Принцип работы терморезистора и что такое термосопротивление

Термодатчик относится к числу наиболее часто используемых устройств. Его основное предназначение заключается в том, чтобы воспринимать температуру и преобразовывать ее в сигнал. Существует много разных типов датчиков. Наиболее распространенными из них являются термопара и терморезистор.

Виды термодатчиков

Обнаружение и измерение температуры – очень важная деятельность, имеет множество применений: от простого домохозяйства до промышленного. Термодатчик – это устройство, которое собирает данные о температуре и отображает их в понятном для человека формате. Рынок температурного зондирования демонстрирует непрерывный рост из-за его потребности в исследованиях и разработках в полупроводниковой и химической промышленностях.

Термодатчики в основном бывают двух типов:

• Контактные. Это термопары, заполненные системные термометры, термодатчики и биметаллические термометры;
• Бесконтактные датчики. Это инфракрасные устройства, имеют широкие возможности в секторе обороны из-за их способности обнаруживать тепловую мощность излучения оптических и инфракрасных лучей, излучаемых жидкостями и газами.

Термопара (биметаллическое устройство) состоит из двух разных видов проводов (или даже скрученных) вместе. Принцип действия термопары основан на том, что скорости, с которыми расширяются два металла, между собой отличаются. Один металл расширяется больше, чем другой, и начинает изгибаться вокруг металла, который не расширяется.

Терморезистор – это своего рода резистор, сопротивление которого определяется его температурой. Последний обычно используют до 100 ° C, тогда как термопара предназначена для более высоких температур и не так точна. Схемы с использованием термопар обеспечивают милливольтные выходы, в то время как термисторные схемы – высокое выходное напряжение.

Важно! Основное достоинство терморезисторов заключается в том, что они дешевле термопар. Их можно купить буквально за гроши, и они просты в использовании.

Терморезисторы обычно чувствительны и имеют разное термосопротивление. В ненагретом проводнике атомы, составляющие материал, имеют тенденцию располагаться в правильном порядке, образуя длинные ряды. При нагревании полупроводника увеличивается количество активных носителей заряда. Чем больше доступных носителей заряда, тем большей проводимостью обладает материал.

Кривая сопротивления и температуры всегда показывает нелинейную характеристику. Терморезистор лучше всего работает в температурном диапазоне от -90 до 130 градусов по Цельсию.

Важно! