалов и технологию многослойной обработки.В этой статье описываются применения устройств защиты от перегрева для определения температуры и температурной компенсации.
Преимущества термисторов SMD NTC
ТермисторыNTC представляют собой термочувствительные резистивные элементы из полупроводниковой керамики с отрицательными температурными коэффициентами (NTC). Это означает, что сопротивление экспоненциально уменьшается с ростом температуры. Чем круче кривая RT, тем больше изменение сопротивления в заданном температурном диапазоне.Благодаря этому свойству они часто используются в качестве датчиков температуры, а также в качестве устройств защиты от температуры для таких целей, как измерение температуры и температурная компенсация.
Температурная компенсация — это способность цепи реагировать на изменение температуры и инициировать корректирующие действия для обеспечения стабильной работы (управления) и защиты от перегрева или понижения температуры. Например, работа электронной схемы, использующей транзистор или кристаллический резонатор, становится слегка нестабильной при изменении температуры.Благодаря высокому отрицательному температурному коэффициенту термисторы NTC особенно подходят для компенсации нежелательной реакции схемы на изменения температуры. Два примера — это стабилизация рабочих точек силовой электроники и регулировка яркости ЖК-дисплеев.
Термисторы NTC доступны во многих различных конструкциях, включая дисковые, стеклянные диоды, выводы с полимерным покрытием и типы SMD. Термисторы SMD NTC, основанные на многослойной технологии, являются первым выбором, когда требуется температурная защита на печатной плате.Ниже приведены примеры применения термисторов SMD NTC в качестве устройств защиты от перегрева для таких целей, как определение температуры и температурная компенсация.
* Термисторы NTC, упомянутые в тексте и схемах, являются термисторами SMD NTC. Также упрощены принципиальные схемы.
Примеры применения термисторов SMD NTC
Пример приложения: определение температуры и температурная компенсация для смартфонов и планшетов
Многие термисторы NTC используются в смартфонах и планшетах для определения температуры и температурной компенсации.
Рис. 1: Основные области применения термисторов NTC для определения температуры и температурной компенсации в смартфонах и планшетах
Базовая схема представляет собой схему деления напряжения с термистором NTC и постоянным резистором, соединенными последовательно. Значение сопротивления термистора NTC, размещенного рядом с тепловыделяющей частью, такой как ЦП или силовой модуль, уменьшается с повышением температуры и изменяет выходное напряжение схемы деления напряжения.
Это изменение отправляется в микроконтроллер, чтобы инициировать действия по температурной компенсации и защитить компоненты схемы от перегрева.
Рис.2: Основные схемы для определения температуры и температурной компенсации
Пример приложения: определение температуры аккумуляторных батарей мобильных устройств
Все аккумуляторные батареи и, в частности, литий-ионные батареи должны контролироваться и защищаться интеллектуальными цепями зарядки, поскольку устройство мобильной связи, получающее питание от батарей, должно работать в различных средах, включая работу при низких и высоких температурах.
В качестве предпочтительных устройств для определения температуры в схеме защиты используются термисторы NTC. Термисторы NTC могут определять температуру окружающей среды для различных целей, в зависимости от системы батарей. В частности, для быстрой зарядки необходимо измерять температуру окружающей среды, так как не все батареи допускают зарядку в диапазоне высоких и низких температур. Обычно производители аккумуляторных блоков рекомендуют температуры зарядки от 0 ° C до 45 ° C для медленной зарядки и от 5 ° C, от 10 ° C до 45 ° C для быстрой зарядки в зависимости от химического состава аккумулятора.
Термистор NTC является частью интеллектуального блока управления зарядкой (см. Схему ниже), который гарантирует, что температура окружающей среды находится в диапазоне, допускающем быструю зарядку. Во время зарядки термистор NTC повторно измеряет температуру в течение 5–10 секунд и может обнаруживать повышение температуры аккумуляторного элемента в конце цикла зарядки или вызванное ненормальными условиями зарядки.
Во время разряда термисторы NTC также выполняют температурную компенсацию для измерения напряжения, что помогает измерить оставшийся заряд в батарее.
