Сопротивление термистора. Термисторы: типы, характеристики и применение в электронике — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое термисторы. Как работают NTC и PTC термисторы. Где применяются термисторы в электронике. Как проверить термистор мультиметром. Основные параметры и характеристики термисторов.

Содержание

Что такое термистор и как он работает

Термистор — это полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого сильно зависит от температуры. Термисторы используются для измерения и контроля температуры в различных электронных устройствах.

Основные типы термисторов:

NTC-термисторы — с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. При нагреве их сопротивление уменьшается.
PTC-термисторы (позисторы) — с положительным температурным коэффициентом. При нагреве их сопротивление увеличивается.

Принцип работы термистора основан на свойстве полупроводников изменять свою проводимость при изменении температуры. Измерение температуры с помощью термистора сводится к измерению его электрического сопротивления.

Основные характеристики и параметры термисторов

Ключевые характеристики термисторов:

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — показывает, на сколько изменяется сопротивление при изменении температуры на 1°C.
Номинальное сопротивление — сопротивление термистора при определенной температуре (обычно 20°C или 25°C).
Рабочий диапазон температур
Максимальная рассеиваемая мощность
Постоянная времени — время реакции на изменение температуры

Важным параметром является также стабильность характеристик термистора во времени.

Применение NTC-термисторов в электронике

NTC-термисторы широко применяются в различных областях электроники:

Измерение и контроль температуры в бытовой технике
Температурная компенсация в электронных схемах
Ограничение пускового тока в импульсных блоках питания
Защита от перегрева в аккумуляторах и зарядных устройствах

Термостабилизация в измерительных приборах

Например, в импульсных блоках питания NTC-термистор устанавливается на входе сетевого напряжения для ограничения броска тока при включении. При нагреве его сопротивление падает, и он перестает ограничивать ток в рабочем режиме.

Особенности и применение PTC-термисторов (позисторов)

PTC-термисторы или позисторы имеют следующие особенности:

Резкое увеличение сопротивления при достижении определенной температуры
Способность к самостабилизации температуры
Высокая чувствительность в узком диапазоне температур

Основные области применения позисторов:

Размагничивание кинескопов в телевизорах
Защита от перегрева в электродвигателях
Термостаты и датчики уровня жидкости
Самовосстанавливающиеся предохранители

Например, в цепи размагничивания кинескопа позистор обеспечивает плавное уменьшение тока размагничивания при нагреве.

Как проверить исправность термистора

Проверить работоспособность термистора можно с помощью мультиметра:

Установите мультиметр в режим измерения сопротивления
Измерьте сопротивление термистора при комнатной температуре
Нагрейте термистор (например, пальцами) и снова измерьте сопротивление
У исправного NTC-термистора сопротивление должно уменьшиться при нагреве
У PTC-термистора сопротивление должно возрасти при нагреве

Также можно сравнить измеренное сопротивление с номинальным значением, указанным в документации на термистор.

Преимущества и недостатки термисторов

Основные достоинства термисторов:

Высокая чувствительность к изменению температуры
Малые размеры и вес
Низкая стоимость
Возможность измерения в широком диапазоне температур

Недостатки термисторов:

Нелинейная характеристика
Саморазогрев при протекании измерительного тока
Разброс параметров у разных экземпляров
Необходимость индивидуальной калибровки для точных измерений

Несмотря на недостатки, простота и дешевизна термисторов обеспечивают их широкое применение в электронике.

Сравнение термисторов с другими температурными датчиками

По сравнению с другими типами датчиков температуры термисторы имеют следующие особенности:

Выше чувствительность, чем у термопар и терморезисторов
Меньшие размеры по сравнению с термопарами
Более низкая стоимость, чем у платиновых терморезисторов
Худшая линейность, чем у кремниевых датчиков
Меньшая долговременная стабильность, чем у платиновых терморезисторов

Выбор типа датчика температуры зависит от конкретной задачи и требований к точности, стоимости и условиям эксплуатации.

8.1.2. Характеристики и параметры термисторов прямого подогрева

Температурная характеристика термистора – это зависимость его сопротивления от температуры (рис. 8.1).

Номинальное сопротивление термистора – это его сопротивление при определенной температуре (обычно 20 °С). Термисторы изготавливают с допустимым отклонением от номинального сопротивления (20; 10; 5) %. Номинальные сопротивления различных типов термисторов имеют значения от нескольких ом до нескольких сотен килоом.

Коэффициент температурной чувствительности (В) – это коэффициент в показателе экспоненты температурной характеристики термистора (8.1). Значение этого коэффициента, зависящее от свойств материала термистора, практически постоянно для данного термистора в рабочем диапазоне температур, и для различных

типов термисторов находится в пределах от 700 до 15 000 К. Коэффициент температурной чувствительности может быть найден экспериментально путем измерения сопротивлений термистора при температурах Т_о_{и Т по формуле:}

Температурный коэффициент сопротивления термистора – это величина, равная отношению относительного изменения сопротивления термистора к изменению его температуры:

(8.4)

Температурный коэффициент сопротивления зависит от температуры, поэтому его необходимо записывать с индексом, указывающим температуру, при которой он измеряется. Зависимость температурного коэффициента сопротивления от температуры можно получить, использовав уравнения (8.4) и (8.1):

Значения температурного коэффициента сопротивления при комнатной температуре различных термисторов находятся в пределах – (0,8…6,0)^.10^-2 К^-1.

Коэффициент рассеяния термистора (Н) численно равен мощности, рассеиваемой термистором при разности температур термистора и окружающей среды в 1 К, или, другими словами, численно равен мощности, которую надо выделить в термисторе, чтобы нагреть его на 1 К.

Статическая ВАХ термистора – это зависимость падения напряжения на термисторе от проходящего через него тока в условиях теплового равновесия между термистором и окружающей средой (рис. 8.2).

Линейность характеристик (рис. 8.2) при малых токах и напряжениях объясняется тем, что выделяемая в термисторе мощность недостаточна для существенного изменения его температуры. При увеличении тока, проходящего через термистор, выделяемая в нем мощность повышает его температуру. Таким образом, сопротивление термистора зависит от суммарной температуры (температуры окружающей среды и температуры перегрева термистора). При повышенных токах сопротивление термистора уменьшается с увеличением тока и температуры в соответствии с уравнением (8.1), линейность статической ВАХ нарушается. При дальнейшем увеличении тока и большой температурной чувствительности термистора может наблюдаться падающий участок статической ВАХ, т.е. уменьшение напряжения на термисторе с увеличением проходящего через него тока.

Максимально допустимая температура термистора – это температура, при которой еще не происходит необратимых изменений параметров и характеристик термистора. Максимально допустимая температура зависит не только от свойств исходных материалов термистора, но и от его конструктивных особенностей.

Максимально допустимая мощность рассеяния термистора – это мощность, при которой термистор, находящийся в спокойном воздухе при температуре 20 °С, разогревается при прохождении тока до максимально допустимой температуры. При уменьшении температуры окружающего воздуха, а также при работе термистора в сре

дах, обеспечивающих лучший теплоотвод, мощность рассеяния может превышать максимально допустимое значение.

Коэффициент энергетической чувствительности термистора (G)
численно равен мощности, которую необходимо подвести к термистору для уменьшения его сопротивления на 1 %. Между коэффициентом энергетической чувствительности, коэффициентом рассеяния и температурным коэффициентом сопротивления существует зависимость, которая описывается соотношением:

Значение коэффициента энергетической чувствительности зависит от режима работы термистора, т.е. оно различно в каждой точке статической ВАХ.

Постоянная времени термистора – это время, в течение которого температура термистора уменьшится на 63 % (в е раз) по отношению к разности температур термистора и окружающей среды (например, при переносе термистора из воздушной среды с температурой 120 °С в воздушную среду с температурой 20°С). Тепловая инерционность термистора, характеризуемая его постоянной времени, зависит от конструкции и размеров термистора, а также от теплопроводности среды, в которой находится термистор. Для разных типов термисторов постоянная времени лежит в пределах от 0,5 до 140 с.

Термисторы

Термисторы — это по сути термометры сопротивления, выполненные на основе смешанных оксидов переходных металлов. Два основные типа термисторов – NTC (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления) и PTC ( с положительным коэффициентом). Наиболее распространенный тип – NTC. РТС термисторы используются только в очень узких диапазонах температур, в несколько градусов, в основном в системах сигнализации и контроля.

Конструкция и материалы

Большим преимуществом термисторов является разнообразие форм и миниатюрность. Основные конструктивные типы: бусинковые (0,1-1 мм), дисковые (2,5-18 мм), цилиндрические (3-40 мм), пленочное покрытие (толщина 0,2-1 мм). Выпускаются бусинковые термисторы диаметром до 0,07 мм с выводами толщиной 0,01 мм. Такие миниатюрные датчики позволяют измерять температуру внутри кровеносных сосудов или растительных клеток.

Большинство термисторов – керамические полупроводники, изготовленные из гранулированных оксидов и нитридов металлов путем формирования сложной многофазной структуры с последующим спеканием (синтерация) на воздухе при 1100-1300 °С. Сложные двойные и тройные структуры оксидов переходных металлов, такие как (AB)₃O₄, (ABC)₃O₄ лежат в основе термисторов. Распространенной формулой является (Ni_0.2Mn_0.8)₃O₄. Наиболее стабильными термисторами при температурах ниже 250 °С являются термисторы на основе смешанных оксидов мания и никеля или магния, никеля и кобальта, имеющие отрицательный ТКС. Удельная проводимость термистора r (25 °C) зависит от химического состава и степени окисления. Дополнительное управление проводимостью осуществляется добавлением очень малых концентраций таких металлов как Li и Na.

При изготовлении бусинковых термисторов бусинки наносятся на две параллельные платиновые проволоки при температуре 1100 °С, проволоки разрезаются на куски для получения необходимой конфигурации выводов. На бусинки наносится стеклянное покрытие, спекаемое при 300 °С, либо бусинки герметизируются внутри миниатюрных стеклянных трубок. Для получения металлических контактов в дисковых термисторах, на диск наносится металлическое покрытие Pt-Pd-Ag и выводные проводники соединяются с покрытием пайкой или прессованием.

Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм. Поэтому может применяться двухпроводная схема включения.

Зависимость сопротивления термистора от температуры

Сопротивление идеальных полупроводников (количество дырок и носителей заряда одинаково) в зависимости от температуры может быть представлено следующей формулой

R(T) = A exp(b/T)

где A, b – постоянные, зависящие от свойств материала и геометрических размеров.

Однако, сложная композиция и неидеальное распределение зарядов в термисторном полупроводнике не позволяет напрямую использовать теоретическую зависимость и требует эмпирического подхода. Для NTC термисторов используется аппроксимационная зависимость Стейнхарта и Харта

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)³

где T – температура в К;
R – сопротивление в Ом;
a,b,c – константы термистора, определенные при градуировке в трех температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Типичный 10 кОм-ый термистор имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 °С близкие к следующим значениям:

a = 1,03 10^-3
b = 2,93 10^-4
c = 1,57 10^-7

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, т.е. все датчики определенного типа будут иметь одну и ту же характеристику в пределах установленного производителем допуска. Лучший возможный допуск, как правило, ±0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Бусинковые термисторы не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки.

Градуировка термисторов может осуществляться в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные пробирки. Обычно для градуировки и вычисления констант проводится сличение термистора с образцовым платиновым термометром. В диапазоне от 0 до 100 °С сличение проводится в точках с интервалом 20 °С. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1 –5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта:

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)² + d(lnR)³

Могут также использоваться реперные точки: тройная точка воды (0,01 °С), точка плавления галлия (29,7646 °С), точки фазовых переходов эвтектик и органических материалов.

Для градуировки нескольких термисторов они могут быть соединены последовательно, так чтобы через них проходил одинаковый ток. При градуировке и использовании термисторов важно учитывать эффект нагрева измерительным током. Для 10 кОм – ого термистора рекомендуется выбирать токи от 10 мкА (погрешность 0,1 мК), до 100 мкА (погрешность 10 мК).

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:
— напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;
— структурные изменения в полупроводнике;
— внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;
— нарушение адгезии металлической пленки;
— миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Для получения стабильного состояния термисторы подвергают старению (до 500-700 дней). Как правило, во время старения наблюдается рост сопротивления. При длительном использовании термисторов, они уходят за пределы допуска, в большинстве случаев, термисторный термометр показывает температуру несколько ниже, чем значение, определенное по номинальной характеристике.

Исследования показывают, что бусинковые термисторы могут проявлять очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 °С). Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 °С).

Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут применяться до температуры минус 100 °С.

Диапазон наилучшей стабильности термисторов – от 0 до 100 °С. Основными преимуществами термисторов являются вибропрочность, малый размер, малая инерционность и невысокая цена.

В 2014 г. Консультативный комитет по термометрии (ККТ) выпустил в электронном виде брошюру «Термисторная термометрия» , которая сейчас доступна по ссылке:

Thermistor Thermometry

Прочитайте на нашем сайте также о других типах датчиков температуры:

Термометры сопротивления
Термопары
Радиационные термометры (пирометры)
Волоконно-оптические датчики температуры
Кварцевые датчики температуры
Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors)

Измерение — сопротивление — термистор

Cтраница 1

Измерение сопротивления термисторов и термометров сопротивления чаще, всего производится с помощью мостовой схемы. [1]

Измерения сопротивления термистора, как и измерения температуры термометром Бекмана, проводят непрерывно в течение предварительного, главного и заключительного периодов работы. Истинное изменение значения AR в главном периоде калориметрического опыта определяют графическим интерполированием. В тех случаях, когда при определении теплового значения калориметрической системы измерения Д / производят в тех же условных единицах, что и в основном калориметрическом опыте, пересчет ДУ. [2]

При этом для измерения сопротивления термистора иногда применяют стандартные автоматические мосты переменного и постоянного тока или неуравновешенные мостовые схемы. В последнем случае для измерения силы тока в диагонали моста могут быть использованы стандартные автоматические потенциометры. [3]

Проведение калориметрического опыта — вначале измерения сопротивления термистора проводят с ГВ, затем более точно — до пятой значащей цифры — с ГН. После установления линейной зависимости от времени делают еще около 10 — 12 измерений через каждую минуту. Не выключая секундомера, после последнего измерения быстро переключают тумблер на индекс ГВ, арретируют ГН и всыпают в калориметрический стакан навеску соли. Через 2 — 3 мин начинают вновь делать измерения, вначале грубо, используя ГВ, затем точно. [4]

Большое сопротивление термистора также во многих случаях является положительным фактором при измерении температуры, так как благодаря этому

измерение сопротивления термистора может проводиться со значительно меньшей абсолютной точностью, чем, например, измерение сопротивления платинового термометра. Так, для того чтобы измерять температуру с точностью 0 001, сопротивление стоомного платинового / термометра при 25 необходимо измерять с точностью 0 0004 ом, а сопротивление десятиомного платинового термометра — с точностью 0 00004 ом. Сопротивление же термистора при тех же условиях обычно бывает достаточно измерять с точностью 1 — 5 ом.

При таких сравнительно невысоких требованиях к абсолютной точности для измерения сопротивления термисторов вполне могут быть использованы обычные мосты промышленного изготовления, например МТБ, так как непостоянство переходных сопротивлений контактов в декадах моста в этом случае не может заметно сказаться на измерениях. [5]

Затем пробирку с термистором вынимают из термостата и в нее добавляют из капельницы декалин ( или другой чистый индивидуальный углеводород) в количестве около 0 1 г. Закрывают пробирку и вновь ее термостатируют при 95 — 96 С в течение 7 мин, а после этого переносят в ультратермостат с температурой воды 78 С. При охлаждении раствора декалина в нафталине до температуры кристаллизации проводят измерение сопротивления термистора, как при анализе с чистым нафталином. [6]

Через несколько минут работы нагреватель выключают, записывая время. Во время работы нагревателя регистрируют силу тока и напряжение в цепи. Через 1 — 2 мин после выключения нагревателя продолжают измерения сопротивления термистора: вначале грубо ( ГВ), затем более точно, переходя на ГН. [7]

В пробирку для кристаллизации берут навеску нафталина 0 5 г ( с погрешностью 0 0002 г), добавляют 7 8 маленьких кусочков железа, которые выполняют роль мешалки, и закрывают пробирку пробкой с вмонтированным термистором. Для расплавления нафталина пробирку помещают в термостат, в котором поддерживается температура 98 — 99 С, и выдерживают в нем 8 — 10 мин. Затем пробирку быстро вставляют в электромагнитную катушку и все переносят в термостат с температурой воды 78 0 2 С, включают электромагнитную мешалку ( частота размыкания электрической цепи 3 — 4 раза в секунду) и приступают к

измерению сопротивления термистора. [8]

В настоящее время широко применяются в технике полупроводниковые термометры-термисторы. Действие их основано на свойстве полупроводников изменять свою проводимость при изменении температуры. Измерение температуры при помощи термисторов сводится к измерению сопротивления термистора, помещенного в замеряемую среду.

[9]

Большое сопротивление термистора также во многих случаях является положительным фактором при измерении температуры, так как благодаря этому измерение сопротивления термистора может проводиться со значительно меньшей абсолютной точностью, чем, например, измерение сопротивления платинового термометра. Так, для того чтобы измерять температуру с точностью 0 001, сопротивление стоомного платинового / термометра при 25 необходимо измерять с точностью 0 0004 ом, а сопротивление десятиомного платинового термометра — с точностью 0 00004 ом. Сопротивление же термистора при тех же условиях обычно бывает достаточно измерять с точностью 1 — 5 ом. При таких сравнительно невысоких требованиях к абсолютной точности для измерения сопротивления термисторов вполне могут быть использованы обычные мосты промышленного изготовления, например МТБ, так как непостоянство переходных сопротивлений контактов в декадах моста в этом случае не может заметно сказаться на измерениях.

