Принцип работы термистора: особенности, виды и применение терморезисторов

Что такое термистор и его принцип работы

Как работает NTC-термистор

Особенности работы PTC-термисторов

Основные параметры термисторов

Преимущества и недостатки термисторов

Применение термисторов в электронике и технике

Схемы включения термисторов

Особенности работы с термисторами

Принцип работы термистора

Принцип действия и конструкция металлических терморезисторов

Что такое термистор и его принцип работы

Как работает NTC-термистор

Особенности работы PTC-термисторов

Основные параметры термисторов

Преимущества и недостатки термисторов

Применение термисторов в электронике и технике

Схемы включения термисторов

Особенности работы с термисторами

Принцип работы термистора

Термистор принцип действия. Термисторы. Программа для вычисления сопротивления термистора

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

Термистор – характеристика и принцип действия

Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos

Принцип работы термистора

Термисторы

Конструкция термистора

Характеристики термисторов

Применение термисторов

Преимущества термистора

Недостатки термистора

Термистор и термопара

Термистор и RTD

Термистор принцип действия. Термисторы. Программа для вычисления сопротивления термистора

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

Термистор – характеристика и принцип действия

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Что такое термистор и как он работает. Какие бывают виды термисторов. Где применяются терморезисторы в электронике и технике. На чем основан принцип действия термистора.

Содержание

Термистор (терморезистор) — это полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого сильно зависит от температуры. Принцип работы термистора основан на свойстве полупроводниковых материалов изменять свое сопротивление при изменении температуры.

Различают два основных типа термисторов:

NTC-термисторы (с отрицательным температурным коэффициентом) — их сопротивление уменьшается при нагревании
PTC-термисторы (с положительным температурным коэффициентом) — их сопротивление увеличивается при нагревании

NTC-термисторы обычно изготавливаются из оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, медь и никель. PTC-термисторы чаще всего делают на основе легированной керамики, например, титаната бария.

Принцип работы NTC-термистора заключается в следующем:

При низкой температуре в полупроводнике мало свободных носителей заряда, поэтому сопротивление высокое.
При нагревании количество свободных электронов и дырок увеличивается.
Это приводит к уменьшению сопротивления термистора.
Зависимость сопротивления от температуры имеет нелинейный характер.

Таким образом, измеряя сопротивление NTC-термистора, можно определить его температуру. Это свойство используется во многих измерительных приборах и системах контроля температуры.

PTC-термисторы имеют более сложный принцип действия:

До определенной температуры (точка Кюри) их сопротивление слабо зависит от нагрева.
При достижении точки Кюри сопротивление резко возрастает на несколько порядков.
Дальнейший нагрев приводит к более плавному росту сопротивления.

Такая характеристика позволяет использовать PTC-термисторы в качестве самовосстанавливающихся предохранителей и элементов защиты от перегрева.

Ключевыми характеристиками термисторов являются:

Номинальное сопротивление при 25°C
Температурный коэффициент сопротивления
Диапазон рабочих температур
Максимальная рассеиваемая мощность
Постоянная времени (скорость реакции на изменение температуры)

От этих параметров зависит выбор конкретного термистора для определенного применения.

К достоинствам термисторов можно отнести:

Высокую чувствительность к изменению температуры
Широкий диапазон сопротивлений (от нескольких Ом до МОм)
Малые размеры и массу
Невысокую стоимость

Основные недостатки термисторов:

Нелинейность характеристики
Разброс параметров у разных экземпляров
Ограниченный температурный диапазон (обычно до 300°C)
Саморазогрев при прохождении тока

Эти особенности необходимо учитывать при проектировании схем с термисторами.

Благодаря своим свойствам термисторы нашли широкое применение в различных областях:

Измерение и контроль температуры в бытовой технике, промышленном оборудовании, медицинских приборах
Температурная компенсация в электронных схемах
Ограничение пусковых токов в блоках питания
Защита от перегрева в электродвигателях и трансформаторах
Датчики потока жидкости и газа
Инфракрасные датчики движения

В каждом конкретном случае выбирается оптимальный тип термистора с подходящими характеристиками.

Существует несколько основных схем включения термисторов:

Делитель напряжения — простейшая схема для измерения температуры
Мостовая схема — обеспечивает высокую точность измерений
Схема с операционным усилителем — линеаризует характеристику термистора
Схема с микроконтроллером — позволяет реализовать цифровую обработку сигнала

Выбор конкретной схемы зависит от требуемой точности, диапазона измерений и других факторов.

При использовании термисторов следует учитывать ряд особенностей:

Необходимость калибровки для повышения точности измерений
Влияние саморазогрева на показания (особенно для маломощных термисторов)
Зависимость характеристик от условий монтажа и окружающей среды
Возможное старение и дрейф параметров со временем

Правильный учет этих факторов позволяет максимально эффективно использовать преимущества термисторов в различных устройствах.

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

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Термистор принцип действия. Термисторы. Программа для вычисления сопротивления термистора

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

Термистор – характеристика и принцип действия

Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos

Принцип работы термистора

Термисторы

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает варистор

Терморезистор — это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может повышаться или падать при нагреве. Различают два вида терморезисторов:. Температурный коэффициент электрического сопротивления — это зависимость сопротивления от температуры. Описывает, на сколько Ом или процентов от номинальной величины изменяется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия.

Например, у обычных резисторов положительный ТКС при нагреве сопротивление проводников повышается. Терморезисторы бывают низкотемпературными до К , среднетемпературными К и высокотемпературными К. Корпус элемента может быть выполнен из пластика, стекла, металла или керамики.

Условное графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обычные резисторы, а отличием является лишь то, что они перечеркнуты полосой и рядом указывается буква t. Кстати, так обозначаются любые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием окружающей среды, а род воздействующих величин и указывается буквой, t — температура.

Интересный факт : Терморезистор изобретен в году ученым Самюэлем Рубеном.

Зависимость сопротивления от температуры изображена на графике ниже. Такие термисторы изготавливают из полупроводников. Принцип действия заключается в том, что с ростом температуры увеличивается концентрация носителей зарядов, электроны переходят в зону проводимости.

Кроме полупроводников используются оксиды переходных металлов. Обратите внимание на такой параметр как бета-коэффициент. Учитывается при использовании терморезистора для измерения температуры, для усреднения графика сопротивления от температуры и проведения расчетов с помощью микроконтроллеров.

Бета-уравнение для приближения кривой изменения сопротивления термистора вы видите ниже. Интересно: в большинстве случаев термисторы используют в диапазоне температур градусов Цельсия. Соответственно могут использоваться для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары работают и при градусах Цельсия.

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

На схеме выше приведен пример использования термистора в блоке питания. Такое применение называется прямым нагревом когда элемент сам разогревается при протекании тока через него. На плате блока питания NTC-резистор выглядит следующим образом. На рисунке ниже вы видите, как выглядит NTC-терморезистор.

Он может отличаться размерам, формой, а реже и цветом, самый распространенный — это зелёный, синий и черный. Ограничение пускового тока электродвигателей с помощью NTC-термистора получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации.

Известно, что при пуске двигателя он может потреблять ток в разы и десятки раз превышающий его номинальное потребление, особенно если двигатель пускается не в холостую, а под нагрузкой.

Когда термистор холодный его сопротивление велико, мы включаем двигатель и ток в цепи ограничивается активным сопротивлением термистора. Постепенно происходит разогрев этого элемента и его сопротивление падает, а двигатель выходит на рабочий режим. Термистор подбирается таким образом, чтобы в горячем состоянии сопротивление было приближено к нулю. На фото ниже вы видите сгоревший терморезистор на плате мясорубки Zelmer, где и используется такое решение. Недостаток этой конструкции состоит в том, что при повторном пуске, когда термистор еще не остыл — ограничения тока не происходит.

Есть не совсем привычное любительское применение терморезистора для защиты ламп накаливания. На схеме ниже изображен вариант ограничения всплеска тока при включении таких лампочек. Если терморезистор используется для измерения температуры — такой режим работы называют косвенным нагревом, то есть он нагревается от внешнего источника тепла. Интересно: у терморезисторов нет полярности, так что их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока не опасаясь переполюсовки.

Терморезисторы могут маркироваться как буквенным способом, так и содержать цветовую маркировку в виде кругов, колец или полос. При этом различают множество способов буквенной маркировки — это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:. На практике, если он применяется для ограничения пускового тока чаще всего встречаются дисковые термисторы, которые маркируются так:. Пример такого вы видите на рисунке ниже:.

Из-за обилия вариантов маркировки можно ошибиться в расшифровке, поэтому для точности расшифровки лучше искать техническую документацию к конкретному компоненту на сайте производителя. Позисторы, как было сказано, имеют положительный ТКС, то есть их сопротивление повышается при нагреве. Их изготавливают на основе титаната бария BaTiO 3.

У позистора такой график температуры и сопротивления:. Сфера применения позисторов достаточно широка. В основном они используются в схемах защиты оборудования и устройств от перегрева или перегрузки , реже для измерения температуры, а также в качестве автостабилизирующих нагревательного элемента.

Кратко перечислим примеры использования:. Терморезисторы — это группа устройств, способных преобразовать температуру в электрический сигнал, который считывают посредством измерения падения напряжения или силы тока в цепи, где он установлен. Или же они сами по себе могут являться регулирующим органом, если это позволяют сделать его параметры. Простота и доступность этих устройств позволяет их широко использовать как для профессионального конструирования приборов, так и для радиолюбительской практики.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, что такое терморезистор, как он работает и где применяется:. Ваш e-mail не будет опубликован. Вы здесь: Главная База знаний Основы электротехники и электроники. Автор: Александр Мясоедов. Что такое терморезисторы и для чего они нужны. Опубликовано: Статья Видео При ремонте бытовой техники приходится сталкиваться с большим разнообразием деталей и компонентов.

Часто новички не знают, что такое терморезистор и какими они бывают. Это полупроводниковые компоненты, сопротивление которых изменяется под воздействием температуры.

Благодаря этим свойствам они нашли широкий диапазон применений. Начиная от термометров, заканчивая ограничителями пускового тока. В этой статье мы ответим на все интересующие вас вопросы простыми словами. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован. Другие статьи по теме Чем отличается трансформатор от автотрансформатора.

Во многих приборах используется термистор принцип работы которого основан на зависимости электрического сопротивления от.

Термистор терморезистор — твердотельный электронный элемент, внешне напоминающий постоянный резистор, но обладающий выраженной температурной характеристикой. Этот вид электронных приборов, как правило, используются для изменения аналогового выходного напряжения с учётом изменения окружающей температуры. Другими словами — электрические свойства термистора и принцип действия напрямую связаны с физическим явлением — температурой. Термистор — термочувствительный полупроводниковый элемент, изготовленный на основе полупроводниковых оксидов металлов. Обычно имеет форму диска или шара с металлизированными или соединительными выводами. Такие формы позволяют изменять резистивное значение пропорционально малым изменениям температуры. Для стандартных резисторов изменение сопротивления от нагрева видится нежелательным явлением. Но этот же эффект видится удачным при построении многих электронных схем, требующих определения температуры. Таким образом, будучи нелинейным электронным устройством с переменным сопротивлением, терморезистор успешно подходит для работы в качестве терморезистора-датчика.

Аналоговая Технология Walsh Ave. Santa Clara, CA U. Тел: Фак: Онлайн Заказа: www.

В электронике и метрологии с помошью этого полупроводникового компонента, обычно измеряют и оценивают температуру. На самом деле, терморезисторы служат не только для контроля и измерения температуры.

Терморезистор или термистор — это такой резистор, который меняет свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Положительный коэффициент означает, что с повышением температуры сопротивление термистора падает. NTC-термистор ведет себя противоположным способом. Термистор — это температурный датчик, изготовленный из полупроводникового материала, который демонстрирует большую модификацию сопротивления пропорционально незначительной низкой температуре. Термисторы недороги, прочны, надежны и быстро реагируют.

Титанат бария BaTiO 3 — диэлектрик с удельным сопротивлением при комнатной температуре 10 10 …10 12 Ом. Если же в состав керамики из титаната бария ввести примеси редкоземельных элементов лантана, церия или др. Этот процесс является причиной электропроводности титаната бария. Технология изготовления позисторов аналогична технологии изготовления изделий из других керамических материалов. Полученную твердую массу измельчают, а затем формуют заготовки. Сопротивление позистора зависит от сопротивлений обедненных поверхностных слоев на зернах.

Термисторы и термометры сопротивления RTD. Один из самых простых классов температурного датчика – это тот датчик, где изменение температуры.

Термистор — это резистор, сопротивление которого меняется от температуры. Термисторы бывают двух типов: с положительным и отрицательным температурным коэффициентом. У терморезистора с положительным коэффициентом при повышении температуры сопротивление возрастает, а с отрицательным коэффициентом — уменьшается. Их сокращённые названия на английском языке: PTC positive temperature coefficient и NTC negative temperature coefficient.

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.

Люди, далекие от радиоэлектроники, смутно представляют назначение и принцип действия терморезистора.

Термодатчик относится к числу наиболее часто используемых устройств. Его основное предназначение заключается в том, чтобы воспринимать температуру и преобразовывать ее в сигнал. Существует много разных типов датчиков. Наиболее распространенными из них являются термопара и терморезистор. Обнаружение и измерение температуры — очень важная деятельность, имеет множество применений: от простого домохозяйства до промышленного. Термодатчик — это устройство, которое собирает данные о температуре и отображает их в понятном для человека формате. Рынок температурного зондирования демонстрирует непрерывный рост из-за его потребности в исследованиях и разработках в полупроводниковой и химической промышленностях.

Человечество оказалось для Земли страшнее астероида, убившего динозавров. В статье рассматриваются принципы построения современных волоконно-оптических датчиков ВОД и возможность их применения в различных областях промышленного производства. Подробно рассмотрена современная элементная база оптоэлектроники, а также базовые алгоритмы последетекторной обработки сигналов, применяемые в ВОД.

Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Как известно, сопротивление металлов растет с увеличением температуры. Для изготовления металлических терморезисторов, см. рисунок 18 а, б, обычно применяются медь или платина. Проводниковые термометры сопротивления изготавливаются из чистых металлов (платина, медь, никель), имеющих положительный температурный коэффициент сопротивления.

1 – позисторы; 2 – металлы; 3 – электролиты; 4 – термисторы Рисунок 17 – Зависимость сопротивления различных ТС от температуры

1 – головка: 2 – штуцерная гайка; 3 – арматура; 4 – чувствительный элемент

Рисунок 18 – ТС и схема его включения а – общий вид ТС; б – схема включения

Функция преобразования медного терморезистора линейна:

, (14)

где R₀ — сопротивление при температуре 0⁰С;

a₀ — температурный коэффициент для интервала температур, начинающихся от t₀.

Минимальная глубина погружения промышленных термометров сопротивления с обмоткой из платиновой, никелевой, медной проволоки в среду, температура которой измеряется, равна 15мм, максимальная — 190 мм.

Инерционность термометров сопротивления зависит от способа установки и материала провода, используемого в качестве обмотки, и достигает 300 – 600 с. Тепловая инерционность термометров сопротивления уменьшается с помощью металлических вкладышей, помещаемых в корпус.

Медные преобразователи (рисунок 19 б) для измерения температуры помещений и газовых потоков имеют каркас, выполненный в виде тонкостенной перфорированной трубки из нержавеющей стали.

Чувствительный элемент медного терморезистора (рисунок 19 а) представляет собой пластмассовый цилиндр 1, на который в несколько слоев намотана медная проволока 2 диаметром 0,1 мм. Сверху катушка покрыта глифталевым лаком. К концам обмотки припаиваются медные выводные провода 3 диаметром 1,0 – 1,5 мм. Они изолированы друг от друга асбестовым шнуром или фарфоровыми трубочками. Чувствительный элемент вставляется в тонкостенную металлическую гильзу 4. Она, в свою очередь, помещается в защитный чехол (рисунок 19 б), который представляет собой закрытую с одного конца трубку 1. На ее открытом конце помещается клеммная головка 2. Для удобства монтажа защитный чехол может иметь фланец 3.

Обычная медь, поставляемая системой снабжения в виде проволоки и проводов всех требуемых размеров, недефицитна, дешева, чиста и гомогенна, а потому вполне удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к материалу чувствительных элементов ТС.

Однако существенный недостаток меди в том, что при температуре выше 300⁰С она начинает окисляться. Поэтому медь применяется в чувствительных элементах ТС для измерения температур не выше 200⁰С. Изоляционное покрытие медных проводов – лак или шелк – также не выдерживает воздействия высоких температур.

К числу недостатков меди следует отнести и ее низкое удельное сопротивление (r = 1,7 • 10^-8 Ом•м).

В диапазоне температур от -50 до 200°С зависимость сопротивления меди от температуры носит линейный характер. Медные термометры сопротивления применяются для длительного измерения температуры в диапазоне от -200 до 200⁰С.

Полупроводниковые терморезисторы, называемые термисторами, имеют температурный коэффициент электропроводимости, в 6 — 10 раз больший, чем у металлических терморезисторов, вследствие чего чувстви-тельность термисторов к изменению температуры значительно выше, чем у терморезисторов.

а б

а – чувствительный элемент; 1 – пластмассовый цилиндр; 2 – медная проволока; 3 – выводные провода; 4 – металлическая гильза; б – защитный чехол: 1 – трубка; 2 – клеммная головка; 3 – фланец

Рисунок 19 – Схема медного терморезистора

Чувствительный элемент полупроводникового терморезистора – термис-тора – изготавливается из окислов различных металлов: меди, кобальта, магния, марганца и др. Размолотые в порошок компоненты прессуются и спекаются в виде столбика, шарика или шайбы. Там, где необходимо, напыляются электроды и подпаиваются выводы из медной проволоки. Для предохранения от атмосферных воздействий чувствительный элемент термистора покрывают защитной краской, помещают в герметизирующий металлический корпус или запаивают в стекло. С увеличением температуры сопротивление термисторов уменьшается.

Термисторы изготавливаются с номинальным сопротивлением от 1 до 200 кОм (при 20⁰С). В зависимости от типа могут применяться для измерения температур от — 100 до 600⁰С. Они имеют значительно меньшие массы и размеры, чем металлические термометры сопротивления.

Основной характеристикой термисторов как датчиков автоматической системы управления является зависимость их сопротивления от температуры :

, (15)

где А – постоянная, зависящая от размеров и формы термистора;

В – постоянная, зависящая от физических свойств материала полупроводника;

Т – температура термосопротивления в градусах абсолютной шкалы, ^оК;

e – основание натурального логарифма.

Температурный коэффициент чувствительности a термистора имеет отрицательное значение и зависит от температуры:

. (16)

Величины А и В для параметров определяются опытным путём, так как для одной партии датчиков их значения могут сильно различаться. Для этого экспериментально определяют сопротивление термистора при двух значениях температуры Т₁ и Т₂:

. (17)

Решив эти уравнения относительно коэффициента В, находят его значения:

. (18)

По известному значению В находят величину А:

. (19)

К недостаткам термисторов относятся нелинейность температурной характеристики, недостаточная стабильность характеристик, большой разброс значений сопротивления в одной и той же партии (более 30%) и характер зависимости сопротивления от температуры (отклонения температурного коэффициента достигают ±5% и более). Это затрудняет получение линейных шкал и не обеспечивает взаимозаменяемости термисторов, используемых в системах автоматического управления производственными процессами. Чтобы устранить недостатки термисторов в системах автоматики, они включаются в измерительную цепь параллельно термонезависимым сопротивлениям. Подобные комбинации, используемые для исправления характеристики термистора, называются корректированными термоэлементами.

Автоматическое управление технологическими комплексами имеет большую зависимость от точности работы первичных преобразователей – датчиков. Важное значение в каждом конкретном случае имеет погрешность датчика измеряемой величины.

Погрешности измерения делятся на следующие виды: абсолютные; относительные; приведенные.

Абсолютная погрешность(обозначается ∆) выражается в единицах измеряемой величины и является отклонением результата измерения Хот истинного значения величины Х_и:

. (20)

Она характеризует величину и знак полученной погрешности, но не определяет качество проведенного измерения.

Относительная погрешность(обозначается δ) измеряется в процентах и является отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины :

. (21)

Приведенная погрешность (обозначаетсяδ_пр.) выражает потенциальную точность измерения и является отношением абсолютной погрешности к некоторому нормируемому значению Х_N (например, сумма конечных значений шкалы) :

. (22)

Оценка погрешности датчика, установленного на производственном оборудовании, позволяет применить компенсационные мероприятия для снижения ее влияния на результаты преобразования измеряемой величины.

Ход работы

Оборудование и приборы: лабораторная установка; термометр сопротивления; ртутный термометр; вольтамперомметр; нагревательный элемент.

1) Ознакомиться с устройством никелевого и медного термометров сопротивления.

2) Определить сопротивление термометра при температуре 20⁰С.

3) С помощью термостата создать температуру среды в 40, 60, 80, 100⁰С.

4) Измерить вольтамперомметром сопротивление термометра при температурах 20, 40, 60, 80, 100⁰С. Измерения повторить не менее трёх раз.

5) Построить характеристику зависимости сопротивления терморезис-тора от температуры среды.

6) Рассчитать погрешности аналитического и эмпирического способов определения сопротивления термометра.

7) Результаты исследования и расчетов занести в таблицу 8. Написать отчет.

Таблица 8 – Результаты исследования и расчетов

Содержание отчета:

‒ название pаботы;

‒ цели;

‒ результаты обработки косвенных измерений температуры;

‒ общие выводы.

Контрольные вопросы и задания

1) Охарактеризуйте назначение термисторов.

2) Опишите назначение и устройство термометров сопротивления.

3) Что такое абсолютная и относительная погрешность? Единицы их измерения.

4) Какие факторы способствуют уменьшению погрешности и повышению чувствительности термисторов?

5) Назовите основные характеристики термометров сопротивления.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Читайте также:

Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-28; просмотров: 936; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.005 с.)

Принцип работы, характеристики и применение термистора

В этой статье я собираюсь обсудить принцип работы термистора NTC , его характеристики и области применения. Итак, давайте начнем.

Термистор представляет собой особый тип резистора, сопротивление которого изменяется при изменении температуры тела. Они бывают двух типов:

Термистор PTC
Термистор NTC

Термистор PTC : Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) состоит из материала, имеющего положительный температурный коэффициент сопротивления. В случае материала, имеющего положительный температурный коэффициент сопротивления, сопротивление материала увеличивается с повышением температуры. Следовательно, сопротивление термистора PTC увеличивается с температурой его корпуса.

Термистор NTC : Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) состоит из материала, имеющего отрицательный температурный коэффициент сопротивления, такого как марганец, никель, кобальт, медь, железо и уран, поэтому их сопротивление уменьшается с увеличением в температуре тела. Они доступны в различных размерах и формах.

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

При повышении температуры окружающей среды термистора его сопротивление значительно уменьшается. Как правило, при повышении температуры на каждые 1 ^o C их сопротивление уменьшается на 5%. Поэтому их чувствительность очень высока.

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

Могут использоваться в диапазоне температур от – 60 ^o C до 300 ^o
Имеют сопротивление в диапазоне от 0,5 Ом до 0,75 МОм.

Термистор изготовлен из оксидов металлов, таких как никель, марганец, кобальт, медь, уран и т. д. Доступны различные формы и размеры. Обычно используются следующие конфигурации: дисковый, бортовой и стержневой.

Термисторы дискового и стержневого типа обладают большей рассеиваемой мощностью. Термистор стержневого типа имеет высокую мощность обработки. Поэтому их следует использовать в конкретном приложении в соответствии с их мощностью и возможностями рассеивания температуры.

Конфигурация с буртиком является наименьшей. Как правило, его диаметр составляет около 0,15 мм. В этом случае измерительный элемент заключен в стеклянный зонд. Он обычно используется для измерения температуры жидкостей.

Три важные характеристики термисторов:

характеристика сопротивление-температура,
характеристика вольт-амперная характеристика,
характеристика ток-время.