Рис. 3: Определение температуры аккумуляторных батарей мобильных устройств
Пример приложения: Определение температуры для микроконтроллеров
Микроконтроллеры смартфонов и других устройств должны быть защищены от перегрева для обеспечения надежности их работы. На приведенной ниже схеме показана схема температурной защиты микроконтроллера, в которой используется схема деления напряжения, состоящая из комбинации термистора NTC и постоянных резисторов R S .Когда протекает перегрузка по току, температура термистора NTC повышается, а его сопротивление уменьшается, тем самым подавляя управляющее напряжение микроконтроллера. Для обеспечения эффективной температурной защиты небольшие термисторы и резисторы SMD NTC монтируются либо на печатной плате, либо на теплогенерирующей части.
Рис. 4: Определение температуры для микроконтроллеров
Пример применения: Определение температуры для светодиодных систем освещения
Во многих портативных электронных решениях светодиоды широко используются в общем освещении и автомобильном освещении, где высокая яркость становится все более популярной.Решением являются светодиоды высокой яркости (HBLED), которые обладают многочисленными преимуществами по сравнению с обычным освещением, но, как и любые другие полупроводниковые устройства, они выделяют тепло. Следовательно, одной из проблем является управление температурным режимом. Вообще говоря, высококачественные светодиоды — это надежные устройства, которые при правильном обращении могут работать более 100 000 часов. Однако высокие температуры могут значительно сократить срок их службы и негативно повлиять на их яркость. Чтобы гарантировать максимальный срок службы, производители светодиодов обычно рекомендуют начинать снижение номинального тока при температуре от 50 ° C до 80 ° C.Без контроля температуры разработчик должен гарантировать, что температура никогда не превышает рекомендуемый порог снижения номинальных характеристик светодиода, или ограничить ток с помощью резистора до 57% от максимального номинала, что снижает полную яркость светодиода. Это делает термисторы NTC предпочтительным выбором для измерения температуры и управления в освещении из-за их привлекательного соотношения цены и качества. Они позволяют использовать светодиоды на полную мощность в течение заданного срока службы, что означает более высокий ток при более низкой температуре окружающей среды и адаптированный более низкий ток при повышении температуры.Это не только увеличивает срок службы светодиода, но и гарантирует хороший световой поток. Для наилучшей работы чувствительный термистор NTC должен быть расположен рядом со светодиодами или в горячей точке платы светодиодов.
Могут использоваться разные топологии в зависимости от конкретных драйверов светодиодов IC. Термистор NTC может работать в сети резисторов, где измеряемое напряжение может косвенно управлять током светодиода, влияя на коэффициент широтно-импульсной модуляции (PWM). Другой вариант показан на схеме ниже. Здесь термистор NTC используется в ветви измерения тока светодиода, чтобы влиять на сигнал обратной связи при более высоких температурах.В этой конфигурации NTC должен быть подключен к источнику постоянного напряжения, например. опорное выходное напряжение, обеспечиваемое драйвером.
Рис.5: Определение температуры для светодиодных систем освещения
Пример приложения: определение температуры для жестких дисков
Жесткий диск, который используется в качестве запоминающего устройства ПК и других интеллектуальных электронных устройств, является термочувствительным устройством, а высокая температура увеличивает вероятность ошибок и сбоев.По этой причине датчик температуры определяет ее температуру, и когда температура превышает определенный порог, включается вентилятор для охлаждения устройства. Точность относительно простой схемы определения температуры, состоящей из термистора NTC и постоянных резисторов, полностью достаточна для защиты жесткого диска и намного более рентабельна, чем схема с использованием ИС датчика температуры. На схеме ниже показана замена микросхемы датчика температуры на термистор с отрицательным температурным коэффициентом.
Рис.6: Определение температуры для жестких дисков
Пример приложения: Определение температуры для операций записи головки жесткого диска
Запись данных на жесткий диск — это магнитная запись в магнитном слое опорного диска (магнитного диска) с использованием магнетизма, создаваемого катушкой в записывающей головке. Чрезмерное написание может вызвать перегрев головки и отрицательно повлиять на ее элементы. По этой причине схема определения температуры с термистором NTC, как показано на схеме ниже, используется для управления током, протекающим через головку.
Рис.7: Определение температуры для операций записи головки жесткого диска
Пример приложения: Контроль температуры для термопринтеров
Термопринтеры, предназначенные для печати на термобумаге, используются в качестве принтеров чеков кассовых аппаратов POS и принтеров штрих-кодов или этикеток. Температура термоголовки коррелирует как с насыщенностью, так и с толщиной напечатанных символов: чем выше температура, тем они темнее и толще.Для поддержания постоянного качества печати напряжение регулируется путем изменения ширины импульса тока, подаваемого на термоголовку, в зависимости от измеренной температуры термоголовки. На схеме ниже показан пример блока схемы определения температуры с использованием термистора NTC.
Рис. 8: Контроль температуры для термопринтеров
Пример применения: Температурная компенсация для ЖК-дисплеев
Контрастность ЖК-дисплеев, которые используются в смартфонах, планшетах и других компактных устройствах, зависит от температуры и изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.По этой причине необходимо регулировать напряжение привода в соответствии с температурой окружающей среды. На приведенной ниже схеме показана типичная схема температурной компенсации, в которой используется комбинация термистора NTC и постоянных резисторов.
Рис.9: Температурная компенсация для ЖК-дисплеев
Пример приложения: Температурная компенсация кварцевых генераторов
Кварцевый генератор, использующий кварцевый резонатор, используется в электронных устройствах, таких как ПК, для генерации опорной частоты (тактового сигнала).Как показано на приведенном ниже графике, температурные свойства кристаллического резонатора представляют собой кубическую кривую с точкой перегиба при стандартной температуре (в большинстве случаев 25 ° C) и отклонением частоты колебаний (вертикальная ось), которое в значительной степени зависит от температуры. Отклонение частоты колебаний уменьшается за счет включения схем компенсации, температурные свойства которых противоположны кристаллическому резонатору, в каждую из низкотемпературных и высокотемпературных областей. В таких схемах аналоговой компенсации используются термистор NTC, конденсатор и резистор.Кварцевый генератор со схемой внутренней температурной компенсации называется TCXO (кварцевый генератор с температурной компенсацией).
Рис.10: Температурная компенсация кварцевых генераторов
Пример применения: Температурная компенсация для полупроводниковых датчиков давления
Многие пьезорезистивные полупроводниковые датчики давления MEMS используются во многих бытовых приборах, автоматизированных производственных линиях на заводах, в автомобильной промышленности и т. Д.Такие датчики давления состоят из кремниевой подложки, протравленной для создания тонкой полой чувствительной к давлению диафрагмы с четырьмя пьезорезистивными частями (тензодатчиками), подключенными к чувствительным к давлению мостам. Когда диафрагма подвергается давлению со стороны среды, между чувствительными элементами возникает разница в сопротивлении, которая затем генерирует электрический сигнал с обоих концов мостовой схемы.
Пьезорезистивные полупроводниковые датчики давления отличаются небольшими размерами и высокой чувствительностью, но, поскольку чувствительность чувствительных элементов зависит от температуры, необходима компенсационная схема.На приведенной ниже схеме показана схема компенсации с комбинацией термистора NTC и постоянных резисторов. Температурная компенсация осуществляется путем управления напряжением, подаваемым на датчик давления, через зависящее от температуры сопротивление термистора NTC. Также были разработаны различные типы других схем компенсации.
Рис.11: Температурная компенсация полупроводниковых датчиков давления
Пример применения: Тепловая защита полупроводников
Полупроводники необходимо защищать от перегрева во время работы.Термистор NTC размещен на подложке внутри силового модуля для контроля температуры радиатора, на котором установлен модуль (схема). Клеммы термистора NTC будут подключены к компаратору контроллера. Как только сопротивление термистора NTC упадет ниже заданного значения, контроллер снизит мощность через все полупроводники, чтобы снизить температуру внутри корпуса.
Особенно когда в силовых модулях используются полупроводники с широкой запрещенной зоной (GaN или SiC), это приводит к более высоким рабочим температурам по сравнению со стандартным кремнием, и могут потребоваться другие методы монтажа компонентов.В то время как пайка или склейка подходили для стандартного кремния, более высокие рабочие температуры в настоящее время в основном требуют процессов спекания для прикрепления компонентов к DCB (прямое соединение меди) и соединений с золотым, серебряным или алюминиевым проводом, используемым для реализации межсоединения.
Рис.12: Термисторы SMD NTC, установленные на подложке внутри силового модуля
БТИЗ должен быть выключен при достижении температуры перехода, чтобы он не стал слишком горячим и впоследствии не был поврежден.Этот контроль температуры осуществляется термистором NTC, содержащимся в корпусе IGBT.
Связанные страницы
■ Руководство по выбору термисторов Chip NTC
Найдите для себя оптимальные термисторы NTC для микросхем промышленного и автомобильного качества, исходя из характеристик продукта (для использования с электропроводящими клеями, изделия с медным покрытием для заливки и т. Д.), Области применения и внешних размеров.
Знакомство с термисторами NTC для новичков
Обладая более чем 20-летним опытом работы в сфере терморегулирования, ATC Semitec является ведущим британским дистрибьютором тепловых компонентов. Термисторы NTC являются ключевой частью нашего бизнеса, и в этой статье мы попытаемся объяснить непрофессиональным языком, во-первых, что такое термисторы NTC; затем, во-вторых, предложите несколько возможных вариантов использования. Если после этого вы почувствуете, что они могут стать частью решения ваших требований к тепловому датчику или контролю температуры, пожалуйста, свяжитесь с нами в ATC, и мы будем рады проконсультировать вас.
Термистор — это составное слово, образованное от терминов «термический» и «резистор», поскольку они в основном представляют собой резисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Аббревиатура NTC конкретно обозначает термистор с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которого падает при повышении температуры — в отличие от альтернативного термистора с положительным температурным коэффициентом (PTC). Термисторы NTC очень чувствительны к температуре, и эти твердотельные термодатчики имеют высокую степень изменения сопротивления на градус Цельсия, их преимущества многочисленны и разнообразны.Например, они широко доступны во множестве механических форматов, просты в использовании и доступны по цене, а также легко адаптируются. Обычно они не являются первым выбором для измерения чрезвычайно высоких температур выше 300 ° C, но с приличным выходным напряжением они очень эффективны для простого измерения температуры, где они невероятно точны в диапазоне от -60 ° C до + 300 ° C.
Обычно изготовленные из высокотемпературного керамического материала, термисторы NTC имеют полупроводящий элемент, который спекается (формируется в твердую массу в печи), так что даже небольшие изменения температуры вызывают большие сдвиги сопротивления.Небольшой постоянный (DC) ток, проходящий через термистор, создает падение напряжения, которое можно измерить при изменении температуры — помните, сопротивление термистора NTC будет уменьшаться с увеличением температуры. Сопротивление термистора NTC обычно составляет 25 ° C (значение R25), и это известно как его сопротивление при нулевой мощности. Значение бета (или значение B) термистора — это просто константа, указанная между двумя точками на кривой сопротивления / температуры термистора, и помогает идентифицировать термисторы с аналогичными характеристиками R-T (сопротивление-температура).
Для чего используются термисторы NTC?
Вообще говоря, термисторы NTC используются в качестве термодатчиков в системах контроля температуры, температурной компенсации и измерения температуры. Чрезвычайно точные и универсальные, их полезность находит их в широком спектре приложений;
Автомобильная промышленность
Спрос был огромным в автомобильной промышленности: производители использовали около 20 термисторов NTC в среднем новом автомобиле. Вы найдете их в качестве компонентов в топливных системах, системах безопасности, системах контроля температуры двигателя, а также в системах охлаждения или кондиционирования воздуха.Это стало особенно важным при улучшении норм выбросов для двигателей внутреннего сгорания. На рынке новых электронных транспортных средств также наблюдается их постоянное использование для управления электродвигателями, измерения температуры аккумуляторного модуля и измерения температуры в системах быстрой зарядки.
Обрабатывающая промышленность и другие отрасли промышленности
Термисторные зонды и датчикиNTC можно найти повсюду в промышленности, от оборудования для химического анализа и ламинирования пластика до пайки, горячего склеивания, лазерной печати и копировальных машин, обработки фотографий и, естественно, систем безопасности и обнаружения пожара.Их можно найти в научных лабораториях, и они могут использоваться в самых разных областях, от контроля температуры печи до титрования и от спектрофотометрии до болометрии (инфракрасное измерение).
Из дома…
Если вы чувствуете, что ничего из этого не касается вас или вашей домашней обстановки, то вы можете быть удивлены, узнав, что термисторы NTC есть в простой домашней пожарной сигнализации (тепловые извещатели), ваших кондиционерах, духовках и даже вашем холодильнике. В ваших приборах для ухода за волосами, умных носимых устройствах и даже в приборах для измерения уровня глюкозы в крови термисторы NTC используются в качестве миниатюрных термодатчиков.Если вы когда-нибудь использовали цифровой термометр для измерения температуры вашего ребенка, значит, он тоже был там.
… в потустороннее
Помимо бытовой, коммерческой и транспортной сфер, термисторы NTC нашли свое применение во всем: от медицины до военных и научных приложений, везде от ракет до океанографических исследований. Их даже использовали в космических кораблях!
Существуют термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые удовлетворят все возможные потребности, и в ATC Semitec мы располагаем ведущим рядом надежных и качественных датчиков, созданных, чтобы выдерживать высокие температуры в течение длительных периодов времени.Созданные из различных высококачественных материалов и доступные в различных механических конструкциях, они полностью настраиваются. У нас есть термистор, соответствующий любым возможным требованиям, поэтому, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону 01606 871680, и мы расскажем вам о различных вариантах и подберем для вас подходящее решение для термистора.
В чем разница между термистором NTC и PTC?
Значения термисторов как с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), так и с положительным температурным коэффициентом (PTC) изменяются в результате изменения температуры, но по-разному влияют на их использование.
Для термисторов NTC при повышении температуры сопротивление падает с высокого на низкое и позволяет току проходить. В цепи они могут ограничивать пусковой ток за счет самонагрева при первоначальной подаче тока, а затем допускать нормальный ток, поскольку их сопротивление падает до незначительной величины во время работы в установившемся режиме. Эта возможность делает термисторы NTC наиболее часто используемыми термисторами. Они также являются типом, наиболее часто используемым для датчиков температуры.
Напротив, для термисторов PTC при повышении температуры сопротивление увеличивается от низкого до высокого и блокирует перегрузку по току. В результате термисторы PTC обычно используются в качестве предохранителей.
И термисторы NTC, и PTC очень нелинейны, поэтому даже если они могут измерять достаточно точно и воспроизводимо, для линеаризации выходного сигнала требуется дополнительная схема. Еще одним соображением при проектировании является то, что максимальная температура, которую могут измерять термисторы NTC, составляет менее 130 ° C.
Различная реакция на температуру для термисторов NTC и PTC.Источник: Ametherm.
Для измерения температуры упаковка датчика определяет его более распространенные области применения. Например, терморезисторы со стеклянным зондом из-за их высокой стабильности и прочности используются для:
- Измерение уровня жидкости
- Измерение расхода жидкости
- Измерения температуры
- Температурная компенсация
- Измерение теплопроводности
Напротив, термисторы со стеклянными шариками с небольшими размерами и быстрым термическим откликом очень чувствительны к изменениям как напряжения, так и тока.С этими характеристиками к типичным приложениям относятся:
- Катетеры сердца с термодилюцией
- Биомедицинские сборки
- Расход жидкости
- Измерение уровня жидкости
- Анализ газов
- Малая поверхность для измерения температуры
Что означает NTC?
NTC — это аббревиатура, используемая с различными определениями. Когда мы обсуждаем NTC, мы имеем в виду тип датчика температуры; термистор NTC.В этом случае NTC определяет как «отрицательный температурный коэффициент».
Термисторы измеряют температуру путем измерения сопротивления электрической энергии, проходящей через термистор, относительно температуры. Отрицательный температурный коэффициент определяет, что по мере уменьшения сопротивления температура увеличивается и наоборот. Также доступны термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC), и наоборот, сопротивление увеличивается с повышением температуры.
Термистор NTC — это очень маленькое устройство для определения температуры. Они являются частью нашего ассортимента продукции здесь, в компании Variohm. Их можно использовать в качестве «автономных» компонентов или встраивать в разные корпуса для создания специальных датчиков температуры.
Для чего используется термистор NTC? ТермисторыNTC очень разнообразны и поэтому используются, например, во многих различных приложениях;
- В микроволновых печах и других бытовых приборах используются термисторы для предотвращения перегрева
- Котлы — все котлы используют термисторы для контроля температуры
- Цифровые термометры — термисторы используются в качестве внутреннего датчика температуры
- Производство — термисторы NTC используются в качестве выключателей на производственных предприятиях
- Приложения HVAC — термисторы используются в различных приложениях и устройствах HVAC
- 3D-принтеры — термисторы NTC используются для регулирования температуры
- Медицинские приложения — мониторинг пациентов, а также обслуживание устройств
- Обработка пищевых продуктов — термисторы используются при раздаче пищевых продуктов для обеспечения соблюдения требований гигиены
NTC имеют множество преимуществ, которые делают их пригодными для использования в различных отраслях промышленности и сферах применения;
- Высокочувствительный
- Хорошо подходит для малых температурных диапазонов
- Низкая стоимость делает их дешевыми для замены
- Быстрый ответ
- Простота использования
- Маленький
- Возможна индивидуализация
- Высокая совместимость
- Стекло или эпоксидное покрытие
У нас есть широкий ассортимент термисторов NTC.Их можно увидеть на нашем сайте. Доступны термисторы с разными значениями сопротивления, которые соответствуют различным требованиям и предпочтениям.
У нас есть собственный ассортимент термисторов, который недавно был добавлен на наш сайт
Если у вас есть приложения для термисторов NTC или вы хотите получить дополнительную информацию, пожалуйста, свяжитесь с нами.
ТермисторыNTC — радиальные выводы | Термометрия
Описание
Thermometrics предлагает согласованные по точкам термисторы с радиальными выводами и дисками с неизолированными выводами для широкого диапазона систем материалов.
| Термисторы NTC с радиальным выводом | Приложения | Описание |
|---|---|---|
| Термометрия — Тип РЛ10 | термистора НТК диска радиальных выводов НТК«Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Дисковый термистор с точечным согласованием и неизолированными выводами. |
| Термометрия — Диск без покрытия с радиальными выводами Термисторы NTC Тип RL14 | «Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Дисковый термистор с точечным согласованием и неизолированными выводами. |
| Термометрия — Диск без покрытия с радиальными выводами Термисторы NTC Тип RL20 | «Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Дисковый термистор с точечным согласованием и неизолированными выводами. |
| Термометрия — Диск без покрытия с радиальными выводами Термисторы NTC Тип RL30 | «Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Дисковый термистор с точечным согласованием и неизолированными выводами. |
| Термометрия — Диск без покрытия с радиальными выводами Термисторы NTC Тип RL35 / 40/45 | «Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Дисковый термистор с точечным согласованием и неизолированными выводами. |
| Термометрия — Диск без покрытия с радиальными выводами Термисторы NTC Тип SA | «Подходит для измерения, контроля и компенсации температуры. Подходит для монтажа на печатных платах и датчиках» | Сменный термистор с неизолированными выводами. |
By Amphenol Advanced Sensors | Thermometrics, Inc.
Процесс производства термистораNTC — Информация о термисторе
Входящая проверка
Все сырье после поступления проверяется на соответствие его физическим и электрическим характеристикам. Присваивается уникальный ID #, который используется для отслеживания партии.
Смесь сырьевых материалов
NTC Производство термисторов начинается с точного смешивания сырья с раствором органического связующего. Это сырье представляет собой порошковые оксиды переходных металлов, таких как оксиды марганца, никеля, кобальта и меди. В смесь также добавляются другие стабилизаторы. Оксиды и связующие объединяются с использованием мокрой технологии, называемой шаровой мельницей. В процессе шаровой мельницы материалы смешиваются, и размер частиц оксидных порошков уменьшается.Готовая однородная смесь имеет консистенцию густой кашицы. Точный состав различных оксидов металлов и стабилизаторов определяет термостойкость и удельное сопротивление обожженной керамической детали.
Лента литая
«Суспензия» распределяется по движущемуся пластиковому несущему листу с помощью ракельного ножа. Точная толщина материала контролируется регулировкой высоты ракельного ножа над пластиковым несущим листом, скоростью несущего листа и регулировкой вязкости суспензии.Литой материал сушат, поскольку он проходит через длинную туннельную печь при повышенных температурах на плоской литейной ленте. Полученная «зеленая» лента пластична и легко поддается формованию. Затем лента подвергается проверке качества и анализу. Эта термисторная лента отливается в широком диапазоне толщин от 0,001 дюйма до более 0,100 дюйма, в зависимости от характеристик конкретного компонента.
Формирование пластин
Теперь литая лента готова к формованию вафель. Когда нужен тонкий материал, ленту просто разрезают на небольшие квадраты.Для более толстых пластин ленту разрезают на квадраты, которые затем накладываются друг на друга. Эти уложенные друг на друга пластины затем ламинируются вместе. Это позволяет нам изготавливать пластины практически любой необходимой толщины. Затем вафли проходят дополнительную проверку качества, чтобы гарантировать высокую однородность и качество. Затем пластины подвергаются циклу выгорания связующего. Этот процесс удаляет с пластины большую часть органических связующих. Во время цикла выгорания связующего поддерживается точный контроль времени / температуры, чтобы предотвратить неблагоприятные физические нагрузки на пластины термистора.
Синтер
Пластины нагреваются до очень высоких температур в окислительной атмосфере. При таких высоких температурах оксиды реагируют друг с другом и плавятся вместе, образуя шпинельную керамическую матрицу. В процессе спекания материал уплотняется до заданной степени, и границам зерен керамики дают возможность расти. Во время процесса спекания поддерживается точный температурный профиль, чтобы избежать разрушения пластин и обеспечить производство готовой керамики, способной изготавливать компоненты с однородными электрическими характеристиками.После спекания пластины снова подвергаются контролю качества и документируются электрические и физические характеристики.
Электрод
Омический контакт с керамической пластиной достигается с помощью толстопленочного электродного материала. Материал обычно представляет собой серебро, палладий-серебро, золото или платину в зависимости от области применения. Материал электрода состоит из смеси металла, стекла и различных растворителей и наносится на две противоположные поверхности пластины или чипа трафаретной печатью, распылением или кистью.Электродный материал обжигают керамику в толстопленочной ленточной печи, и между керамикой и электродом образуется электрическое соединение и механическое соединение. Затем металлизированные пластины проверяются и атрибуты документируются. Точный контроль во время процесса электрода гарантирует, что компоненты, изготовленные из пластин, будут иметь исключительную долгосрочную надежность.
Кости
Пластины с электродными термисторами нарезаются на мелкие кусочки с помощью высокоскоростной пилы для резки полупроводников.Пилы используют алмазные диски и способны производить большое количество чрезвычайно однородных штампов. Результирующие термисторные чипы могут иметь размер от 0,010 дюйма до более 1000 квадратных дюймов. Различия в размерах чипов в группе термисторных чипов, нарезанных кубиками, практически неизмеримы. Типичная пластина термистора может дать тысячи микросхем термистора. После нарезки стружка очищается и проверяется на предмет габаритных и электрических характеристик. Электрический контроль включает в себя проверку номинального значения сопротивления, характеристик сопротивления и температуры, выхода продукции и определение приемлемости партии для конкретного применения.Сопротивление и термостойкость измеряются с помощью прецизионных термостатов с точностью до 0,001 ° Цельсия. Все испытательное оборудование U.S. Sensor Corp.®, приобретенное Littelfuse в 2017 году, регулярно калибруется и отслеживается N.I.S.T. Кроме того, Littelfuse поддерживает основные стандарты температуры и сопротивления.
Тест на сопротивление
Все термисторы проходят испытания на надлежащее значение сопротивления, обычно 25 ° C. Чипы обычно тестируются автоматически, но также могут быть проверены вручную в зависимости от произведенного количества и спецификации.Автоматические устройства для обработки микросхем сопрягаются с оборудованием для проверки сопротивления и компьютерами, которые программируются оператором на размещение микросхем в различные ячейки в зависимости от их значения сопротивления. Каждый автоматический стружколом с исключительной точностью может проверять до 9000 деталей в час. В дополнение к сортировщикам стружки, Littelfuse имеет несколько автоматических манипуляторов с выводами компонентов, которые могут сортировать готовые термисторы на одиннадцать ящиков. Автоматические сортировщики позволяют повысить качество продукции, а также сократить время выполнения заказа и снизить затраты.
Присоединение для отведения
В некоторых случаях термисторы продаются в виде микросхем и не требуют выводных проводов, однако в большинстве случаев требуются выводные провода. Чипы термисторов прикрепляются к выводным проводам пайкой или прижимным контактом в корпусе диодного типа. В процессе пайки микросхемы термисторов загружаются на выводные рамки, которые зависят от натяжения пружин проводов, удерживающих микросхему во время процесса пайки. Затем сборку погружают в ванну с расплавленным припоем и снимают.Скорость погружения и время выдержки точно контролируются, чтобы избежать чрезмерного теплового удара термистора. Также используются специальные флюсы для улучшения характеристик пайки без повреждения микросхемы термистора. Припой прилипает к электроду микросхемы и к подводящему проводу, тем самым обеспечивая прочное соединение провода с микросхемой. Для термисторов в корпусе диодного типа «DO-35» микросхема термистора удерживается между двумя выводами по оси. Стеклянная оболочка помещается вокруг сборки, и сборка нагревается до повышенной температуры, при этом стеклянная оболочка плавится вокруг микросхемы термистора и уплотняется с выводами.Как и в конструкции диода, давление, которое стекло оказывает на сборку, обеспечивает необходимый контакт между выводами и микросхемой термистора.
Подводящие провода, используемые в термисторах, обычно сделаны из меди, никеля или сплава и обычно покрыты оловом или припоем. Материал свинцовой проволоки из сплава с низкой теплопроводностью может использоваться в определенных случаях, когда требуется, чтобы термистор был термически изолирован от свинцовой проволоки. В большинстве случаев это позволяет термистору быстрее реагировать на изменения температуры.После присоединения проверяется соединение между выводным проводом и микросхемой. Прочный интерфейс для пайки помогает гарантировать долгосрочную надежность готового термистора.
Инкапсуляция
Чтобы защитить термистор от рабочей атмосферы, влажности, химического воздействия и контактной коррозии, термистор с выводами часто покрывается защитным конформным покрытием. Герметик обычно представляет собой эпоксидную смолу с высокой теплопроводностью. Другие герметики включают силикон, керамический цемент, лак, уретан и термоусадочные муфты.Герметик также способствует обеспечению хорошей механической целостности устройства. Температурный отклик термистора учитывается при выборе герметизирующего материала. В приложениях, где важна быстрая тепловая реакция, используется тонкий слой герметика с высокой теплопроводностью. Если защита окружающей среды более важна, можно выбрать другой герметик. Герметизирующие вещества, такие как эпоксидная смола, силикон, керамический цемент, лак и уретан, обычно наносят методом окунания, и материалу дают отверждаться при комнатной температуре или помещают в печь при повышенной температуре.На протяжении всего процесса используется точное время, температура и контроль вязкости, чтобы не допустить появления точечных отверстий или других деформаций.
Прекращение действия
Термисторычасто поставляются с клеммами, прикрепленными к концам их выводных проводов. Перед установкой клемм изоляция на подводящих проводах соответствующим образом зачищается, чтобы соответствовать указанной клемме. Эти клеммы прикрепляются к выводным проводам с помощью специально оборудованных аппликационных машин.Впоследствии клеммы могут быть вставлены в пластиковые или металлические корпуса перед отправкой заказчику.
Зонд в сборе
Для защиты окружающей среды или для механических целей термисторы часто залиты в корпусы датчиков. Этот корпус может быть изготовлен из материалов, включая эпоксидную смолу, винил, нержавеющую сталь, алюминий, латунь и пластик. Помимо обеспечения подходящего механического крепления для элемента термистора, корпус защищает его от окружающей среды, которой он будет подвергаться.Правильный выбор выводного провода, изоляционного материала выводного провода и материала заливки приведет к удовлетворительному уплотнению между термистором и внешней средой.
Маркировка
Готовый термистор можно маркировать для облегчения идентификации. Это может быть как простая цветная точка, так и более сложная, например код даты и номер детали. В некоторых случаях в материал покрытия корпуса термистора может быть добавлен краситель для получения заданного цвета. Цветная точка обычно добавляется к корпусу термистора путем погружения.Маркировка, требующая буквенно-цифровых символов, производится на маркировочной машине. Эта машина просто маркирует деталь стойкими чернилами. Чернила застывают при повышенной температуре.
Заключительная проверка
Все выполненные заказы проверяются на предмет физических и электрических дефектов по принципу «нулевого дефекта».