[10]

Ячейка для кристаллизации. [11]

В чистую сухую пробирку для кристаллизации берут навеску нафталина 10 г с точностью 0 005, помещают в нее мешалку, закрывают стеклянной или плотной корковой пробкой. Для расплавления нафталина пробирку термостатируют при 95 — 96 С. После расплавления нафталина пробку вынимают, пробирку закрывают стеклянной пробкой с вмонтированным термистором и термостатируют дополнительно в течение 5 мин. Затем пробирку с расплавленным нафталином переносят в пробирку-муфту, укрепленную в ультратермостате с температурой воды 78 С, включают электромагнитную мешалку и приступают к измерению сопротивления термистора. При охлаждении нафталина сопротивление термистора постепенно увеличивается. Изменение сопротивления термистора фиксируется с помощью моста сопротивления и зеркального гальванометра. Термистор с помощью медных проводов соединяют с мостом сопротивления. Включают в сеть осветитель гальванометра и при разомкнутой цепи устанавливают световой луч в нулевое положение. [12]

Страницы: 1

Зависимость электрического сопротивления терморезистора от температуры

В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы – электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры.

Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике – познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.

На принципиальных схемах терморезистор обозначается вот так.

В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но вы всегда его определите по характерной надписи t или t° .

Основная характеристика терморезистора – это его ТКС. ТКС – это температурный коэффициент сопротивления. Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 1°С (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.

У терморезисторов несколько важных параметров. Приводить я их не буду, это отдельный рассказ.

На фото показан терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Если подключить его к мультиметру и нагреть, например, термофеном или жалом паяльника, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.

Терморезисторы есть практически везде. Порой удивляешься тому, что раньше их не замечал, не обращал внимания. Давайте взглянем на плату от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.

Вот первый терморезистор. Так как он в корпусе SMD и имеет малые размеры, то запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор – контролирует температуру ключевых транзисторов.

Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока. Забавно. Вроде терморезистор, а служит в качестве защитного элемента.

Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.

Также терморезисторы устанавливаются в автомобильные усилители. Вот терморезистор в усилителе Supra SBD-A4240. Здесь он задействован в цепи защиты усилителя от перегрева.

Вот ещё пример. Это литий-ионный аккумулятор DCB-145 от шуруповёрта DeWalt. Вернее, его «потроха». Для контроля температуры аккумуляторных ячеек применён измерительный терморезистор.

Его почти не видно. Он залит силиконовым герметиком. Когда аккумулятор собран, то этот терморезистор плотно прилегает к одной из Li-ion ячеек аккумулятора.

Прямой и косвенный нагрев.

По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:

Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).

Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.

NTC-термисторы и позисторы.

По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:

PTC-термисторы (они же позисторы).

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

NTC-термисторы.

Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC – Negative Temperature Coefficient, или «Отрицательный Коэффициент Сопротивления». Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается. Кстати, вот так обозначается NTC-термистор на схеме.

Обозначение термистора на схеме

Как видим, стрелки на обозначении разнонаправлены, что указывает на основное свойство NTC-термистора: температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление падает (стрелка вниз). И наоборот.

На практике встретить NTC-термистор можно в любом импульсном блоке питания. Например, такой термистор можно обнаружить в блоке питания компьютера. Мы уже видели NTC-термистор на плате ИКАР’а, только там он был серо-зелёного цвета.

На этом фото NTC-термистор фирмы EPCOS. Применяется для ограничения пускового тока.

Для NTC-термисторов, как правило, указывается его сопротивление при 25°С (для данного термистора это 8 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно это несколько ампер.

Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V. Взгляните на схему.

Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 – VD4).

При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить «плавный запуск» электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.

Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в «подогретом» состоянии.

Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.

Далее на фото наглядный пример – сгоревший NTC-термистор 5D-11, который был установлен в зарядном устройстве ИКАР-506. Он ограничивал пусковой ток при включении.

Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства привел к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгорел.

Позисторы. PTC-термисторы.

Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт, называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC – Positive Temperature Coefficient, «Положительный Коэффициент Сопротивления»).

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение, чем NTC-термисторы.

Условное обозначение позистора на схеме.

Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.

На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.

Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.

Как я уже говорил, позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.

Наверное, каждый помнит характерный звук «бдзынь», когда включается телевизор – это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.

Кроме двухвыводных позисторов широко применяются трёхвыводные позисторы. Вот такие.

Далее на фото трёхвыводный позистор СТ-15-3.

Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-«таблеток», которые установлены в одном корпусе. На вид эти «таблетки» абсолютно одинаковые. Но это не так. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3

3,6 кОм, а у другой всего лишь 18

Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.

Более детально о применении позисторов в цепи размагничивания кинескопов я уже рассказывал здесь.

Так же, как и NTC-термисторы, позисторы используются в качестве устройств защиты. Одна из разновидностей позистора – это самовосстанавливающийся предохранитель.

SMD-терморезисторы.

С активным внедрением SMT-монтажа, производители стали выпускать миниатюрные терморезисторы, адаптированные и под него. Размеры их корпуса, как правило, соответствуют стандартным типоразмерам (0402, 0603, 0805, 1206), которые имеют чип резисторы и конденсаторы. Маркировка на них не наносится, что затрудняет их идентификацию. По внешнему виду SMD-терморезисторы очень похожи на керамические SMD-конденсаторы.

Встроенные терморезисторы.

В электронике активно применяются и встроенные терморезисторы. Если у вас паяльная станция с контролем температуры жала, то в нагревательный элемент встроен тонкоплёночный терморезистор. Также терморезисторы встраиваются и в фен термовоздушных паяльных станций, но там он является отдельным элементом.

Стоит отметить, что в электронике наряду с терморезисторами активно применяются термопредохранители и термореле (например, типа KSD), которые также легко обнаружить в электронных приборах.

Теперь, когда мы познакомились с терморезисторами, пора узнать об их параметрах.

ТЕРМИСТОРЫ

Термисторы – это по сути термометры сопротивления, выполненные на основе смешанных оксидов переходных металлов. Два основные типа термисторов – NTC (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления) и PTC (с положительным коэффициентом). Наиболее распространенный тип – NTC. РТС термисторы используются только в очень узких диапазонах температур, в несколько градусов, в основном в системах сигнализации и контроля.

Конструкция и материалы

Большим преимуществом термисторов является разнообразие форм и миниатюрность. Основные конструктивные типы: бусинковые (0,1-1 мм), дисковые (2,5-18 мм), целиндрические (3-40 мм), пленочное покрытие (толщина 0,2-1 мм). Выпускаются бусинковые термисторы диаметром до 0,07 мм с выводами толщиной 0,01 мм. Такие миниатюрные датчики позволяют измерять температуру внутри кровеносных сосудов или растительных клеток.

Зависимость сопротивления термистора от температуры

где Т – абсолютная температура, при которой сопротивление резистора равно R, Т – абсолютная температура, при которой определяется сопротивление R_Т, В ‑ постоянный коэффициент (принимает значения в диапазоне 2000 – 7000 К), е – основание натурального логарифма. Величина ТКС (размерность ‑ %/К) для большинства термисторов лежит в диапазоне 2,4 – 8,4.

Постоянной времени термистора принято считать время, в течение которого его сопротивление уменьшится в е раз при резком изменении температуры окружающей среды от +20 С до + 120 С, она колеблется в пределах 30‑100 с. Обозначения термисторов – КМТ, ММТ, СТ1, СТ3, номинальные сопротивления при 20 С – от 1 Ом до 1000 кОм.

Для NTC термисторов используется аппроксимационная зависимость Стейнхарта и Харта

где T – температура в К; R – сопротивление в Ом; a,b,c – константы термистора, определенные при градуировке в трех температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Типичный 10 кОмный термистор имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 °С близкие к следующим значениям:

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, т. е. все датчики определенного типа будут иметь одну и ту же характеристику в пределах установленного производителем допуска. Лучший возможный допуск, как правило, ±0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Бусинковые термисторы не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки.

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:

– напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;

– структурные изменения в полупроводнике;

– внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;

– нарушение адгезии металлической пленки;

– миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Сравнительная таблица трех основных типов контактных температурных датчиков

Тип датчика	Термистор	Термометр сопротивления	Термопара
ПАРА-МЕТР	Эл. сопротивление	Эл. сопротивление	Эл. напряжение
ПРЕИ-МУ-ЩЕСТ-ВА	Высокая чувствитель-ность сопротивление-температура Малая инерционность Высо-кое сопротивление, что устраняет необходи-мость четырех-проводного включения Малый размер Низкая стоимость. Высокая стабильность Хорошая взаимозаменяемость	Хорошая линейность характеристики Высокая стабильность Высокая взаимозаменяемость в широком диапазоне температур	Широкий температурный диапазон Простота производства Низкая стоимость Износоустойчивость Не требует дополнительных источников энергии
НЕДО-СТАТ-КИ	Нелинейная характеристика. Рабочий диапазон температур примерно от -60 до +300 °С Взаимозаменяемость только в узком диапазоне температур Необходим источник тока	Низкая чувствиитель-ность Относительно большая инерцион-ность. Необходимость трех- или четырех-проводной схемы включения. Чувствительность к ударам и вибрациям. Необходим источник тока. Высокая стоимость	Нелинейная характеристика Относительно низкая стабильность Низкая чувствительность Измерение низких ЭДС может осложниться электро-магнитными шумами и наводками Необходима компенсация холодных спаев

\|	следующая лекция ==>
Розробка програми санації	\|	Хирургическая анатомия паховых грыж. Топографическая анатомия паховой области

Дата добавления: 2016-04-19 ; просмотров: 1153 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от температуры называются терморезисторы. Они имеют свойство значительного температурного коэффициента сопротивления, величина которого больше, чем у металлов во много раз. Они широко применяются в электротехнике.

На электрических схемах терморезисторы обозначаются:

Устройство и работа

Они имеют простую конструкцию, выпускаются разных размеров и формы.

В полупроводниках есть свободные носители заряда двух видов: электроны и дырки. При неизменной температуре эти носители произвольно образуются и исчезают. Среднее количество свободных носителей находится в динамическом равновесии, то есть неизменно.

При изменении температуры равновесие нарушается. Если температура повышается, то число носителей заряда также увеличивается, а при снижении температуры концентрация носителей уменьшается. На удельное сопротивление полупроводника оказывает влияние температура.

Если температура подходит к абсолютному нулю, то полупроводник имеет свойство диэлектрика. При сильном нагревании он идеально проводит ток. Основной особенностью терморезистора является то, что его сопротивление наиболее заметно зависит от температуры в обычном интервале температур (-50 +100 градусов).

Популярные терморезисторы производятся в виде стержня из полупроводника, который покрыт эмалью. К нему подведены электроды и колпачки для контакта. Такие резисторы применяются в сухих местах.

Некоторые терморезисторы располагают в металлическом герметичном корпусе. Поэтому они могут использоваться во влажных местах с агрессивной внешней средой.

Герметичность корпуса создается при помощи олова и стекла. Стержни из полупроводника обернуты металлизированной фольгой. Для подключения тока применяется проволока из никеля. Величина номинального сопротивления составляет 1-200 кОм, температура работы -100 +129 градусов.

Принцип действия терморезистора основан на свойстве изменения сопротивления от температуры. Для изготовления используются чистые металлы: медь и платина.

Основные параметры

ТКС – термический коэффициент сопротивления , равен изменению сопротивления участка цепи при изменении температуры на 1 градус. Если ТКС положительный, то терморезисторы называют позисторами (РТС-термисторы) . А если ТКС отрицательный, то термисторами (NТС-термисторы) . У позисторов при повышении температуры повышается и сопротивление, а у термисторов все происходит наоборот.
Номинальное сопротивление – это величина сопротивления при 0 градусах.
Диапазон работы . Резисторы делят на низкотемпературные (менее 170К), среднетемпературные (от 170 до 510 К), высокотемпературные (более 570К).
Мощность рассеяния . Это величина мощности, в пределах которой терморезистор во время работы обеспечивает сохранение заданных параметров по техническим условиям.

Виды и особенности терморезисторов

Все датчики температуры на производстве работают по принципу преобразования температуры в сигнал электрического тока, который можно передавать с большой скоростью на дальние расстояния. Любые величины можно преобразовать в электрические сигналы, переведя их в цифровой код. Они передаются с высокой точностью, и обрабатываются вычислительной техникой.

Металлические терморезисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к терморезисторам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен иметь высокий ТКС, а сопротивление должно зависеть от температуры по линейному графику в большом интервале температур.

Также проводник из металла должен обладать инертностью к агрессивным действиям внешней среды и качественно воспроизводить характеристики, что дает возможность менять датчики без особых настроек и измерительных приборов.

Для таких требований хорошо подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Терморезисторы на их основе называют платиновыми и медными. ТСП (платиновые) термосопротивления работают при температурах -260 — 1100 градусов. Если температура в пределах от 0 до 650 градусов, то такие датчики применяют в качестве образцов и эталонов, так как в этом интервале нестабильность составляет не более 0,001 градусов.

Из недостатков платиновых терморезисторов можно назвать нелинейность преобразования и высокую стоимость. Поэтому точные замеры параметров возможны только в рабочем диапазоне.

Практически широко применяются недорогие медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление и неустойчивость к повышенным температурам, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное использование, не более 180 градусов.

Для монтажа платиновых и медных датчиков применяют 2-проводную линию при расстоянии до прибора до 200 метров. Если удаление больше, то применяют трехжильный кабель, в котором третий проводник служит для компенсирования сопротивления проводов.

Из недостатков платиновых и медных терморезисторов можно отметить их малую скорость работы. Их тепловая инерция достигает нескольких минут. Существуют терморезисторы с малой инерционностью, время срабатывания которых не выше нескольких десятых секунды. Это достигается небольшими размерами датчиков. Такие термосопротивления производят из микропровода в стеклянной оболочке. Эти датчики имеют небольшую инерцию, герметичны и обладают высокой стабильностью. При небольших размерах они обладают сопротивлением в несколько кОм.

Полупроводниковые

Такие сопротивления имеют название термисторов. Если их сравнить с платиновыми и медными образцами, то они обладают повышенной чувствительностью и ТКС отрицательного значения. Это значит, что при возрастании температуры сопротивление резистора снижается. У термисторов ТКС намного больше, чем у платиновых и медных датчиков. При небольших размерах их сопротивление доходит до 1 мегома, что не позволяет оказывать влияние на измерение сопротивлению проводников.

Для осуществления замеров температуры большую популярность приобрели терморезисторы на полупроводниках КМТ, состоящих из оксидов кобальта и марганца, а также термосопротивления ММТ на основе оксидов меди и марганца. Зависимость сопротивления от температуры на графике имеет хорошую линейность в интервале температур -100 +200 градусов. Надежность терморезисторов на полупроводниках довольно высока, свойства имеют достаточную стабильность в течение длительного времени.

Основным их недостатком является такой факт, что при массовом изготовлении таких терморезисторов не получается обеспечить необходимую точность их характеристик. Поэтому один отдельно взятый резистор будет отличаться от другого образца, подобно транзисторам, которые из одной партии могут иметь различные коэффициенты усиления, трудно найти два одинаковых образца. Этот отрицательный момент создает необходимость дополнительной настройки аппаратуры при замене терморезистора.

Для подключения термисторов обычно применяют мостовую схему, в которой мост уравновешивается потенциометром. Во время изменения сопротивления резистора от действия температуры мост можно привести в равновесие путем регулировки потенциометра.

Такой метод ручной настройки используется в учебных лабораториях для демонстрации работы. Регулятор потенциометра оснащен шкалой, которая имеет градуировку в градусах. На практике в сложных схемах измерения эта регулировка происходит в автоматическом режиме.

Применение терморезисторов

В работе термодатчиков существует два режима действия. При первом режиме температура датчика определяется лишь температурой внешней среды. Протекающий по резистору ток маленький и не способен его нагреть.

При 2-м режиме термистор нагревается протекающим током, а его температура определяется условиями отдачи тепла, например, скоростью обдува, плотностью газа и т.д.

На схемах термисторы (NТС) и резисторы (РТС) имеют соответственно отрицательный и положительный коэффициенты сопротивления, и обозначаются следующим образом:

Определение зависимости сопротивления NTC-термистора от температуры кристаллов силовых модулей

5 ноября 2020

управление питаниемуправление двигателемInfineonстатьядискретные полупроводникиIGBTMotor DriveСиловая электроника

Тепловое моделирование позволяет наиболее точно вычислить температуру кристаллов – основной параметр, определяющий срок службы устройства. Infineon Technologies предлагает простое решение, которое позволяет легко и точно оценить температуру кристалла.

При работе устройств силовой электроники большой интерес для пользователя представляет текущая температура кристаллов. Если нет возможности измерять температуру самих кристаллов – можно использовать дополнительные датчики, такие как NTC-термисторы, и измерять их температуру, которая зависит от температуры кристаллов, а уже исходя из полученных значений, оценивать температуру самих кристаллов. Однако определение зависимости между температурой кристалла и показаниями датчика – не такая уж и тривиальная задача. Рассмотрим простую и вместе с тем достаточно надежную методику, позволяющую экспериментально получить необходимые данные.

Разработка любого устройства силовой электроники обычно начинается со схемотехнического и теплового моделирования. Задача теплового моделирования состоит в том, чтобы как можно точнее определить температуру кристаллов, поскольку это основной параметр, определяющий срок службы устройства. С одной стороны, существует стандарт JEDEC [1], который предусматривает определение температуры полупроводниковых кристаллов путем проведения натурных измерений при эксплуатации. С другой стороны, организация этого процесса сопряжена с определенными трудностями, да и вряд ли получится выполнить такие измерения в работающем устройстве. Однако существует более простое решение, позволяющее оценить температуру кристалла. Это решение было получено в результате экспериментального исследования, установка для проведения которого показана на рисунке 1а. В состав установки входят:

силовой модуль;
источник питания;
аппаратура для сбора данных;
охлаждающая установка;
оборудование для измерения температуры.

Рис. 1. Экспериментальная установка (а) и изображение тестируемого модуля в ИК-диапазоне при подаче напряжение только на диоды (б)

Исследуемое устройство представляет собой силовой модуль 1000 А/1700 В, установленный на радиатор с возможностью принудительного воздушного охлаждения. Объемный расход формируемого воздушного потока контролируется, чтобы обеспечить режим охлаждения, соответствующий реальным условиям эксплуатации модуля. Температура кристаллов регистрируется ИК-камерой. Также измеряется температура корпуса под кристаллами, для этого используются термопары, прикрепленные к основанию силового модуля.

Сопротивление NTC-термистора, регистрируемое аппаратурой сбора данных, преобразуется в значение температуры, в соответствии с характеристической кривой термистора, приведенной в паспорте модуля [2]. Кроме того, измеренные значения сопротивления впоследствии используются для построения соответствующих зависимостей. Также температуру NTC-термистора можно определить с помощью ИК-камеры.

Для питания исследуемого устройства используется регулируемый источник постоянного тока, который обеспечивает нагрев полупроводниковых диодов за счет пропускания через них большого тока при малых значениях напряжения. Для наблюдения за состоянием исследуемого устройства используется ИК-камера, как показано на рисунке 1б.

Регулируя ток через диоды, можно нагревать кристаллы до различных температур, а также удерживать систему в стационарном состоянии для проведения измерений. Измеренные значения приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты измерений при использовании принудительного воздушного охлаждения

Расход воздуха, м³/ч	Ток, А	NTC, Ом	Температура NTC (ИК-камера), °C	Температура NTC (расчет), °C	Tемпература диода, макс., °C
206,3	50	4045	30	29,3	33
206,3	100	3500	34,5	33,4	43
206,3	200	2455	43,6	41,8	66
206,3	300	1570	57,5	53,7	96
206,3	400	1020	66,5	65,8	130
206,3	460	790	80	73,5	153

Сопоставляя измеренные значения с помощью подходящего ПО, можно построить график зависимости между температурой диода и сопротивлением NTC-термистора. На рисунке 2 этот график приведен вместе с соответствующим интерполяционным полиномом.

Рис. 2. График зависимости между температурой кристалла и сопротивлением термистора, построенный по экспериментальным данным

На рисунке 2 хорошо видно, что зависимость имеет нелинейный характер, поэтому для точной интерполяции экспериментальных данных необходимо использовать полином третьей степени. Поскольку характеристическая кривая термистора обычно приводится в паспорте на модуль, не составляет никакого труда преобразовать измеренные значения сопротивления в температуру. Если полученные значения температуры коррелируют с измеренными значениями температуры кристалла, то итоговый график зависимости температуры диода от температуры термистора будет иметь линейный характер, что и показано на рисунке 3.

Рис. 3. График зависимости между температурой кристалла и температурой NTC-термистора, построенный по экспериментальным данным

В значительной степени на эту зависимость влияет сама система охлаждения модуля. Если в системах с принудительным воздушным охлаждением тепло распределяется по всей поверхности модуля и может достаточно быстро достигать места установки NTC-термистора, то при использовании радиаторов с жидкостным охлаждением, имеющих сложную структуру, тепло, отводимое от полупроводниковых кристаллов, практически не рассеивается в толще материала радиатора, что напрямую влияет на скорость нагрева NTC-термистора.

В итоге увеличивается разрыв между температурой полупроводниковых кристаллов и термистора. Чтобы убедиться в этом, был проведен второй эксперимент с тем же силовым модулем в корпусе PrimePACKTM 3 [2], только на этот раз модуль установили на радиатор с жидкостным охлаждением, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Экспериментальная установка, в которой используется радиатор с жидкостным охлаждением (а) и изображение тестируемого модуля в ИК-диапазоне (б)

Чтобы оценить влияние различных условий охлаждения, в том числе скорости потока охлаждающей жидкости, были проведены две серии измерений. При этом ток через модуль задавался таким, чтобы тепловой режим кристаллов в обоих случаях (при разных скоростях потока) оставался примерно одинаковым. Полученные данные сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты измерений при использовании радиаторов

Расход ОЖ, л/мин	Ток, А	Tемпература диода, макс., °C	NTC, Ом	Температура NTC (расчет), °C
5,6	300	67,5	3400	35,5
–	500	115	2080	50,0
–	610	145	1950	58,5
12,8	350	68	4330	28,8
–	570	115	1770	37,9
–	680	143	2250	42,2

Чтобы сравнить полученные результаты, мы изобразили все три зависимости на одном графике, показанном на рисунке 5.

Рис. 5. Зависимость температуры NTC-термистора от температуры кристаллов при различных условиях охлаждения

Как видим, чем выше эффективность системы охлаждения, тем больше расхождение между температурой кристалла и температурой NTC-термистора, поэтому нельзя создать универсальную тепловую модель для «голого» силового модуля, которая учитывала бы все возможные условия его применения. Если же мы попробуем найти зависимость, исходя из значений теплового сопротивления, то столкнемся с еще большими трудностями [3].

Ограничения модели

Предложенная модель позволяет в первом приближении оценить взаимосвязь температур различных участков силового модуля. Однако описанная процедура имеет ряд особенностей, которые необходимо принимать во внимание при построении более точной модели. Особенно тщательно надо изучить характер изменения температуры, если требуется определить уровень срабатывания защиты от перегрузки по току.

Применимость методики

Все результаты, полученные в ходе проведенных экспериментов, справедливы только для статических режимов работы. Поскольку установка имеет определенную теплоемкость, после изменения параметров необходимо подождать некоторое время, пока не закончатся все динамические процессы. В случае принудительного воздушного охлаждения время такого ожидания составляет несколько минут. При использовании радиатора с жидкостным охлаждением статическое равновесие достигается за 30…60 секунд. Как следствие, сопротивление NTC-термистора очень медленно реагирует на изменение температуры, что не позволяет использовать его для наблюдения за переходными процессами. Обычно эти термисторы применяются для защиты от перегрева, который может возникнуть из-за различных проблем с системой охлаждения, таких как загрязнение радиаторов, отказ вентиляторов или поломка насосов. В таких ситуациях температура растет медленно, поэтому ее можно контролировать по сопротивлению термистора, если выбрать правильное пороговое значение. Для определения последнего рекомендуется проводить эксперимент в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации модуля в конкретном оборудовании.

Температура кристалла и T

_vj,_m_ax

При создании тепловой модели необходимо установить взаимосвязь с максимальной температурой кристалла. Если посмотреть на модуль в ИК-диапазоне, можно увидеть, что температура на поверхности кристалла отличается от температуры перехода Tvj,max. В то же время при эксплуатационных измерениях, описанных в стандартах, за максимальную температуру кристалла Tvj,max принимается средняя температура по всей его поверхности. Это значение используется для прогнозирования срока службы силового модуля при циклическом режиме работы [4]. ИК-камера, используемая в эксперименте, определяет температуру локальных зон, каждая из которых соответствует одному пикселю изображения.

Тепловая модель, построенная на основе таких измерений, будет очень неточной. Значения, получаемые в ходе эксплуатационных измерений, представляют собой среднюю температуру всех кристаллов модуля, особенно в случае силовых модулей больших размеров. Чтобы построить модель, близкую к стандартной, требуется дополнительная обработка результатов инфракрасной съемки, заключающаяся в усреднении температур всех активных зон модуля. Как показано на рисунке 6, максимальную температуру (104°C), по данным ИК-камеры, имеют соединительные проводники кристаллов. Максимальная температура на поверхности кристалла оказывается немного ниже – около 100°C. А средняя температура, которая будет зарегистрирована при эксплуатационных измерениях, окажется равной всего 93°С.

Рис. 6. Детальное изображение одного кристалла в ИК-диапазоне и температура разных его областей

Работа при постоянном и переменном токах

При проведении эксперимента мы для удобства использовали источник постоянного тока. Это позволило исключить взаимный нагрев близко расположенных кристаллов IGBT и диодов. Однако в действительности потери возникают в обоих компонентах, поэтому питание тестируемого модуля переменным током позволит создать для него условия, более соответствующие реальным условиям эксплуатации. Для это можно использовать источник переменного тока достаточной мощности [5]. В качестве альтернативного варианта тестируемый модуль можно включить в качестве нагрузки в мостовую схему. В этом случае также можно будет оценить влияние коэффициента мощности приложения cos(φ) на работу модуля.

Выводы

Для «голого» силового модуля нет универсальной модели, которая бы описывала зависимость между сопротивлением NTC-термистора и температурой кристаллов. Чтобы точно определить эту зависимость, никак не обойтись без проведения натурных измерений. Чтобы получить надежные и достоверные соотношения между температурой кристаллов и сопротивлением NTC-термистора, необходимо учитывать даже такие детали, которые обычно считаются малозначимыми. Съемка модуля в ИК-диапазоне позволяет получить наиболее полную информацию о распределении температуры по его поверхности, а также выявить зоны с максимальной температурой. Она же позволяет в полной мере учесть влияние всех конструктивных особенностей устройства на температуру модуля.

Правильная интерпретация результатов измерений в ИК-диапазоне дает возможность создать соответствующую тепловую модель, описывающую зависимость сопротивления NTC-термистора от температуры кристаллов модуля в статическом и квазистатическом режимах работы.

Литература

Electronic Industries Association. EIA/JESD51-1, Integrated Circuits Thermal Measurement Method — Electrical Test Method (Single Semiconductor Device)
Infineon Technologies. Data sheet FF1OOOR7IP4
Nils Kerstin, Martin Schulz. The Challenge of Accurately measuring Thermal Resistances PCIM 2O14 Nuremberg, Germany in May 2O14.
Infineon Technologies. Application Note AN2O1O-O2, Use of Power Cycling Curves for IGBT4
Zheng Ziqing et. al. Analysis of temperature correlation on IGBT modules. PCIM 2O15 Shanghai, China, June 2O15.

Оригинал статьи

Перевел Андрей Евстифеев по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Принцип работы термистора

Главная » Разное » Принцип работы термистора

Термистор.

Определение, принцип работы и обозначения

Термистор — это прибор, предназначенный для измерения температуры, и состоящий из полупроводникового материала, который при небольшом изменении температуры сильно изменяет свое сопротивление. Как правило, термисторы имеют отрицательные температурные коэффициенты, то есть их сопротивление падает с увеличением температуры.

Общая характеристика термистора

Слово «термистор» — это сокращение от его полного термина: термически чувствительный резистор. Этот прибор является точным и удобным в использовании сенсором любых температурных изменений. В общем случае существует два типа термисторов: с отрицательным температурным коэффициентом и с положительным. Чаще всего для измерения температуры используют именно первый тип.

Обозначение термистора в электрической цепи приведено на фото.

Материалом термисторов являются оксиды металлов, обладающие полупроводниковыми свойствами. При производстве этим приборам придают следующую форму:

дискообразную;
стержневую;
сферическую подобно жемчужине.

В основу работы термистора принцип сильного изменения сопротивления при небольшом изменении температуры положен. При этом при данной силе тока в цепи и постоянной температуре сохраняется постоянное напряжение.

Чтобы воспользоваться прибором, его подсоединяют в электрическую цепь, например, к мосту Уитстона, и измеряют силу тока и напряжение на приборе. По простому закону Ома R=U/I определяют сопротивление. Далее смотрят на кривую зависимости сопротивления от температуры, по которой точно можно сказать, какой температуре соответствует полученное сопротивление. При изменении температуры величина сопротивления резко изменяется, что обуславливает возможность определения температуры с высокой точностью.

Материал термисторов

Материал подавляющего большинства термисторов — это полупроводниковая керамика. Процесс ее изготовления заключается в спекании порошков нитридов и оксидов металлов при высоких температурах. В итоге получается материал, состав оксидов которого имеет общую формулу (AB)₃O₄ или (ABC)₃O₄, где A, B, C — металлические химические элементы. Чаще всего используют марганец и никель.

Если предполагается, что термистор будет работать при температурах меньших, чем 250 °С, тогда в состав керамики включают магний, кобальт и никель. Керамика такого состава показывает стабильность физических свойств в указанном температурном диапазоне.

Важной характеристикой термисторов является их удельная проводимость (обратная сопротивлению величина). Проводимость регулируется добавлением в состав полупроводниковой керамики небольших концентраций лития и натрия.

Процесс изготовления приборов

Сферические термисторы изготавливаются путем нанесения их на две проволоки из платины при высокой температуре (1100 °С). После этого проволока режется для придания необходимой формы контактам термистора. Для герметизации на сферический прибор наносится стеклянное покрытие.

В случае же дисковых термисторов, процесс изготовления контактов заключается в нанесении на них металлического сплава из платины, палладия и серебра, и его последующая припайка к покрытию термистора.

Отличие от платиновых детекторов

Помимо полупроводниковых термисторов, существует другой тип детекторов температуры, рабочим материалом которых является платина. Эти детекторы изменяют свое сопротивление при изменении температуры по линейному закону. Для термисторов же эта зависимость физических величин носит совершенно иной характер.

Преимуществами термисторов в сравнении с платиновыми аналогами являются следующие:

Более высокая чувствительность сопротивления при изменении температуры во всем рабочем диапазоне величин.
Высокий уровень стабильности прибора и повторяемости полученных показаний.
Маленький размер, который позволяет быстро реагировать на температурные изменения.

Сопротивление термисторов

Эта физическая величина уменьшает свое значение при увеличении температуры, при этом важно учитывать рабочий температурный диапазон. Для температурных пределов от -55 °C до +70 °C применяют термисторы с сопротивлением 2200 — 10000 Ом. Для более высоких температур используют приборы с сопротивлением, превышающим 10 кОм.

В отличие от платиновых детекторов и термопар, термисторы не имеют определенных стандартов кривых сопротивления в зависимости от температуры, и существует широкое разнообразие выбора этих кривых. Это связано с тем, что каждый материал термистора, как датчика температуры, обладает собственным ходом кривой сопротивления.

Стабильность и точность

Эти приборы являются химически стабильными и не ухудшают свои рабочие характеристики со временем. Термисторы-датчики являются одними из самых точных приборов по измерению температуры. Точность их измерений во всем рабочем диапазоне составляет 0,1 — 0,2 °C. Следует иметь в виду, что большинство приборов работает в температурном диапазоне от 0 °C до 100 °C.

Основные параметры термисторов

Следующие физические параметры являются основными для каждого типа термисторов (приводится расшифровка наименований на английском языке):

R₂₅ — сопротивление прибора в Омах при комнатной температуре (25 °С ). Проверить эту характеристику термистора просто с использованием мультиметра.
Tolerance of R₂₅ — величина допуска отклонения сопротивления на приборе от его установленного значения при температуре 25 °С. Как правило, эта величина не превышает 20% от R₂₅.
Max. Steady State Current — максимальное значение силы тока в Амперах, которое в течение продолжительного времени может протекать через прибор. Превышение этого значения грозит быстрым падением сопротивления и, как следствие, выходом термистора из строя.
Approx. R of Max. Current — эта величина показывает значение сопротивления в Омах, которое приобретает прибор при прохождении через него тока максимальной величины. Это значение должно быть на 1-2 порядка меньше, чем сопротивление термистора при комнатной температуре.
Dissip. Coef. — коэффициент, который показывает температурную чувствительность прибора к поглощаемой им мощности. Этот коэффициент показывает величину мощности в мВт, которую необходимо поглотить термистору, чтобы его температура увеличилась на 1 °C. Эта величина имеет важное значение, поскольку показывает, какую мощность нужно затратить, чтобы разогреть прибор до его рабочих температур.
Thermal Time Constant. Если термистор используется в качестве ограничителя пускового тока, то важно знать, за какое время он сможет остыть после выключения питания, чтобы быть готовым к новому его включению. Так как температура термистора после его выключения спадает согласно экспоненциальному закону, то вводят понятие «Thermal Time Constant» — время, за которое температура прибора уменьшится на 63,2% от величины разности рабочей температуры прибора и температуры окружающей среды.
Max. Load Capacitance in μF — величина емкости в микрофарадах, которую можно разряжать через данный прибор без его повреждения. Данная величина указывается для конкретного напряжения, например, 220 В.

Как проверить термистор на работоспособность

Для грубой проверки термистора на его исправность можно воспользоваться мультиметром и обычным паяльником.

Первым делом следует включить на мультиметре режим измерения сопротивления и подключить выходные контакты термистора к клеммам мультиметра. При этом полярность не имеет никакого значения. Мультиметр покажет определенное сопротивление в Омах, его следует записать.

Затем нужно включить в сеть паяльник и поднести его к одному из выходов термистора. Следует быть осторожным, чтобы не сжечь прибор. Во время этого процесса следует наблюдать за показаниями мультиметра, он должен показывать плавно спадающее сопротивление, которое быстро установится на каком-то минимальном значении. Минимальное значение зависит от типа термистора и температуры паяльника, обычно, оно в несколько раз меньше измеренной в начале величины. В этом случае можно быть уверенным в исправности термистора.

Если сопротивление на мультиметре не изменилось или, наоборот, резко упало, тогда прибор является непригодным для его использования.

Заметим, что данная проверка является грубой. Для точного тестирования прибора необходимо измерять два показателя: его температуру и соответствующее сопротивление, а потом сравнивать эти величины с теми, что заявил производитель.

Области применения

Во всех областях электроники, в которых важно следить за температурными режимами, применяются термисторы. К таким областям относятся компьютеры, высокоточное оборудование промышленных установок и приборы для передачи различных данных. Так, термистор принтера 3D используется в качестве датчика, который контролирует температуру нагревательного стола либо головки для печати.

Одним из широко распространенных применений термистора является ограничение пускового тока, например, при включении компьютера. Дело в том, что в момент включения питания пусковой конденсатор, имеющий большую емкость, разряжается, создавая огромную силу тока во всей цепи. Этот ток способен сжечь всю микросхему, поэтому в цепь включают термистор.

Этот прибор на момент включения имел комнатную температуру и огромное сопротивление. Такое сопротивление позволяет эффективно снизить скачок силы тока в момент пуска. Далее прибор нагревается из-за проходящего по нему тока и выделения тепла, и его сопротивление резко уменьшается. Калибровка термистора такова, что рабочая температура компьютерной микросхемы приводит к практическому занулению сопротивления термистора, и падения напряжения на нем не происходит. После выключения компьютера, термистор быстро остывает и восстанавливает свое сопротивление.

Таким образом, использование термистора для ограничения пускового тока является рентабельным и достаточно простым.

Примеры термисторов

В настоящее время в продаже имеется широкий ассортимент товаров, приведем характеристики и области использования некоторых из них:

Термистор B57045-K с гаечным креплением, имеет номинальное сопротивление 1 кОм с допуском 10%. Используется в качестве датчика измерения температуры в бытовой и автомобильной электроники.
Дисковый прибор B57153-S, обладает максимально допустимым током 1,8 А при сопротивлении 15 Ом при комнатной температуре. Используется в качестве ограничителя пускового тока.

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

Термисторы PTC-типа

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


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

Недостатком данного вида защиты является то, что с датчиками выпускаются далеко не все типы двигателей. Это особенно касается двигателей отечественного производства. Датчики могут устанавливаться только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого двигателя. Они требуют наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты двигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Характеристики термистора PTC-типа по DIN44081/44082

Внешний вид термисторов

Диаграмма РТС термисторов	Вариант применения РТС термисторов

Пример цветовой кодировки РТС термисторов в зависимости от температуры

ТЕРМИСТОР.

ЧТО ЭТО ТАКОЕ И КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ.

ТЕРМИСТОР

ПАРАМЕТРЫ, ИСПОЛЬЗВАНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ

Термистор — полупроводниковый резистор в котором наиболеее ярко выражена зависимость сопротивления полупроводника от температуры. Широко используются в качестве термодатчиков и ограничителей тока. О последних и поговорим.
Термистор — терморезистор с отрицательной зависимостью сопротивления от температуры, т.е. с повышением температуры сопротивление уменьшается. Рассматриваемые в данной статье термисторы служат для ограничения тока в момент включения импульсных блоков питания в сеть — софтстарта.
Необходимость ограничивать ток возникает по причине разряженного конденсатора фильтра первичного питания, что по сути в самый первый момент времени является коротким замыканием для сети 220 вольт. Падение на входном L фильтре и диодном мосте в рассчет не беруться — их сопротивление сравнительно не велико.
Чем меньше емкость конденсатора фильтра первичного питания тем короче будет время этого короткого замыкания и при использовании конденсаторов не большой емкости (до 100 мкФ) ограничение тока находится в категории ЖЕЛАТЕЛЬНО. При емкости первичного конденсатора выше 100 мкФ ограничение тока переходит в категорию ОБЯЗАТЕЛЬНО.
Самым простым способом ограничения тока является термистор — терморезистор который будет установлен последовательно с блоком питания по сети 220 вольт. Терморезистор при увеличении протекающего через него тока будет нагреваться за счет падения напряжения на нем и уменьшать свое сопротивление, тем самым ограничивая ток как в момент включения, так и во время работы.
Основные параметры термистора для ограничения пускового тока сведены в таблицу:

ЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
R, Ω при 25ºС	Сопротивление при температуре 25ºС в Омах
I MAX при 25ºС	Максимальный ток при температуре окружающей среды 25ºС в амперах
R, Ω при I MAX	Сопротивление при максимальном токе в Омах
C MAX при UIN 240V, µF	Емкость в мкФ, которую можно зарядить через термистор при входном напряжении 240 вольт
POWER MAX, W	Максимальное тепло, которое может рассеять термистор
Time Constant, SEC	Время выхода на минимальное сопротивление в секундах
Temperature Range, ºС	Диапазон температур в градусах

Основных термисторов для ограничения тока в блоках питания два типа — SCK и NTC. SCK серия обычно зеленого цвета, а NTC черные.

При выборе термистора необходимо учитывать какой емкости используется конденсатор в фильтре первичного питания и какой максимальный ток будет протекать через термистор. Именно по эти параметры дают понимание о том какая нагрузочная характеристика у термистора и чем выше нагрузка тем большего размера придется использовать термистор. Именно поэтому термисторы разделены по типоразмерам и сопротивлению. Серия SCK начинается от 5 мм в диаметре и заканчивается 30 мм в диаметре. NTC имеет более скромный выбор — от 9 до 20 мм.
Оба типа термисторов способны разогреваться до 200 градусов, поэтому при разработке печатной платы следует предусмотреть достаточное расстояние от термистора до других компонентов схемы и и обеспечить хорошую теплоотдачу с выводов термистора в печатную плату, чтобы при нагреве он не самовыпаялся. Для этого у термисторов оставляют максимально возможной длины выводы и довольно часто используют полые заклепки в печатной плате, в которые термисторы и впаиваются.
Найти подробную информацию (даташит) для лентяев по NTC не удалось, а вот по серии SCK удалось найти довольно подробный даташит, в котром кроме основных электрических параметров указана максимальная емкость конденсатора, которую термистор может зарядить без выхода из строя.
Даташник хоть и подробный, но довольно не удобный в использовании — переходящая со страницы в страницу таблица заставляет довольно много крутить колесы мыши, что не очень удобно. Поэтому табличка была порезана на фрагменты согласно типоразмерам термисторов.

ДИАМЕТР 5 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK05052	5	2	0,43	100	1,8	17	-40. ..+150
SCK05081	8	1	1,1	68
SCK05101	10	1	1,1	100
SCK05121	12	1	1,2	68
SCK0520X3	20	0,3	5,6	100

ДИАМЕТР 8 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK08042	4	2	0,4	220	2,3	38	-40. ..+170
SCK084R72	4,7	2	0,4	220
SCK08053	5	3	0,3	220
SCK08063	6	3	0,3	220
SCK08073	7	3	0,3	220
SCK08082	8	2	0,5	220
SCK08102	10	2	0,5	220
SCK08152	15	2	0,5	100
SCK08201	20	1	1,5	100
SCK0830X	30	0,5	4	100

ДИАМЕТР 10 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK10015	1	5	0,1	470	2,4	43	-40. ..+170
SCK101R35	1,3	5	0,1	330
SCK101R55	1,5	5	0,1	330
SCK102R55A	2,5	5	0,1	470
SCK10035	3	5	0,1	560
SCK10044	4	4	0,2	560
SCK10054	5	4	0,2	470
SCK106R83	6,8	3	0,3	330
SCK10083	8	3	0,3	330
SCK10103	10	3	0,3	330
SCK10123	12	3	0,3	470
SCK10133	13	3	0,4	330
SCK10152X	15	2,5	0,4	330
SCK10162X	16	2,5	0,5	330
SCK10202	20	2	0,6	330
SCK10222	22	2	0,7	220
SCK10252	22	2	0,7	330
SCK10302	30	2	0,7	330
SCK10472	47	2	0,7	330
SCK10502	50	2	0,8	330
SCK10801	80	1	2,2	220
SCK101001	100	1	2,3	220
SCK101201	120	1	2,4	220

ДИАМЕТР 13 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK13013	1	3	0,2	560	3,1	66	-40. ..+200
SCK131R37	1,3	7	0,1	470
SCK132R56	2,5	6	0,1	560
SCK13045	4	5	0,1	560
SCK134R74	4,7	4	0,2	560
SCK13055	5	5	0,5	560
SCK13074	7	4	0,2	470
SCK13084	8	4	0,2	470
SCK13104	10	4	0,2	470
SCK13124	12	4	0,2	560
SCK13153	15	3	0,3	560
SCK13163	16	3	0,3	560
SCK13183	18	3	0,4	560
SCK13203	20	3	0,4	470

ДИАМЕТР 15 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK150R78A	0,7	8	0,05	680	3,6	75	-40. ..+200
SCK15018	1	8	0,05	680
SCK151R38	1,3	8	0,06	680
SCK151R58	1,5	8	0,07	820
SCK15028	2	8	0,08	680
SCK152R58	2,5	8	0,09	680
SCK15037	3	7	0,09	820
SCK15046	4	6	0,1	820
SCK15056	5	5	0,1	820
SCK15065	6	5	0,2	680
SCK15075	7	5	0,2	820
SCK15085	8	5	0,2	680
SCK15105	10	5	0,2	820
SCK15125	12	5	0,2	680
SCK15154	15	4	0,3	820
SCK15164	16	4	0,3	820
SCK15184	18	4	0,3	680
SCK15204	20	4	0,3	820
SCK15224	22	4	0,3	560
SCK15253	25	3	0,4	680
SCK15303	30	3	0,5	680
SCK15333	33	3	0,5	560
SCK15403	40	3	0,5	680
SCK15473	47	3	0,5	680
SCK15802X	80	2,5	0,7	560
SCK151202	120	2	1	560

ДИАМЕТР 20 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK200R7	0,7	15	0,04	1000	4,9	113	-40. ..+200
SCK201R0	1	13	0,03
SCK201R5	1,5	10	0,04
SCK202R0	2	10	0,06
SCK202R5	2,5	9	0,08
SCK203R0	3	8,5	0,08
SCK204R0	4	8	0,08
SCK204R7	4,7	7,5	0,1
SCK205R0	5	7,5	0,1
SCK206R0	6	7	0,1
SCK206R8	6,8	6,5	0,1
SCK207R0	7	6,5	0,1
SCK208R0	8	6	0,2
SCK20100	10	5,5	0,2
SCK20120	12	5	0,2
SCK20130	13	5	0,2
SCK20150	15	4,5	0,3
SCK20160	16	4,5	0,3
SCK20180	18	4	0,3
SCK20200	20	4	0,3

ДИАМЕТР 25 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK251R0	1	20	0,02	1200	7	130	-40. ..+200
SCK251R5	1,5	18	0,02
SCK252R0	2	18	0,03
SCK252R5	2,5	15	0,03
SCK253R0	3	14	0,04
SCK254R0	4	14	0,04
SCK254R7	4,7	13	0,05
SCK255R0	5	12	0,06
SCK256R8	6,8	10	0,08
SCK257R0	7	10	0,09
SCK258R0	8	9	0,1
SCK25100	10	8	0,1
SCK25120	12	7	0,2
SCK25150	15	6	0,2
SCK25180	18	5	0,2
SCK25200	20	5	0,3

ДИАМЕТР 30 мм
	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	POWER MAX, W	Time Constant, SEC	Tempera- ture Range, ºС
SCK301R0	1	30	0,02	1500	8	190	-40. ..+200
SCK301R5	1,5	25	0,02
SCK302R0	2	23	0,02
SCK302R5	2,5	18	0,03
SCK303R0	3	17	0,03
SCK304R0	4	16	0,05
SCK304R7	4,7	15	0,06
SCK305R0	5	14	0,06
SCK306R8	6,8	12	0,08
SCK307R0	7	11	0,08
SCK308R0	8	10	0,1
SCK30100	10	10	0,1
SCK30120	12	9	0,1
SCK30150	15	8	0,2
SCK30180	18	7	0,2
SCK30200	20	6	0,2

При использовании термистора в качестве ограничителя тока крайне желательно знать, какой термистр сможет заряжать какую емкость. Однако в даташника на термисторы серии NTC емкость заряжаемого конднесатора не указывается.

	R, Ω при 25ºС	I MAX при 25ºС	R, Ω при I MAX	C MAX при UIN 240V, µF	Tempera- ture Range, ºС
SCK205R0	5	7,5	0,118	1000	-40…+200
NTC5D-20	5	7	0,087	?	-55. ..+200

Сравнив базовые параметры термисторов серии SCK и NTC не трудно сделать вывод, что параметры довольно похожи, но у термистора NTC сопротивление в нагретом состоянии несколько меньше. Но до НАГРЕТОГО состояния термистор дойти не успеет — гораздо раньше сработает реле, шунтирующее термистор и ток через термистор перестанет протекать.
Исходя из этого можно вполне заключить, что емкость заряжаемого конденсатора будет зависить в конечном итоге от размера термистора, а предпочтение придется отдать темисторам серии NTC, поскольку они как минимум в 2 раза дешевле серии SCK. Ну а чтобы каждый раз не шариться по таблицам лучше составить отдельную, финальную таблицу, в которой указать зависимость емкости заряжаемого конденсатора от размера термистора. Для большей надежности проектируемого блока питания в таблице укажем МИНИМАЛЬНОЕ значение емкости в типоразмере термистора:

ДИАМЕТР, мм	C MAX при UIN 240V, µF
8	100
10	220
13	470
15	560
20	1000
25	1200
30	1500

СКАЧАТЬ ДАТАШИТ НА ТЕРМИСТОРЫ

Какой термистр для заряда какой емкости определились. Однако во время включения нужно чтобы еще диодный мост остался целым, а для этого необходимо вычислить какой ток будет протекать через термист в момент включения, чтобы он не превысил максимальный ток диодного моста. И было бы не плохо узнать сколько времени через термистр будет заряжать конденсатор фильтра первичного питания, т.е. через сколько можно включать реле софт старта, если таковое имеется.
Для примера возьмем диодный мост KBPC5010, емкость первичного конденсатора 1000 мкФ и валяющиеся на полке термисторы NTC5D-20 и NTC8D15. Все это будет работать совместно и системой мягкого старта на реле.
Максимальный ток через диодный мост можно вычисть по закону Ома:
I = U / R, где I — ток, U — амплитудное значение переменного напряжения и R — сопротивление термистора в холодном состоянии. Поскольку мы самостоятельно задаем диапазон питающих напряжений для блока питания, то значение напряжения выбираем самостоятельно, согласно техническому заданию. Допустим у нас блок питания должен работать в диапазоне напряжни от 180 до 260 вольт. Следовательно амплитудное значение напряжения будет равно 260 х 1,414 = 368 вольт. Для термистора NTC5D-20 значение тока через диодный мост составит:
I = 368 / 5 = 73 А
Причем значение тока в первый момент времени не будет зависеть от емкости конденсатора. От емкости конденсатора будет зависеть сколько времени ток около 70 ампер будет идти через диодный мост. В любом случае даже для диодного моста KBPC5010 значение тока значительно превышает максимальное значение, а проверять границы технологического запаса лично мне не хочется. Да и искра при включении прибора в розетку будет не маленькая.
NTC8D15 даже расчитывать смысла нет — максимальная емкость, которую он сможет зарядить без самоликвидации составляет 680 мкФ.
Используя последовательное сопротивление двух термисторов получаем сопротивление в 10 Ом и 18 Ом соответственно для NTC5D-20 и NTC8D15. Мгновенное значение тока для NTC5D-20 получается:
I = 368 / 10 = 37 А
Диодный мост уже выдержит, но не факт, что автоматы на счетчике не отреагируют на подобный ток. Если автоматы на 25 ампер, да еще солидного производителя скорей всего их выбьет.
Два последовательных термистора NTC8D15 уже смогут зарядить емкость в 1300 мкФ, а это больше требуемой 1000 мкФ, указанной в техзадании. Мгновенное значение тока получаем:
I = 368 / 16 = 23 А
Это уже более приемлемый вариант и его можно было бы оставить, но…
Габариты у NTC8D15 несколько меньше, чем у NTC5D-20, поэтому используем ТРИ термистора (по печатной плате будет более удобная разводка) NTC8D15 и получаем максимальный ток:
I = 368 / 24 = 15 А
Осталось вычислить через сколько времени уже можно включать реле софтстарта. Тут придется вывалить чуть больше формул, чем закон Ома, поэтому пойдем по ЛЕНИВОМУ пути — воспользуемся онлайн калькулятором, который мне удалось нарять в интернете и который любезно предоставляет коды для встраивания на свои страницы.
В строке ЭДС источника подставляем наши 368 вольт, в строке Сопротивление ставим сопротивление трех термисторов, в строке Емкость ставим 1000 мкФ.
Рассчет происходит автоматически в браузера Опера и Гугл, иначе нажимайте кнопку РАССЧИТАТЬ.
В строке Время зарядки конденсатора до 99.2%, миллисекунд уже появилось значение времени, через которое уже можно включать реле софстарта. Однако это время равно 120 мС, а период для 50 Гц сетевого напряжения у нас равен 20 мС, следовательно у нас пройдет как минимум 6 периодов, т.е. 12 полуволн синусоды будут заряжать емкость, а это не постоянное напряжение, предусмотренное калькулятором. Поэтому это значение для запаса просто умножаем на 2 и в строку Время зарядки вводим 240 мС.

ЗАРЯД КОНДЕНСАТОРА

Итак мы получили результат:
Для ограничение пускового тока нашего блока питания необходимо 3 термистора NTC8D15, соединенных последовательно, при этом пусковой ток ограничивается 15-ю амперами.
Реле софтстарта можно включать через 240 мС с момента подачи питания.

Откровенно говоря данный рассчет как раз для случая ЭТО НАДО БЫЛО ЕЩЕ ВЧЕРА, т. е. рассчет сделан для тех элементов, которые есть в наличии прямо СЕЙЧАС. Если же проектируется блок питания, то следует ограничить пусковой ток до величины хотя бы 5 ампер, а для этого использовать 4-5 штук NTC10D11 ограничив ток на уровне 7-9 ампер.

Предвижу возражения, мол А ЗАЧЕМ ТАК? МОЖНО И РЕЗИСТОРАМИ ОБОЙТИСЬ!
Конечно можно. И на производстве используются все ТРИ вида ограничения пускового тока:
При помощи керамических резисторов;
При помощи термисторов;
При помощи пленочных конденсаторов.

А вот что именно использовать для ограничения тока решают технолог и экономист — что дешевле, что надежней, что компактней, что удобней монтировать при производстве.

Под занавес калькулятор тока разряда конденсатора — бывает и такое, что конденсатор нужно разряжать принудительно и быстро. В блоках питания обычно используют резисторы на 1-2 Вт номиналом от 100 кОм, чтобы после выключения конденсаторы первичного питания разряжались.