Характеристики сопротивления и температуры : По мере увеличения температуры термистора его сопротивление уменьшается экспоненциально. Математическое выражение зависимости между сопротивлением термистора и температурой:

RT ₁ = RT ₂ e ^{[β(1/T1 – 1/T2)]}

Где 7 = RT _{1 ^{сопротивление термистора при температуре T ₁
RT ₂ = сопротивление термистора при температуре T ₂
β = является константой, ее значение зависит от материала, использованного в конструкции термистора, обычно его значение находится в диапазоне от 3500 до 4500.}}

Характеристики напряжения и тока увеличение тока. Он увеличивается до тех пор, пока не достигнет пикового значения после пикового значения, и уменьшается с повышением температуры.

Это связано с тем, что первоначально при небольшом увеличении тока он не способен произвести изменение температуры термистора, следовательно, падение напряжения на нем увеличивается. Но после пикового значения значение тока может изменить температуру термистора. Повышает его температуру. Это приводит к уменьшению сопротивления термистора. И, следовательно, падение напряжения на термисторе уменьшается.

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

Это происходит потому, что, когда в термисторе возникает эффект нагрева, требуется определенное конечное время, чтобы термистор нагрелся и ток нарастал до максимального установившегося значения.

Измерение температуры : Схематическая диаграмма измерения температуры с помощью термистора показана на рисунке.

При таком расположении при повышении температуры окружающей среды термистора его сопротивление уменьшается, что увеличивает ток. Другими словами, мы можем сказать, что изменение тока цепи пропорционально температуре окружающей среды термистора. Следовательно, микроамперметр может показывать изменение температуры в микроамперах и может быть откалиброван непосредственно по показаниям температуры.

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

Могут использоваться для измерения мощности на высоких частотах.
Измерение теплопроводности также может быть выполнено с помощью термисторов.
Возможно измерение уровня, расхода и давления.
Возможно измерение вакуума.
Временная задержка может быть обеспечена в работе электронных устройств с помощью термисторов.
Они используются для контроля внутренней температуры нагревательных устройств, таких как микроволновые печи, бойлеры и т. д.
Они используются для контроля выходного напряжения и тока источников питания и защиты подключенных устройств в случае неисправности.
Цифровые термометры часто используют термисторы в качестве чувствительного элемента температуры.
Они также используются в транспортных средствах для контроля температуры различных частей и секций.
Пищевая промышленность, кондиционеры и холодильная промышленность для контроля температуры и соответствующего управления процессом.

Они компактны, прочны и недороги.
Обладают хорошей стабильностью и высокой чувствительностью.
Очень быстро реагируют.
На них не влияют блуждающие магнитные и электрические поля.

Благодаря всем этим преимуществам термисторы предпочтительнее других устройств для измерения температуры, таких как RTD и термопары.

Имеют нелинейные характеристики термостойкости.

Здесь мы проводим краткое сравнение между термистором и термопарой, чтобы можно было отличить их друг от друга и легко выбрать для конкретного применения.

Термисторы имеют узкий диапазон чувствительности. Обычно она составляет от 55 до +150°C. С другой стороны, термопары имеют более широкий диапазон измерения температуры. Например, термопары типа T имеют диапазон чувствительности от -200 до 350 ^o
Термисторы имеют нелинейную зависимость между параметром чувствительности (сопротивлением) и температурой. Принимая во внимание, что термопары имеют линейную зависимость между параметром измерения (напряжением) и температурой.
Термисторы хороши для обнаружения небольших изменений температуры, однако они не так точны. Принимая во внимание, что термопары сравнительно более точны.
Термисторы дешевле, меньше по размеру и проще в использовании, чем термопары.

Датчики сопротивления температуры (т.е. датчики RTD) очень похожи на термисторы, сопротивление RTD варьируется так же, как и у термисторов. Но они отличаются из-за строительных материалов. Обычно термисторы изготавливаются из керамических или полимерных материалов, тогда как термометры сопротивления состоят из чистых металлов.

Термисторы более точны, дешевле и быстрее реагируют, чем RTD. Единственным недостатком термистора является его узкий диапазон рабочих температур, который шире для RTD . Помимо этого, нет причин использовать термистор поверх RTD.

Спасибо, что прочитали о «принципе работы термистора».

Температура среды, ^ОС.

Измеренное сопротивление термометра, Ом

Расчетное сопротивление термометра, Ом

Абсолютная погрешность, Ом

Относительная погрешность, %