РАЗРЯД КОНДЕНСАТОРА

Адрес администрации сайта: [email protected]

Терморезисторы. Классификация — презентация онлайн

1. терморезисторы

ТОМСКИЙ ГОСУДАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РАДИОАППАРАТУРЫ
терморезисторы
Выполнила: студентка группы 235-2
Иванчикова Екатерина Андреевна

2. Определение

• Терморезисторы-один из видов изделий электронной техники,
особенностью которых является экстремально большая и
обратимая зависимость сопротивления от температуры.

3. Классификация

Терморезисторы с
отрицательным ТКС
(NTC-термисторы)
Косвенного
подогрева
Терморезисторы с
положительным ТКС
(PTC-термисторы)
высокотемпературные
специальные

4.

Применение

• измерения температуры и построения систем управления
температурой

5. Параметры термисторов

Параметры термисторов
1) холодное сопротивление термистора, определяющее сопротивление тела полупроводника при
температуре окружающей среды 20° С;
2) температурный коэффициент сопротивления, который выражает процентное изменение сопротивления
полупроводника при изменении температуры на 1°С, отнесенное к величине холодного сопротивления
3) постоянная времени, характеризующая тепловую инерционность термистора в воздухе. Она
соответствует времени, в течение которого температура термосопротивления изменяется на 63% от
разности температур самого термистора и окружающей среды;
4) постоянная рассеивания, измеряемая в мвт/1° C и численно равная мощности, рассеиваемой
термистором, при разности температур между окружающей средой и телом термистора в 1°С;
5) теплоемкость, измеряемая в джоулях на 1°С и соответствующая количеству тепла, которое необходимо
сообщить термистору для повышения его температуры на 1° C;
6) коэффициент энергетической чувствительности, численно равный приращению мощности,
рассеиваемой на термисторе, при уменьшении его сопротивления на 1%.

6. Расчетные формулы

где — сопротивление терморезистора при температуре Т, A — величина, зависящая от материала и
геометрических размеров терморезистора, B — коэффициент температурной чувствительности .
температурный коэффициент сопротивления
— это номинальное сопротивление терморезистора
.

7. Принцип работы

8. Вольтамперная характеристика терморезистора.

9. Условно-графическое и позиционное обозначение

10. Маркировка и кодировка номиналов

11. Эквивалентная схема

Спасибо за внимание!

Что такое датчик температуры NTC?

Аббревиатура NTC расшифровывается как Negative Temperature Coefficient, что в переводе на русский язык означает отрицательный температурный коэффициент. При повышении температуры датчика его сопротивление уменьшается, а при понижении температуры сопротивление возрастает.

Датчик температуры также может называться термистором, терморезистором, термическим резистором, термометром сопротивления.

Вынесенный датчик измерения температуры

Как правило, датчик температуры NTC является полупроводниковым. Это связано с тем, что для полупроводников без примесей температурный коэффициент сопротивления отрицателен.

Датчики температуры для терморегуляторов, представленных в нашем магазине, предназначены для контроля температуры окружающей среды (кабельная стяжка, поверхность нагревательных элементов и т.п.). При монтаже пленочного теплого пола, выносной датчик температуры закладывается в гофротрубу диаметром 16 мм непосредственно под одной из греющих полос ИК пленки в месте наименьшей теплоотдачи (например, под ковриком или мебелью на низких ножках).

Датчики не являются электронными приборами, поскольку не содержат систем предварительной обработки сигнала. В основе работы температурных датчиков NTC лежит нелинейная зависимость сопротивления терморезистора датчика от температуры среды, в которую он помещен. В соответствии с этим меняется напряжение на входе компаратора терморегулятора. Настройка компаратора соответствует температурной характеристике комплектного датчика.

Соотношение температуры и сопротивления датчика пола на 10 кОм:

Температура, °С	Сопротивление, Ом
5	22070
10	17960
20	12091
30	8312
40	5827

Достаточно большая крутизна характеристики датчиков и достаточно малые отклонения реальной характеристики отдельного датчика от номинальной обеспечивают приемлемую чувствительность и позволяют выбрать небольшой гистерезис при поддержании заданной температуры.

Энергетическое образование

5. Термометры сопротивления

Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры. Термометры сопротивления наоборот представляют собой электрические температурные датчики, которые используют изменения сопротивления, которое противодействует протеканию тока. В английском языке термометр сопротивления обозначается тремя буквами «RTD».

Стандартный термометр сопротивления.

На следующем рисунке дано схематичное изображение стандартного термометра сопротивления. Основным электрическим компонентом термометра сопротивления является резистор, который часто представляет собой провод, обмотанный вокруг керамического изолятора в виде стержня. Резистор и является температурным чувствительным элементом термометра сопротивления. Для защиты чувствительного элемента от физического воздействия и изоляции электрической цепи от технологической жидкости во избежании короткого замыкания резистор обычно заключается в корпус из нержавеющей стали. Два провода подсоединяются к электрической цепи внутри корпуса посредством герметичного уплотнения.

Части термометра сопротивления.

Термометры (RTD) могут использоваться для измерения температуры электрическим путем, так как существует прямо пропорциональная зависимость между изменениями сопротивления и изменением температуры.

Другими словами при повышении температуры величина сопротивления возрастает прямо пропорционально, а при понижении температуры сопротивление пропорционально уменьшается. Подобный принцип используется в термометрах сопротивления, так как сопротивление термометра уменьшается или увеличивается пропорционально температуре процесса, который он измеряет. Любое изменение сопротивления может быть зарегистрировано и преобразовано в температурные показания с помощью таблицы, или отображено на шкале, которая откалибрована в единицах измерения температуры.

Как и термопара или любой другой температурный датчик термометр сопротивления (RTD) функционален при измерении температуре только, если он подсоединен к электрической цепи. Обычно с термометрами сопротивления применяются мостовые схемы, так как такие схемы позволяют добиться высокой точности. На следующем рисунке изображена типичная мостовая схема и батарея, которая служит в качестве источника питания. Цепи термометров сопротивления должны иметь внешний источник питания, так как они не способны генерировать напряжение сами.

Мостовая схема термометра сопротивления с батареей.

Мостовая схема состоит из пяти резисторов (Р1, R2, R3, R4, R5) и пяти точек соединения (А,В,С,0).

Предположим, что каждый резистор в мостовой схеме обладает одинаковым сопротивлением. Так как ток протекает от минуса к плюсу в данном контуре, то протекание начинается с минусовой клеммы батареи и ток достигает точки А. В точке А ток расщепляется на равные части: одна половина протекает через сопротивление R1 в точку В, а другая половина протекает через R2 к точке С. Так как сопротивление всех резисторов одинаковое, то между точками В и С нет разницы в величине напряжения, поэтому ток через R5 не протекает.

Когда ток через средний резистор не протекает, то мост, как говорится «уравновешен». В данном примере ток протекает от точки В, через R3 в точку D. Ток также протекает от точки С через R4 в точку D. Ток от точки D возвращается на положительную клемму батареи, завершая цепь.

Протекание тока через уравновешенный мост.

Мостовая схема, изображенная следующей схеме похожа на предыдущую схему за исключением того, что резистор R3 заменен термометром сопротивления. В данной конфигурации ток по-прежнему протекает от минусовой клеммы батареи на точки В и С. Однако, если сопротивление термометра сопротивления (RTD) отличается по величине от сопротивления резистора R4, то между точками В и С появится напряжение. Это означает, что мост неуравновешен и ток будет протекать через резистор R5.

Мостовая схема с термометром сопротивления.

Ток, протекающий через мост, может быть измерен, если мы заменим R5 измерительным прибором, который и будет определять температуру, измеряя ток. Так схема обеспечивает высокую точность, то она часто используется вместе с термометрами сопротивления для измерения температуры.

Мостовая схема с термометром сопротивления и измерительным прибором.

Когда для измерения температуры используются термометры сопротивления RTD, то они включаются в схему, подобно той, что показана на предидещем рисунке. Во многих случаях термометры сопротивления расположены на удалении от остальных элементов цепи, так как они подвержены воздействию температуры технологического процесса. По мере того, как температура вокруг термометра меняется, то пропорционально меняется величина сопротивления термометра. Когда сопротивление термометра меняется, то мост становится неуравновешенным и определенный ток протекает через измерительный прибор. Этот ток пропорционален изменениям температуры. Температура процесса затем может быть определена по показаниям шкалы прибора. В некоторых случаях шкалы окалиброваны на показания величины сопротивления, а не температуры. В таких случаях надо воспользоваться переводной таблицей для перевода ом в градусы.

Термистор.

Термистор это чувствительный к изменениям температуры элемент, изготовленный из полупроводникового материала. Он ведет себя как резистор, чувствительный к изменениям температуры. Термин «термистор» это сокращение от термочувствительного резистора. Полупроводниковый материал это материал, который проводит электрический ток лучше чем диэлектрик, но не так хорошо как проводник.

Подобно термометрам сопротивления термисторы используют изменения величины сопротивления в качестве основы измерений. Однако сопротивление термистора обратно пропорционально изменениям температуры, а не прямо пропорционально. По мере увеличения температуры вокруг термистора, его сопротивление понижается, а по мере понижения температуры его сопротивление увеличивается.

Так как и термометры и термисторы реагируют на изменения температуры пропорциональным изменением сопротивления, то они оба часто используются в мостовых схемах. На следующем рисунке показана мостовая схема с термистором. В данной конфигурации резисторы R1, R2 и R4 имеют одинаковые значения сопротивления.

Мостовая схема с термистором.

В данной цепи изменение температуры и обратно пропорциональная зависимость между температурой и сопротивлением термистора будет определять направление протекания тока. Иначе цепь будет функционировать таким же образом как в случае с термометром сопротивления. По мере изменения температуры термистора, изменяется его сопротивление и мост становится неуравновешенным. Теперь через прибор будет протекать ток, который можно будет измерить. Измеряемый ток можно преобразовать в единицы измерения температуры с помощью переводной таблицы, или откалибровав соответствующим образом шкалу.

Ввиду своего сходства термисторы и термометры сопротивления часто применяются для измерения температур в сходном диапазоне. Однако необходимо знать разницу между термисторами и термометрами сопротивления. Термисторы реагируют на изменения темературы обратно пропорционально, а термометры сопротивления прямо пропорционально.

Термосопротивления: Теория / Хабр

Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).

По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.

В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.

(они же — термосопротивления или RTD)

Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.

Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».

Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.

Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.

Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.

Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:

Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
Корпус датчика, тип и длина выводов

На мой взгляд, пояснений требует только первый пункт.

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.

Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T²), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.

Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.

Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).

Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).

В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C^-1, или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).

Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.

Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T²) при T > 0
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T² + C x (T-100) x T³) при T < 0
где коэффициенты выбираются в зависимости от типа платины:

Pt 3850 ppm/K (наиболее распространенная характеристика современных термосопротивлений)
A = 3. 9083 x 10^-3 °C^-1
B = -5.775 x 10^-7 °C^-2
C = -4.183 x 10^-12°C^-4
Pt 3911 ppm/K (характеристика остается востребованной в РФ, т.к. в прошлом только она была внесена в ГОСТ)
A = 3.9692 x 10^-3 °C^-1
B = -5.829 x 10^-7 °C^-2
C = -4.3303 x 10^-12°C^-4

Автомобильному стандарту Pt 3770 ppm/K, американскому Pt 3750 ppm/K или японскому Pt 3916 ppm/K будут соответствовать другие наборы коэффициентов.

Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T² + C x T³ + D x T⁴ + E x T⁵ + F x T⁶)
где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).

Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.

То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.

Точность датчика
Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).

Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.

Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.

	Другие названия	Допуск, °С
Класс АA	Class Y 1/3 DIN 1/3 B F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.1 (если речь о намоточном датчике)	±(0.1 + 0.0017 \|T\|)
Класс A	1/2 DIN 1/2 B F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.15 (если речь о намоточном датчике)	±(0. 15 + 0.002 \|T\|)
Класс B	DIN F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.3 (если речь о намоточном датчике)	±(0.3 + 0.005 \|T\|)
Класс C	Class 2B Class BB F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.6 (если речь о намоточном датчике)	±(0.6 + 0.01 \|T\|)
—	Class K 1/10 DIN	±(0.03 + 0.0005 \|T\|)
—	Class K 1/5 DIN	±(0.06 + 0.001 \|T\|)

Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов

для платиновых датчиков 3850 ppm/K

, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым.

Однако и здесь есть исключения

Например, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:

Grade A	±(0. 25 + 0.0042 \|T\|)
Grade B	±(0.13 + 0.0017 \|T\|)

Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.

Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.

О том, что такое намоточные и тонкопленочные датчики — чуть ниже.

На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).

Определения классов допуска для тонкопленочных и намоточных платиновых датчиков Pt 3850 ppm/K

Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K		Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K
Класс допуска	Диапазон температур	Класс допуска	Диапазон температур
	DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ		DIN 60751 (IEC-751)	ГОСТ
Класс АА (F 0. 1)	0… +150°С	Класс АА (W 0.1)	-100… +350°С	-50… +250°С
Класс А (F 0.15)	-30… +300°С	Класс А (W 0.15)	-100… +450°С
Класс B (F 0.3)	-50… +500°С	Класс B (W 0.3)	-196… +600°С	-196… +660°С
Класс С (F 0.6)	-50… +600°С	Класс С (W 0.6)	-196… +600°С	-196… +660°С

К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0. 15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.

Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.

Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.

Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.

При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.

Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.

На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.

В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:

Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.
Малый размер. Тонкопленочный датчик можно сделать гораздо более миниатюрным по сравнению с намоточным. Стандартный датчик Pt1000, например, может иметь габариты всего 1.6 x 1.2 мм.
Прямоугольная форма и миниатюрный размер пленочных датчиков позволяют выпускать не только выводные термосопротивления, но и SMD-компоненты стандартных размеров — 1206, 0805 и так далее.

У тонкопленочной технологии есть и другие интересные свойства, позволяющие, например, сократить время отклика датчика температуры или изготовить на базе термосопротивлений датчики скорости потока. Об этом будем говорить в следующей статье, которая полностью посвящена процессу изготовления тонкопленочных датчиков.

В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.

upd #2: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru

Что делает термистор сушилки? Прочтите эти удивительные факты!

Хотите знать, что делает термистор сушилки? Хватит гадать и начните читать эту статью. Практически во всех сушилках температура воздуха в сушильном барабане контролируется термисторами и тепловыми датчиками. Этот элемент гарантирует, что белье быстро высохнет, не перегревая сушилку.

Убедитесь, что термистор работает правильно, если у вас возникли проблемы с задержкой сушки или перегревом. Термисторы были подвержены износу или отказам во время нормальной работы, как и многие другие части сушилки.

Для определения температуры воздуха, подаваемого в осушитель, система управления проверяет уровни сопротивления термистора. Поэтому, когда печатная плата получает данные от термистора, она определяет, следует ли отключить нагревательный элемент или начать процесс сушки заново.

Что такое термистор в сушилке?

Термисторы действительно являются важной частью схемы осушителя.Благодаря гибкой архитектуре такие компоненты достаточно просто внедрить в систему устройств и других машин. Термисторы изготавливаются из металлических веществ, называемых переходными металлами, таких как медь и марганец, и доступны в различных геометриях, чтобы лучше соответствовать вашим условиям. Он позволяет устройствам, генерирующим тепло, измерять и регулировать температуру воздуха в помещении.

Назначение термистора в сушилке

Термисторы содержат проводники, чувствительные к изменениям температуры. Температура окружающей среды влияет на способность проводить напряжение. При воздействии более высоких температур некоторые термисторы будут менее проводящими, в то время как большинство из них станут еще более проводящими при повышении температуры окружающей среды. Плата осушителя сконфигурирована так, чтобы реагировать на выходное напряжение термистора, которое определяется текущими уровнями сопротивления.

Термисторы сушилки обычно располагаются в воздуховоде, который транспортирует горячий воздух дальше в сушильную камеру, в которой находится одежда и некоторые другие предметы для сушки.Они подключены к панели управления, которая синхронизирует процессы сушки и действия, введенные пользователем. Температура воздуха, подаваемого в осушитель, определяется путем считывания уровней сопротивления термистора на панели управления. Его схема использует информацию от термистора и рассчитывает, когда следует выключить нагревательный элемент и возобновить процесс сушки. Это поможет вам узнать, что делает термистор сушилки.

Принцип термистора осушителя

Панель управления сушилкой использует термистор сушилки для управления температурой воздуха в сушильном барабане путем измерения изменений сопротивления продукта; сопротивление уменьшается с повышением температуры и увеличивается с понижением температуры.Его панель управления отключает нагреватель, когда температура воздуха внутри барабана достигает уровня, необходимого для сушки белья. Поэтому, когда термистор показывает, что для поддержания постоянной температуры в барабане требуется больше тепла, контроллер включит нагреватель, чтобы начать новый сеанс нагрева.

Как проверить термистор?

Подключите термистор к омическому мультиметру для измерения. Измерение сопротивления термистора должно быть немедленно зарегистрировано тестовым устройством.См. руководство для схемы подключения и изготовления вашей сушилки. Термистор должен иметь сопротивление 40000 Ом. Если значение меньше или показания не зафиксированы, скорее всего термистор неисправен и нуждается в обновлении.

Преимущества термистора

Его основным преимуществом является чувствительность термисторов к другим формам чувствительных к температуре резисторов, таких как термопары. Термисторы реагируют даже на незначительные изменения температуры.Некоторые термисторы могут адекватно обнаруживать изменения температуры менее чем на один градус. Непрерывное срабатывание термисторов предотвращает перегрев осушителей, что может привести к неисправности. Вас также могут заинтересовать недостатки термисторов.

Дефекты термистора

Реактивность термисторов имеет некоторые недостатки. Термисторы могут быть разрушены или повреждены, когда температура выходит за пределы допустимого диапазона. Отказ термистора может привести к полной остановке осушителя.Термисторы часто предназначены для управления широким диапазоном удельной теплоемкости. Следовательно, сушилкам или другим устройствам для работы необходим термистор. Поскольку термопары редко совместимы, замена устаревших, устаревших устройств может быть сложной задачей.

Сравнение термистора и термопары

Датчики температуры

используются в различных областях, от промышленных до противопожарных. Детекторы температуры включают термисторы или термопары.Термистор представляет собой термочувствительный резистор, который непрерывно, умеренно, постепенно изменяет сопротивление в ответ на изменения температуры. Благодаря колеблющемуся напряжению, создаваемому между двумя различными электрически связанными металлами, термопары отражают пропорциональные изменения температуры.

Мониторинг и контроль температуры были разумными решениями в обоих случаях. Характер и характеристики операции определяют, какое решение является лучшим. Два кабеля из различных проводящих материалов электрически соединены в двух местах, образуя термопару.

Измерительный спай и эталонный спай создаются, когда они соединяются друг с другом. Миллиамперное постоянное напряжение или термоэлектрический ток возникают, когда такие соединения выражают разные температуры. В устройстве для считывания температуры напряжение термопары преобразуется в температуру.

Это обложка!

Мы рады, что вы узнали, что делает термистор сушилки. Термистор используется в сушилке для контроля температуры тепла; термистор — это датчик, контролирующий температуру во время цикла сушки.В этой статье вы также узнали разницу между термисторами и термопарами, что поможет вам лучше понять термистор. Кроме того, не стесняйтесь знать об этих вещах; Почитайте, что такое центрифуга и как пользоваться сушилкой для обуви. Спасибо друзья, что дочитали статью до конца.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Датчик температуры Хладагент системы управления Multec и Motronic 3.8

Конструкция датчика температуры: 1 электрическое соединение, 2 корпус, 3 резистор

Датчик включает термистор NTC или PTC в своем корпусе. Резистор NTC — это полупроводниковый элемент, сопротивление которого уменьшается с увеличением температура. Резистор PTC — это полупроводниковый элемент, сопротивление увеличивается с повышением температуры.На практике больше Использование термисторов NTC обусловлено более линейным ходом зависимость между сопротивлением и температурой. Он установлен во впускном коллекторе под корпусом дроссельной заслонки, где контактирует с моторной жидкостью.

Датчик делает доступным для контроллера сигнал (напряжение), значение которого изменяется при изменении температуры охлаждающей жидкости. Питание датчика температуры 5В от центрального блока управления. Он оснащен два контакта: питание + 5В и опорный контакт отрицательного потенциала.Элемент измерительный прибор помещен в защитный корпус, который, в свою очередь, позволяет с разъемом жгута двигателя.
Так как изменяется и температура охлаждающей жидкости сопротивление внутри датчика. Напряжение питания на выводе В12″ или контакт С10 «уменьшается при повышении температуры датчика.
Датчик температуры двигателя имеет два контакта, подключенных к центральному устройству управление Multec:
контакт 1 «= с контактом A11», контакт ссылка с отрицательным потенциалом О…0,1 В,
контакт 2″ = с контактом В12″ или С10″ (в зависимости от типа системы), +5 В. подача постоянного напряжения.

В. проверить датчик при выключенном зажигании — снимаем разъем с датчика и проверяем омметром сопротивление Значения сопротивления в зависимости от года выпуска автомобиля:

90 031 произведено до 1988

построены после 1988 г.
0 градусов Цельсия — от 4,8 до 66 кВт	20 ул.С 3,4 кВт
20°C от 2,2 до 2,8 кВт	38°C 1,8 кВт
40°C от 1,0 до 1,4 кВт	70 град С — 450 Вт
80 градусов C * от 250 до 380 Вт	100 град С — 185 Вт

Если сопротивление в пределах нормы, пожалуйста, сделайте это измерение напряжения. Для этого подключите вольтметр к массе и проводу B. штекер снят. Зажигаем огонь. Напряжение должно составлять от 4,9 до 5,1 В. Если меньше, проверяем соединение между модулем и штекером датчик (к сожалению в данном случае на системе управления разные маркировки, так что без схемы не получится). Пока измерение, не должно быть перерывов Напряжение. Напряжение должно пройти он постоянно меняется, не будучи насильственным скачки и остановки на значениях посредники. Такие аномалии указывают на неисправность датчика и его необходимо заменить.

Правильная работа датчика температуры влияет запуск двигателя, фазы прогрева и правильная дозировка топлива во время нормальная работа двигателя.
Неправильные показания могут вызвать затрудненный запуск двигателя (холодный или горячий) и с большим расходом топлива.

.Характеристики термистора

ntc — быстрая загрузка

Это учебное пособие проверено экспертами!

Материал скачали уже 695 раз!

Загрузите файл termistor_ntc_charystyka сейчас в одном из следующих форматов — PDF и DOC . В данное учебное пособие включены материалы, которые помогут вам в изучении выбранного материала. Делайте ставку на точность и достоверность информации на нашем сайте благодаря проверенным экспертами учебным пособиям! У вас есть вопрос? У нас есть ответ!

Только проверенные учебные пособия
Все материалы актуальны
Мгновенная, неограниченная и мгновенная загрузка
Бесплатное и неограниченное личное использование

NTC 1.8. НТЦ 2.2. НТЦ 3.0. НТЦ 10. НТЦ 20. НТЦ 10-АН. НТЦ 10-С. НТЦ 10-КБ. КП 10. Т1. Точность. ± 0,3°С/0°С. EN60751 Б. ± 0,3°С/0°С. EN60751 B. Термисторы с эпоксидным грунтом, очень точные, с небольшими размерами. Характеристика R (T) термисторов NTC с практическим приближением. Термистор NTC — это термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC — аббревиатура этого эффекта) или просто уменьшающий резистор. Примеры характеристик R (T) термисторов NTC и PTC.Температурная зависимость сопротивления называется термометрической характеристикой термистора и описывается. Вольт-амперная характеристика варистора. Тепловые характеристики термисторов. 1 — термистор NTC, 2 — термистор PTC, 3 — термистор CTR.

Таблица термисторов NTC

Термистор (или терморезистор) определяется как тип резистора, электрическое сопротивление которого изменяется при изменении. Соединяясь последовательно, они ограничивают пусковой ток, защищая выпрямители, импульсные источники питания ИБП, двигатели и т. д.Максимальный ток указан в таблице. Термистор, NTC, 50 кОм, серия B57861S, 3760 K, сквозное отверстие, проволочные выводы Термистор NTC 10 кОм с кабелем 0,5 м доступен в категории: Датчики температуры доступны в магазине робототехники Botland. Широкий ассортимент моделей. Быстродействующий термистор, NTC, 10 кОм, серия NTCS, 3610K, SMD, 0603 [1608 метрическая система].

Как выбрать термистор

Термистор — это электронный компонент, реагирующий на изменение температуры в своей структуре соответствующим изменением сопротивления.Термисторы делают. Они сделаны из оксидов, тип и пропорция которых зависят от свойств термистора. Это связано с сопротивлением материалов, из которых. Как работает термистор? Термистор — характеристики. Принцип работы термистора основан на том, что его сопротивление зависит от температуры Как правильно подобрать термистор для датчика температуры. — 27 октября 2020 г.-. С тысячами типов термисторов выбор может быть довольно сложным.Здравствуйте. У меня проблема, на самом деле была. Я заменил датчик температуры.в машине. После удаления старого (поврежденного) то все время.

Характеристики термистора PTC

Предлагаем датчики и термисторы производства нашего партнера, серия KTY характеризуется почти линейной характеристикой положительного коэффициента. термистор, сопротивление которого уменьшается с повышением температуры. ИБН-86/33 75-5 ~ 31. Рис. 3. Сопротивление-tcm температурная характеристика термистора PTC. Характеристика R(T) термисторов с отрицательным температурным коэффициентом на практике достаточна.Конструкция, параметры и применение термисторов NTC, PTC и CTR. PTC — (позистор) с положительным температурным коэффициентом, повышение температуры вызывает увеличение сопротивления CTR — о. Примеры R (T) характеристики термисторов NTC и PTC. Температурная зависимость сопротивления называется термометрической характеристикой термистора и описывается.

Формула термистора NTC

градусов) диапазон изменения температуры. Сопротивление R термистора NTC в зависимости от абсолютной температуры находится по формуле: RT = R0 э.допуск термистора и эталонного резистора. Описываемый модуль. поверните от приведенной выше формулы, используйте-. которые являются термисторами NTC Термистор, сопротивление которого уменьшается с повышением температуры. Изменение сопротивления термистора. Для термисторов NTC Q’I определяется w o C-I по формуле Формула Каллендара:. Примеры характеристик R (T) термисторов NTC и PTC. (согласно приведенной формуле и параметрам системы: ΔT = P/A A ≈ 0,007 Вт/К).При малых разностях температур зависимость сопротивления термисторов NTC и PTC отчто в данном случае может быть выражено следующей формулой:

Реле контроля температуры PT-1

￭ Реле контроля температуры ПТ-1 защищает электродвигатели от перегрева. Температура контролируется термисторными датчиками PTC, расположенными в двигателе. Реле PTC PT-1 также можно использовать в других устройствах с датчиками PTC. Несколько термисторных датчиков PTC можно подключить последовательно к реле сопротивления PT-1.Максимальное морозоустойчивость датчиков PTC составляет 1500 Ом.
￭ Преимуществом устройства является ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ отделение от сети питания.
￭ Реле контроля температуры ПТ-1 имеет функцию ПАМЯТИ неисправностей. Состояние отказа также запоминается после сбоя питания.
￭ Также СИГНАЛИРУЕТСЯ обрыв цепи в датчиках или короткое замыкание.
￭ Аварию можно сбросить дистанционно с помощью внешнего контакта или кнопки.
￭ Широкий диапазон питающих напряжений.
￭ Термисторное реле PT-1 имеет функцию ПРОВЕРКИ.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

При перегреве обмоток двигателя, после превышения сопротивления датчика ПТК или последовательного шлейфа датчиков ПТК свыше 3,3кОм терморезисторное реле ПТ-1 переходит в режим отказа. Контакт реле PTC переключается и загорается красный диод «PTC».Светодиод «ОК» гаснет. Если обмотки двигателя остывают, после того как сопротивление датчиков PTC падает ниже 1,8 кОм, реле сопротивления PTC возвращается в нормальное состояние. Если включен режим памяти, несмотря на охлаждение обмоток двигателя, режим отказа будет сохраняться до тех пор, пока не будет нажата кнопка «RESET/TEST/MEM». Режим памяти отказов активируется нажатием и удержанием кнопки «RESET/TEST/MEM». в течение 5 секунд. Желтый светодиод «МЕМ». указывает на то, что режим памяти неисправностей включен.Нажав и удерживая кнопку «RESET/TEST/MEM». запускает тест устройства на 1 секунду. Пульсация красного диода «PTC» указывает на короткое замыкание или поломку датчиков PTC.

Смотрите также

Канализационные люки стратегический партнер
В новой душевой кабине течет смеситель
Рейтинг циркуляционных насосов для системы отопления частного дома
Газовый обогреватель для веранды
Как разобрать лампочку светодиодную е27
Самодельная вытяжка для гаража
Промышленные солнечные батареи
Водосточные желоба для отмостки
Вентиляторы тепловые
Затирка для черной плитки
Линолеум с утеплителем

Расчет температуры по сопротивлению — датчики North Star

Расчет температуры по сопротивлению

Одной из важных характеристик термистора NTC является его способность многократно и предсказуемо изменять свое сопротивление в зависимости от температуры тела.

Характеристика зависимости сопротивления от температуры (R/T) (также известная как кривая R/T) термистора NTC формирует эталонную «шкалу» для устройства, используемого в качестве датчика температуры. Характеристика R/T термистора NTC представляет собой нелинейную отрицательную экспоненциальную функцию.

Существует четыре основных способа, которыми производители термисторов NTC определяют характеристики кривой R/T термистора NTC: по уравнению Стейнхарта-Харта , по коэффициенту сопротивления между двумя температурными точками, по коэффициенту бета ( β) и/или Alpha (α) или отрицательный температурный коэффициент [NTC] при 25 °C.

Уравнение Стейнхарта-Харта

Уравнение Стейнхарта-Харта обеспечивает превосходную аппроксимацию кривой для конкретных диапазонов температур в диапазоне температур от -80 ̊C до 260 ̊C. 92 члена уравнения, мы в North Star Sensors, основываясь на опубликованных исследованиях, считаем, что эта практика была основана на чрезмерном упрощении уравнения Штейна-Харта Харта и должна использоваться только в относительно узких диапазонах температур. Если вам нужна дополнительная техническая информация, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Для определения коэффициентов A, B, C, D для определенного диапазона температур сопротивление термистора NTC измеряется в условиях нулевой мощности в четырех температурных точках, где T1 — самая низкая температура диапазона, T2 и Т3 – это средние температуры, а Т4 – это самые высокие температуры диапазона. Наш любимый метод расчета коэффициентов — умножение матриц в электронной таблице. Мы создали калькулятор, который поможет вам рассчитать коэффициенты:

Калькулятор коэффициентов Стейнхарта-Харта — версия Excel

Важно отметить, что сопротивления и температуры для этого калькулятора ограничены конкретными кривыми NTC.

При использовании уравнения Стейнхарта-Харта необходимо соблюдать определенные меры предосторожности, чтобы пользователь мог достичь желаемой точности и неопределенности вычисляемых данных зависимости сопротивления от температуры. Понимая сильные стороны и ограничения уравнения Стейнхарта-Харта, можно оптимизировать результаты для конкретного приложения. Ниже перечислены некоторые рекомендации, которые показывают величину ошибки интерполяции, вносимую уравнением для каждого из следующих условий, где диапазон температур, для которого должны быть рассчитаны данные R/T, определяется конечными точками tlow и бедренная кость, выраженными в единицах градусы Цельсия (°C):

≤ 0,001 °C погрешность для 50 °C интервалы температур в диапазоне температур (t) 0 °C ≤ t ≤ 260 °C.
≤ 0,01 °C погрешность для диапазона температур 50 °C в диапазоне температур (t) -80 °C ≤ t ≤ 0 °C.
≤ 0,01 °C погрешность для 100 °C диапазона температур в диапазоне температур (t) 0 °C ≤ t ≤ 260 °C.
Погрешность ≤ 0,02 °C для диапазона температур 100 °C в диапазоне температур (t) -80 °C ≤ t ≤ 25 °C.

Если в приложении требуется аппроксимация кривой с максимально возможной точностью в диапазоне температур, превышающем 50 °C или 100 °C, желаемый диапазон температур может быть разбит на приращения 50 °C или 100 °C для расчета коэффициенты A, B, C, D и сопротивление в зависимости от температуры. Таблицы отношения сопротивления (Rt/R25) к температуре, опубликованные North Star Sensors, были получены на основе расчетов по уравнению Стейнхарта-Харта, выполненных для нескольких диапазонов температур 50 °C, таких как от -50 °C до 0 °C, от 0 °C до 50 °C. С, от 50°С до 100°С и от 100°С до 150°С.

Конкретные коэффициенты термистора A, B, C, D зависят как от кривой термистора NTC, так и от R25 этого термистора. Например, часть кривой 44 с R25 10 кОм и часть кривой 40 с R25 10 кОм будут иметь разные коэффициенты A, B, C, D, даже если они имеют одинаковое сопротивление при 25 °C. Кроме того, часть кривой 44 с R25 10 кОм и часть кривой 44 с R25 5 кОм также будут иметь разные коэффициенты A, B, C, D, даже если они имеют одинаковую кривую. Однако любая деталь с такой же кривой и одинаковым R25 будет иметь одинаковые коэффициенты A, B, C, D в пределах своего диапазона допуска.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть несколько примеров коэффициентов A, B, C, D по кривой и R25

В отличие от коэффициентов A, B, C, D, все термисторы одной кривой имеют одинаковое значение отношения R/R25. Компания North Star Sensors опубликовала таблицы соотношения R/R25 для каждого материала термистора. Таблицы R/T при температуре 1 °C также публикуются для обычных значений R25. Пожалуйста, свяжитесь с North Star Sensors, если вам нужна дополнительная информация или спецификации R/T.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о температурных кривых датчиков North Star

Бета (β)

Значение бета (β) термистора является индикатором наклона характеристики кривой сопротивление-температура и рассчитывается путем измерения значений сопротивления устройства в условиях нулевой мощности, в двух температурных точках, обычно при 0 ̊C и 50 ̊C. Затем значения сопротивления вводятся в следующее уравнение:

Где T1 = 273,15 K (0 °C) и T2 = 323,15 K (50 °C) и R1 и R2 — сопротивление (Ом) при соответствующих температурах.

Значение β не является истинной константой материала и зависит от температуры. Однако он полезен для расчета значений сопротивления в узком диапазоне температур. В зависимости от температурного диапазона ошибки, связанные с расчетами бета-версии, варьируются от ошибки 0,01 °C для диапазона 10 °C до ошибки 0,3 °C для диапазона 50 °C.

Вот различные температурные диапазоны для значений β кривых датчиков North Star:

Кривая:	44	35	38	40	43	47
0 °C / 50 °C β:	3891	3107	3407	3575	3811	4142
25 °C / 85 °C β:	3978	3192	3486	3694	3943	4262
0 °C / 70 °C β:	3918	3132	3430	3610	3850	4178
25 °C / 125 °C β:	4007	н/д	н/д	3746	4001	4313

Отношение сопротивления к температуре

Производители термисторов с отрицательным температурным коэффициентом также определяют свои различные материалы R/T, публикуя отношения сопротивления и допуски отношения для R0/R50, R0/R70 и R25/R125, где «Rt» — сопротивление при нулевой мощности. при соответствующей температуре в градусах Цельсия. Если указан допуск процентного отношения, указанный процент зависит от того, используется ли термистор в качестве точечного согласованного устройства с более широким допуском или сменного устройства с жестким допуском.

Вот различные значения соотношения кривых R/T компании North Star Sensors:

Кривая:	44	35	38	40	43	47
0 ̊C / 70 ̊C Соотношение:	18,65	10,38	12,96	14,82	17,73	22,64
0 ̊C / 50 ̊C Отношение:	9.062	5.814	6.889	7,575	8,659	10.448
25 ̊C / 125 ̊C Соотношение:	29. 248	н/д	н/д	23.474	29.098	37.850

Таблицы 1 °C для значений коэффициента сопротивления для каждой кривой при каждой температуре можно найти на следующей странице:

Температурные кривые датчиков North Star

Отрицательный температурный коэффициент [NTC]

Температурный коэффициент сопротивления или альфа (∝) термистора определяется как отношение скорости изменения сопротивления с температурой к сопротивление термистора при заданной температуре (T), как показано в следующем выражении:

Где T = температура в Кельвинах и R = сопротивление в Омах при температуре T.

Значение альфа используется для расчета температурного коэффициента термистора NTC в температурной точке.

Для термисторов NTC альфа или температурный коэффициент выражается в единицах минус процент изменения сопротивления на градус Цельсия. Из-за полупроводниковой природы термистора NTC температурный коэффициент сопротивления уменьшается с повышением температуры и наоборот. Обычно, когда используется для указания материала кривой R/T, используется NTC на R25.

Компания North Star Sensors использует NTC на R25 для каждого из своих материалов R/T Curve в базовом номере термистора, чтобы упростить сопоставление своих термисторов с кривыми отраслевого стандарта. Например, кривая 44 имеет значение NTC, равное -4,4 %/°C

Поскольку NTC отличается для каждой температурной точки на кривой R/T, взаимозаменяемые термисторы NTC указаны с температурным допуском, а не с допуском сопротивления в диапазоне температур. [т.е. ± 0,2 °С от 0 °С до 100 °С]. Поскольку температурный допуск пропорционален процентному допуску электрического сопротивления в конкретной температурной точке, NTC полезен для расчета допусков сопротивления, выраженных в процентах. Допуск сопротивления в процентах определяется путем умножения заданного допуска температуры на NTC термистора в заданной температурной точке.

NTC (%/°C) × допуск температуры (± °C) = ± % допуск сопротивления.

Например, для определения допуска сопротивления термистора Curve 44 с допуском ± 0,2 °C при 100 °C, -2,93 % / °C [NTC при 100 °C] × (±0,2) [Допуск температуры] = ± 0,586 % Допуск сопротивления .

Вот значения NTC при 25 ̊C для кривых R/T датчиков North Star:

Таблицы значений NTC для 1 °C для каждой кривой при каждой температуре рядом со значениями отношения сопротивлений можно найти на следующей странице. :

Температурные кривые датчиков North Star

Сравнение точности измерения температуры между термисторами и резистивными датчиками — рекомендации по применению . Электрическое сопротивление обоих устройств определяется их температурой. Измерение сопротивления каждого устройства позволяет определить температуру окружающей среды любого датчика. У каждого устройства есть компромиссы, давайте посмотрим, каковы они.

Что такое RTD, как он определяется и какова его идеальная точность?

Уже несколько сотен лет известно, что сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Датчики температуры сопротивления (RTD) представляют собой датчики температуры на металлической основе, которые используют это изменение сопротивления. РДТ могут быть изготовлены из различных металлов (см. Таблицу 1).

Температурный коэффициент сопротивления определяется как сопротивление RTD при 100°C минус сопротивление при 0°C, деленное на 100. Затем результат делится на сопротивление при 0°C. Температурный коэффициент сопротивления – это среднее изменение сопротивления от 0°С до 100°С, реальное изменение для каждого градуса от 0°С до 100°С очень близко, но не идентично ему.

Медь имеет наиболее линейное изменение сопротивления при заданном изменении температуры. Низкое сопротивление меди затрудняет измерение небольших изменений температуры. Никель имеет большое изменение сопротивления при изменении температуры. Никель не очень стабильный материал; его сопротивление значительно варьируется от партии к партии. Хотя никель намного дешевле платины, дополнительные процессы, необходимые для стабилизации никеля, делают никелевые датчики более дорогими, чем платиновые.

Платина стала стандартом де-факто в точной термометрии. Он обладает достаточно высоким сопротивлением, имеет хороший температурный коэффициент, не вступает в реакцию с большинством загрязняющих газов в воздухе и чрезвычайно стабилен от партии к партии.

В 1871 году Вернер фон Сименс изобрел платиновый термометр сопротивления и представил интерполяционную формулу с тремя членами. RTD Siemens быстро потерял популярность из-за нестабильности показаний температуры.

Хью Лонгборн Каллендар разработал первый коммерчески успешный платиновый термометр сопротивления в 1885 году. Каллендар обнаружил, что изолятор, который использовал Сименс, делает платину хрупкой, вызывая внутренние напряжения, вызывающие температурную нестабильность. Компания Callendar изменила материал изолятора и отожгла RTD при температурах, превышающих максимальную желаемую температуру измерения.

В 1886 году Каллендар написал статью, в которой обсуждался его РДТ, и представил уравнение третьего порядка, определяющее сопротивление РДТ в диапазоне температур от 0 до 550°C. В 1925 году Милтон С. Ван Дусен, исследователь из Национального бюро стандартов (теперь NIST), расширил формулу до -200 ° C, исследуя методы испытаний изоляции холодильного оборудования.

Уравнение Каллендара-Ван Дьюзена существует уже 100 лет, хотя оно не совсем подходит для платиновых термосопротивлений. Каллендар и Ван Дюсен выполнили свою работу задолго до появления современных цифровых компьютеров. Они не могли использовать больше, чем уравнение третьего порядка, так как им приходилось решать уравнение вручную. Они использовали уравнение, которое было достаточно точным и могло быть решено за всю человеческую жизнь.

В 1968 году Международная электротехническая комиссия, признавая недостатки уравнения Каллендара-Ван Дузена, определила 20-членное полиномиальное уравнение для зависимости сопротивления от температуры для 100-омных платиновых ТС (для 1000-омных ТС просто умножьте на десять). Во времена Каллендара и Ван Дюсена для решения 20-членного многочлена для каждой температурной точки потребовалось бы несколько дней. Появление цифрового компьютера делает решение такого уравнения тривиальным.

IEC 751 — это стандарт Международной электротехнической комиссии, определяющий зависимость температуры от сопротивления для платиновых термометров сопротивления 100 Ом, 0,00385 Ом/Ом/°C. Платиновые термометры сопротивления 1000 Ом, 0,00385 Ом/Ом/°C в десять раз превышают требования стандарта IEC 751. IEC 751 определяет два класса RTD; класс A и класс B. Термометры сопротивления класса A работают в диапазоне температур от -200°C до 650°C. Термометры сопротивления класса B работают в диапазоне температур от -200°C до 850°C. Погрешность RTD класса B примерно в два раза выше, чем у RTD класса A. См. рис. 1.

Уравнения неопределенности для RTD класса A и класса B:
Допустимая неопределенность – Класс A °C = ±(0,15 + 0,002T)
Допустимая неопределенность – Класс B °C = ±(0,3 + 0,005T)
Где T = требуемая температура в градусах Цельсия.

Передаточная функция RTD может варьироваться где-то между ограничительными линиями на рис. 1. Передаточная функция RTD не является идеально линейной. Тщательное изучение таблицы зависимости сопротивления от температуры показывает небольшой «изгиб» около 0,45°C на каждые 100°C. На рис. 2 показана кривая сопротивления RTD 1 кОм 0,00385 в зависимости от температуры с синей линией, красная линия показывает идеальную прямолинейную характеристику.

Рис. 1: Погрешность RTD

Рис. 2: Передаточная функция RTD, показывающая сопротивление RTD «изгиб»

Что такое термистор, как он определяется и какова его идеальная точность?

Термистор — это электрическое устройство, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры (термистор — это сокращение от терморезистора). Изменение сопротивления в зависимости от температуры соответствует классической логарифмической кривой (см. рис. 3).

Рис. 3. Зависимость температуры от сопротивления для термистора 10K-2

Термисторы изготавливаются из смесей порошкообразных оксидов металлов; Рецепты являются строго охраняемыми секретами различных производителей термисторов. Порошкообразные оксиды металлов тщательно перемешивают и придают им форму, необходимую для процесса производства термистора. Образовавшиеся оксиды металлов нагревают до тех пор, пока оксиды металлов не расплавятся и не превратятся в керамику. Большинство термисторов изготавливаются из тонких листов керамики, разрезанных на отдельные датчики. Термисторы заканчиваются путем надевания на них выводов и их погружения в эпоксидную смолу или герметизации в стекле.

Сэмюэл Рубен изобрел термистор в 1930 году. Г-н Рубен работал в Vega Manufacturing Corporation. Vega производила гитары, банджо и записывающие устройства. Г-н Рубен работал над игольчатыми звукоснимателями для электронных пластинок, когда заметил, что конфигурация звукоснимателей, над которой он работал, имеет довольно большой отрицательный температурный коэффициент.

Термисторы прошли долгий путь за последние 80 лет. По словам исследователя из Национального института стандартов и технологий (NIST), термисторы со стеклянным корпусом более стабильны, чем RTD. Термисторы со стеклянным или эпоксидным покрытием могут выдерживать ±0,2°C в больших интервалах температур. Термисторы Extra Precision (XP) выдерживают ±0,1°C.

К 1960-м годам термисторы были датчиками основного потока. Стейнхарт и Харт, два исследователя из Океанографического института Вудс-Хоул, опубликовали статью, в которой определяется формула зависимости температуры от сопротивления для термисторов. Уравнение Стейнхарта-Харта стало стандартным уравнением для термисторов.

Классическое уравнение Стейнхарта и Харта имеет вид:
1/T = A0 + A1(lnR) + A3(lnR)3
Где: T = температура в градусах Кельвина (Кельвин = Цельсий + 273,15)
A0, A1, A3 = константы, полученные на основе измерений термисторов
R = сопротивление термистора в омах
ln = натуральный логарифм (логарифм по базе Напиера 2.718281828…)

На практике выполняются три измерения сопротивления термистора при трех определенных температурах. Эти температуры обычно являются двумя конечными точками и центральной точкой интересующего температурного диапазона. Уравнение напрямую попадает в эти три точки и имеет небольшую ошибку в диапазоне. BAPI может предоставить коэффициенты Стейнхарта-Харта для температурного диапазона от 0°C до 70°C с погрешностью 0,01°C или меньше.

Для термисторов не существует отраслевых или государственных стандартов. Существует по крайней мере 5 различных кривых зависимости температуры от сопротивления для термисторов 10K в мире HVAC/R. Все термисторы имеют сопротивление 10 000 Ом при 77°F или 25°C, но они сильно различаются по мере удаления от 77°F. Оба термистора BAPI 10K-2 и 10K-3 имеют сопротивление 10 000 Ом при 77°F. При 32°F (0°C) термистор 10K-2 имеет сопротивление 32 650 Ом, а 10K-3 29 490 Ом. Если термистор 10K-3 заменить на 10K-2, вы можете получить погрешность измерения 6°F при 32°F.

Термисторы имеют очень большое изменение сопротивления в зависимости от температуры. Отличить одну степень от другой относительно легко. Это большое изменение сопротивления ограничивает диапазон температур, который может быть разрешен, до доли того, что может разрешить RTD.

Как соотносятся точность и температурные диапазоны RTD и термисторов?

Термисторы, как правило, более точны, чем термосопротивления класса B, в диапазоне рабочих температур термисторов и аналогичны термосопротивлениям класса A.

Рис. 4: Пределы точности и диапазоны рабочих температур для термисторов и термосопротивлений

Существуют ли другие пределы применения для термосопротивлений и термисторов?

Проводка, используемая для подключения датчика температуры к измерительному устройству, увеличивает сопротивление и погрешность измерения.

Обычно медный провод калибра 18 используется для подключения датчиков к их измерительным устройствам. При 20°C (43°F) провод калибра 18 имеет сопротивление 6,4 Ом на каждые 1000 футов провода. При 140 ° F (70 ° C) провод 18 калибра имеет 7,7 Ом на каждые 1000 футов провода. В таблице 2 показано, сколько проводов можно использовать, если вы хотите, чтобы погрешность проводки не превышала ¼ °F.

Ошибки подключения в Таблице 2 иллюстрируют, почему датчики температуры используются с RTD. Разумные длины проводки допустимы только с датчиками. Преобразователи преобразуют сопротивление RTD в токовый сигнал от 4 до 20 мА, пропорциональный температуре RTD. Должен быть установлен температурный диапазон; выход 4 мА соответствует минимальной температуре, а 20 мА соответствует максимальной температуре. Любая промежуточная температура представляет собой просто линейную пропорцию от 4 мА до 20 мА. Передатчики должны находиться в пределах 10 футов от места расположения RTD. Передатчики могут находиться на расстоянии до 77 000 футов от измерительного устройства.

Преобразователи температуры могут иметь диапазоны измерения от 16,6°C (30°F) до 555°C (1000°F) и низкие температуры, 4 мА, от -150°C (-238°F) до 482°C (900°F). °F). За дополнительную плату резистивные датчики сопротивления и преобразователи могут быть согласованы, чтобы иметь погрешность измерения 0,05 ° C (0,1 ° F) по всему диапазону.

Какой датчик лучше, термометр сопротивления или термистор?

Это зависит. Термисторы
стоят меньше, чем RTD. Термисторы
измеряют температуру с такой же или большей точностью, чем термометры сопротивления. Термисторы
не требуют дополнительных затрат на преобразователи.
RTD имеют гораздо больший диапазон измерения температуры, чем термисторы. Преобразователи
добавляют не менее 100 долларов к стоимости RTD.

Если у вас есть какие-либо вопросы, позвоните своему представителю BAPI.

Версия для печати в формате pdf этого указания по применению

Термисторные датчики | Промышленные датчики температуры

Как работают термисторные датчики

Термистор, сокращение от «термически чувствительный резистор», обладает переменным сопротивлением, которое изменяется пропорционально изменениям температуры. Существует два типа термисторов: термисторы NTC (отрицательный температурный коэффициент) демонстрируют уменьшение сопротивления при повышении температуры, тогда как термисторы PTC (положительный температурный коэффициент) увеличивают сопротивление при повышении температуры. Термисторный датчик обычно использует первый, а второй больше подходит для таких компонентов, как нагревательные элементы или самовосстанавливающиеся предохранители.

Термисторы

NTC состоят из полупроводниковой керамики, сформированной из порошковых оксидов металлов, спрессованных и спеченных в форму. Состав определяет базовое сопротивление (обычно определяемое при 25°C) и кривую, описывающую сопротивление термистора в зависимости от температуры. Сам термистор очень стабилен, а герметизация эпоксидной смолой или стеклом обеспечивает дополнительную устойчивость; пара электродов завершает работу датчика.

Поскольку эти кривые зависимости сопротивления от температуры являются последовательными и хорошо измеренными, термисторный датчик представляет собой высокоточный термометр, при условии, что он используется в пределах указанного диапазона температур компонента. Термисторный датчик также недорог в производстве, практически не требует настройки и остается работоспособным в течение длительного срока службы.

Сравнение типов датчиков

Термисторные датчики

— это лишь один из многих типов промышленных датчиков температуры, а термопарные датчики и резистивные датчики температуры (терморезисторы) — два других варианта. В RTD используются провода из платины, никеля или меди, а термопары работают путем измерения зависящего от температуры напряжения между двумя разнородными проводами. Каждое из этих устройств лучше всего подходит для конкретных приложений из-за различных преимуществ и недостатков:

Температурные диапазоны: Термисторы обычно ограничены диапазоном температур от -50 до 250°C, в то время как RTD эффективны при более низких и более высоких температурах. Термопары имеют самый широкий рабочий диапазон, некоторые из них работают при температурах до 1750°C.
Чувствительность и точность: Термисторный датчик в среднем наиболее чувствителен к изменениям температуры и обеспечивает наилучшую точность из трех типов датчиков, потенциально в пределах 0,1°C; термопары наименее точны, их погрешность обычно составляет не менее 1°C.
Время отклика: Термисторы реагируют на изменения температуры наиболее быстро, за ними следуют термопары. RTD показывают относительно медленные отклики.
Требуемая мощность: термопары питаются от собственного источника питания; термисторы и RTD работают с внешним током.
Стабильность: термисторы и резистивные датчики сопротивления обладают высокой долговременной стабильностью, в то время как выводы термопар могут быстрее изнашиваться при использовании.
Линейность: Термисторы и термопары имеют нелинейные кривые, в отличие от линейной кривой сопротивление-температура RTD.
Стоимость: Термисторы и, в большей степени, термопары недороги, в то время как изготовление РДТ обычно обходится дороже.

По сути, термисторы лучше всего работают с точки зрения экономической эффективности и высокой точности при умеренных температурах. RTD остаются точными в более широком диапазоне температур, в меньшей степени, в то время как термопары являются наиболее экономичным выбором и могут работать даже в более экстремальных условиях.

Термисторный датчик

и датчик RTD

Этот датчик представляет собой тип резистора, сопротивление которого значительно зависит от температуры, в большей степени, чем у стандартных резисторов. Термисторы отличаются от резистивных датчиков температуры (RTD) тем, что материал, используемый в термисторе, обычно представляет собой керамику или полимер, а в RTD используются чистые металлы.

Реакция на температуру также отличается; RTD полезны в более широких диапазонах температур, в то время как термисторы обычно обеспечивают более высокую точность в ограниченном диапазоне температур, обычно от -75 ° C до 500 ° F. Эти датчики в основном используются в автомобильных целях.

Сравните варианты теплового датчика и контроля температуры уже сегодня. В Hi-Watt мы работаем с рядом термопарных и термисторных датчиков и понимаем плюсы и минусы каждого типа. Изучите различия между этими устройствами для измерения температуры сегодня, чтобы найти лучшее решение для вашего приложения уже сегодня.

Термистор против термопары

Вам нужен датчик, обладающий именно теми характеристиками, которые вам нужны. Вот некоторые основные характеристики, которые следует использовать при сравнении этих двух типов датчиков:

Точные показания
Стабильная конструкция датчика
Прочная упаковка
Быстрое время отклика
Допустимый диапазон температур
Надлежащая помехозащищенность

Используйте эти характеристики и свое конкретное приложение, чтобы выбрать идеальный вариант. Если вы сомневаетесь, поработайте с Hi-Watt, чтобы найти, какой вариант датчика предложит вам надежные показания.

Изучите различия в обычных промышленных приложениях. В то время как термисторы обычно обеспечивают более точное измерение температуры, термопары способны работать в более широком диапазоне температур. Это самые основные различия, но узнайте больше о каждом варианте датчика, чтобы более точно сравнивать считыватели температуры для вашего приложения.

Термисторы NTC

Термисторы, обычно изготавливаемые из спеченных полупроводниковых материалов с отрицательным температурным коэффициентом или NTC, используют смесь оксидов металлов для пропускания тока. Термистор измеряет изменение сопротивления, пропорциональное изменению температуры.

Высокое сопротивление термистора этого типа возникает при низких температурах, а сопротивление уменьшается при повышении температуры. Это позволяет быстро и точно считывать изменения температуры.

Для калибровки сопротивления и температуры термистора NTC требуется бета-формула термистора. После правильной калибровки и линеаризации информацию от этого типа датчика можно использовать в температурных приложениях от -50 до 250 градусов Цельсия.

Применение термисторов

Выберите тип термистора с отрицательным температурным коэффициентом, чтобы узнать о множестве применений этого варианта датчика. Вот лишь несколько стилей сборки зонда, которые вы можете выбрать для своего промышленного применения:

Чип
Диск
Поверхностный монтаж
Стеклянный корпус

Используйте эти датчики для медицинских, аэрокосмических, автомобильных, энергетических и HVAC применений. В большинстве процессов используются термисторы NTC для определения температурных характеристик на основе сопротивления, но эти датчики также можно использовать для измерения информации о напряжении-токе и токе-времени.

Термистор Уотлоу

Какой термисторный датчик выбрать? Если вы заменяете датчик в установке, вам необходимо сопоставить базовое сопротивление и кривую сопротивление-температура предыдущего датчика, что обычно означает использование того же состава термистора.

В противном случае это зависит в первую очередь от окружающей среды и температуры, в которых будет работать датчик. Кривая ВУ должна охватывать ожидаемый диапазон рабочих температур, но подумайте, что важнее: соответствие кривой или совпадение точек, в зависимости от того, насколько широк рабочий диапазон.

Кроме того, датчик должен иметь подходящий корпус, который может вписаться и выдержать установку, чтобы обеспечить максимальную устойчивость — стеклянные корпуса обычно обладают наибольшей устойчивостью. Термисторные датчики также существуют в конфигурациях датчиков для диагностики вместо регулирования.

Для всех нужд промышленных датчиков температуры у Hi-Watt есть подходящий термистор и опыт, чтобы найти его. У нас представлен широкий ассортимент датчиков ведущих брендов, включая Watlow и другие. У нас также есть термопары, ПИД-регуляторы, инфракрасные обогреватели и многое другое. Свяжитесь с нами сегодня для всех ваших потребностей в промышленных электрических нагревателях, мы здесь, чтобы помочь!

Точный и надежный

От пищевой промышленности до автомобильных систем точные и надежные показания температуры имеют большое значение во многих отраслях промышленности для обеспечения бесперебойной работы оборудования, а также безопасности и качества продукции. Компания Hi-Watt, Inc. предлагает широкий выбор промышленных датчиков температуры для любых нужд. Тем не менее, для лучшей точности и чувствительности ответом является термисторный датчик.

Инструмент расчета резисторных/термисторных сетей

Добро пожаловать в веб-инструмент VISHAY для расчета сети резисторов/термисторов. Следующая информация подробно объяснит, почему и как использовать инструмент:

Перейти к программе

Какой пользователь должен ввести

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Зачем использовать этот инструмент вычислений?

Во многих приложениях пользователь должен построить небольшую схему, обеспечивающую тепловое напряжение (напряжение, изменяющееся в зависимости от температуры). Затем это напряжение используется для различных целей:

— Вход аналого-цифрового преобразователя
— Адаптация контрастного напряжения для широкого диапазона температур ЖК-дисплея
— Коррекция напряжения батареи (например, свинцово-кислотные батареи в солнечных установках)
— Напряжение компенсации изменения температуры другого датчика
— Смещение емкость варактора для приложений TCXO или VCTCXO.

Для создания этого напряжения термистор (нелинейный NTC или линейный PTC) можно интегрировать в сеть постоянных резисторов для создания напряжения Vn, которое будет изменяться в одном направлении с температурой.

Схема (левая) на рис. nr1 будет производить уменьшение напряжения Vn с температурой (если термистор представляет собой NTC) или увеличение с температурой (если термистор представляет собой линейный PTC, кодируемый как TFPT в VISHAY). Другая схема (справа) будет выполнять противоположное действие. Будет ли использоваться линейный PTC или NTC, зависит от требуемого изменения напряжения (линейные PTC имеют температурный коэффициент около 0,4 %, в то время как NTC в 10 раз более чувствительны)

Этот веб-инструмент определяет наилучшие значения сети с фиксированным резистором/термистором (NTC или TFPT), чтобы соответствовать заданному требуемому изменению напряжения/температуры, а также для различных целей.

P/N предоставляются с учетом выбранного механического исполнения (сквозное отверстие или SMD для термисторов или исключительно SMD для постоянных резисторов).

Рисунок №1

Перейти к программе

Что должен ввести пользователь

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Как пользоваться этим вычислительным инструментом:

Ввод этой программы обычно представляет собой необходимые данные, полученные из условий применения. Пользователь должен будет ввести:

— Напряжение питания Vcc (максимальное при 20 В)

— Так называемый минимальный средний ток : Поскольку сопротивление термистора может изменяться в широком диапазоне, ток, протекающий через контур может изменяться с коэффициентом 10 или 100. Выбирая это значение, вы гарантируете, что во всем диапазоне температур будет обеспечено такое среднее значение. Например, если вы имеете дело с приложением, где потребление тока должно быть низким, вы сможете выбрать минимально возможный ток (10 мкА), чтобы сохранить срок службы вашего устройства (дистанционная батарея для пожарного извещателя). Наоборот, если вы не хотите использовать высокие значения сопротивления и возможные индукционные напряжения, вы можете выбрать макс. возможный ток (1 мА)

— Требуемое изменение напряжения в зависимости от температуры: необходимо минимум 3 точки, максимально возможно 10 точек. Значения температуры (в °C) необходимо вводить в порядке возрастания. Соответствующие значения напряжения должны либо увеличиваться, либо уменьшаться с температурой. Минимальное напряжение должно быть выше 5 % напряжения питания Vcc, а максимальное напряжение должно быть ниже 95 % Vcc

— Тогда требуемые характеристики термистора:

Во-первых, его механическая конфигурация: предоставляется выбор между сквозным отверстием и различными корпусами SMD, доступными в VISHAY
Вы можете выбрать допуск R25 на данном этапе, но изменить его позже.
Затем проверяется самонагрев: эта опция связана с «минимальным средним током»: поскольку общий ток определен, уже существуют некоторые ограничения на самонагрев термистора. Часть тока (но не вся) пройдет через термистор и, таким образом, нагреет его за счет эффекта Джоуля. Возможные варианты автоматически адаптируются к значению тока. Остается одна возможность выбрать вариант «пренебречь самонагревом», например, в случае, когда корпус термистора находится в теплопроводящей смазке, в корпусе, контактирующем с водой, или в любых условиях, позволяющих терморезисторному элементу рассеивать большую мощность. . Если выбранное исполнение представляет собой автономный SMD 0402, не выбирайте этот параметр.

— В качестве последнего входа в проект, характеристики сети постоянных резисторов: мы решили ограничить выбор постоянных резисторов высокостабильной тонкопленочной линией SMD серии TNPW. Представлены только высокоточные допуски 0,1 и 0,5%. Вы можете выбрать желаемый температурный коэффициент и выбор значений в E-серии. Таким образом, вместо получения только R-значений вы получите оптимизированный набор реальных P/N.

Перейти к программе

Что должен ввести пользователь

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Каков результат вычислительного инструмента?

— Конфигурация схемы, позволяющая генерировать тепловое напряжение, максимально приближенное к вашему приложению.
— Вы получаете полный набор стандартизированных значений R вместе с их P/N.
— Если какие-то постоянные резисторы лишние, будет пометка, что тот или иной постоянный резистор не нужен.

Отказ от ответственности

Любая информация, вычисления или результаты, сгенерированные программой или иным образом доступные из программы или через нее, предоставляются и используются на усмотрение и риск клиента. Vishay Intertechnology, Inc., ее аффилированные лица, агенты и сотрудники, а также все лица, действующие от ее или их имени (совместно именуемые «Vishay»), не несут никакой ответственности или ответственности в результате использования клиентом программы или любой такой информации, расчетов. или результаты. Vishay отказывается от какой-либо ответственности за любые ошибки, неточности или неполноту, содержащуюся в любой таблице данных или в любой другой информации, касающейся любого продукта или вычислений, полученных в результате использования веб-инструмента. Пользователям запрещается изменять, реконструировать, декомпилировать или дизассемблировать части объектного кода этого программного обеспечения.

ВСЕ ПРОДУКТЫ, СПЕЦИФИКАЦИИ И ДАННЫЕ МОГУТ ИЗМЕНЯТЬСЯ БЕЗ УВЕДОМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ, ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ, КОНСТРУКЦИИ ИЛИ ИНЫМ ОБРАЗОМ.

Vishay не дает никаких гарантий, заявлений или гарантий относительно пригодности вычислений или продуктов для какой-либо конкретной цели или непрерывного производства любого продукта. В максимальной степени, разрешенной применимым законодательством, Vishay отказывается от (i) любой и всей ответственности, возникающей в связи с применением или использованием любого продукта или вычисления, (ii) любой и всей ответственности, включая, помимо прочего, особые, косвенные или случайные убытки, и (iii) любые и все подразумеваемые гарантии, включая гарантии пригодности для конкретной цели, ненарушения прав и товарной пригодности.

Заявления о пригодности продуктов или вычислений для определенных типов приложений основаны на знании Vishay типичных требований, которые часто предъявляются к продуктам Vishay в общих приложениях. Такие заявления не являются обязывающими заявлениями о пригодности продуктов или вычислений для конкретного приложения. Клиент несет ответственность за подтверждение того, что конкретный продукт со свойствами, описанными в спецификации продукта, подходит для использования в конкретном приложении. Параметры, представленные в таблицах данных и/или спецификациях и примечаниях по применению, могут различаться в зависимости от приложений, и производительность может меняться со временем. Все рабочие параметры, включая типичные параметры, и расчеты веб-инструментов должны быть проверены для каждого приложения клиента техническими экспертами клиента. Спецификации продукта не расширяют и не изменяют каким-либо иным образом условия покупки Vishay, включая, помимо прочего, изложенную в них гарантию.

За исключением случаев, когда это прямо указано в письменной форме, продукты Vishay и вычисления веб-инструментов не предназначены для использования в медицинских, спасательных или поддерживающих жизнь приложениях или для любых других приложений, в которых сбой продукта Vishay может привести к травмам. или смерть. Клиенты, использующие или продающие продукты Vishay, явно не предназначенные для использования в таких приложениях, делают это на свой страх и риск. Пожалуйста, свяжитесь с авторизованным персоналом Vishay, чтобы получить письменные условия относительно продуктов, предназначенных для таких применений.

Никакие лицензии, явно выраженные или подразумеваемые, посредством эстоппеля или иным образом, на какие-либо права интеллектуальной собственности не предоставляются ни этим документом, ни каким-либо поведением Vishay. Названия продуктов и маркировка, указанные здесь, могут быть товарными знаками соответствующих владельцев.

Определение термистора, символ и типы

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

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

В постоянных или переменных резисторах, если мы вручную установить сопротивление как постоянное, сопротивление изменяется незначительно при повышении или понижении температуры. Однако, по используя специальный тип резистора, мы можем быстро изменить сопротивление резистора при изменении температуры. Этот специальный тип резистора называется термистором.

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

Термистор определение

Термистор – это тип резистора, сопротивление быстро изменяется при небольшом изменении температуры. Другими словами, это тип резистора, в котором изменяется протекание электрического тока быстро при небольшом изменении температуры. Слово «термистор» образовано от сочетания слов «тепловой» и «резистор».

Термистор символ

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

Типы термисторов

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

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Сопротивление NTC (Отрицательный Температурный коэффициент) термисторов уменьшается с увеличением температура. Другими словами, электрический ток течет через термисторы NTC (отрицательный температурный коэффициент) увеличивается с повышением температуры.

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

В термисторах NTC носители заряда генерируются в процессе легирования. Из-за этого процесса допинга образуется большое количество носителей заряда.

При незначительном повышении температуры большое количество носителей заряда (свободный электроны) сталкивается с валентным электроны других атомов и обеспечивает их достаточной энергией. Валентные электроны, набравшие достаточную энергию, разорвутся. связь с родительским атомом и свободно перемещается с одного места в другое место. Электроны, которые свободно перемещаются из одного места в другое место называются свободными электронами. Эти электроны нести электрический ток, перемещаясь из одного места в другое место. Валентный электрон, который становится свободным электрон снова столкнется с другими валентными электронами и делает их свободными.

Аналогично, небольшое повышение температуры производит миллионы свободных электронов. Больше свободных электронов или носители заряда означает больше электрического тока. Таким образом, небольшая повышение температуры быстро снижает сопротивление Термистор NTC и допускает большое количество электрического тока.

Сопротивление положительной температуре Коэффициент полезного действия (PTC) термисторов увеличивается с увеличением температура. Большая часть положительного температурного коэффициента (PTC) термисторы изготовлены из легированной поликристаллической керамики. Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) также называемые позисторами.

История термисторов

Первый NTC (отрицательная температура Содействующий) термистор был открыт Майклом Фарадеем. в 1833 году. Майкл Фарадей заметил, что сопротивление серебра содержание сульфида быстро уменьшалось при повышении температуры.

Преимущества и недостатки термисторов

Преимущества термисторов

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

Недостатки термисторов

Термисторы не подходят для широкого рабочего диапазона
Характеристики сопротивления в зависимости от температуры нелинейный.

Приложения термисторов

Термисторы используются в медицинском оборудовании
Термисторы используются в горячих концах 3D-принтеров.
Термисторы используются в бытовых приборах, таких как духовки, волосы сушилки, тостеры, холодильники и т.п.
Современные кофеварки используют термисторы для точного измерения и контролировать температуру воды.
Термисторы используются в компьютерах.
Термисторы используются в качестве датчиков температуры.
Термисторы используются в качестве ограничителя пускового тока.

Термисторы

Термистор представляет собой нелинейный датчик температуры сопротивления, изготовленный из полупроводникового материала. Каждый конкретный термистор имеет свою уникальную характеристику зависимости сопротивления от температуры.

Существует два основных типа термисторов. Тип с положительным температурным коэффициентом (PTC) имеет сопротивление, которое увеличивается с повышением температуры. Термистор PTC имеет резкое возрастание сопротивления, когда температура достигает «колена» или точки переключения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) имеет сопротивление, уменьшающееся с повышением температуры. Термисторы типа PTC поставляются с линейкой продукции U.S. MOTORS ^®.

Модуль управления должен использоваться с термисторами. Модуль управления обычно представляет собой твердотельное устройство с внешним возбуждением, которое измеряет сопротивление термистора и переключает контакты, когда входное сопротивление термистора превышает установленное значение сопротивления.

Температура срабатывания термистора определяет температуру, при которой сопротивление термистора достигает очень высокого значения, вызывая срабатывание контроллера. Доступны термисторы с различными температурами срабатывания. Каждый термистор имеет одну предустановленную нерегулируемую точку переключения.

Мы привезем все шесть (6) выводов, если не указано иное.

Термисторы имеют ряд преимуществ перед термометрами сопротивления, термопарами и термостатами. Как и термостаты, термисторы имеют предустановленную точку переключения с защитой от несанкционированного доступа, с сбросом только после остывания двигателя. Благодаря небольшому размеру и конструкции радиатора они имеют быстрое время отклика. В двигателях с кашеобразной обмоткой, не имеющих ротора, термисторы могут обеспечить защиту от блокировки ротора. Кроме того, поскольку контроллер срабатывает при высоком сопротивлении, допустимы колебания сопротивления из-за длинных проводов. Эта функция позволяет использовать один контроллер для нескольких точек измерения температуры.

Выбор

Если иное не указано в заказе, будет поставлено три (3) термистора.

Типы термисторов:

Siemens B59100M , термисторы PTC должны подключаться последовательно. До шести (6) термисторов Siemens можно подключить последовательно без ложного срабатывания контроллера. Наша стандартная процедура заключается в последовательной установке трех (3) термисторов и выводе всех шести (6) выводов, выполняя последовательное соединение в выходной коробке. Для заказов в Канаде три термистора подключаются последовательно внутри двигателя, и два (2) провода выводятся наружу. Просим указывать эту конфигурацию при заказе. Стандартный контроллер Siemens представляет собой модуль управления расцепителем 3UN. Модуль управления имеет один нормально разомкнутый и один нормально замкнутый контакт.

Таблица 1: ТАБЛИЦА ВЫБОРА ТЕРМИСТОРОВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ФАКТОР

1,0

1,15 — UP

НАЗНАЧЕНИЕ

СИГНАЛИЗАЦИЯ

ВЫКЛЮЧЕНИЕ

СИГНАЛИЗАЦИЯ

ВЫКЛЮЧЕНИЕ

КЛАСС ТЕМП.
Навигация по записям
Типы сетей интернет. Типы компьютерных сетей и их особенности: от локальных до глобальных
Заземление в сетях с изолированной нейтралью. Изолированная нейтраль в электрических сетях: особенности, преимущества и недостатки
Похожие записи

21.11.2024 0
Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

19.11.2024 0
Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

19.11.2024 0
Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Карта сайта
© M-Gen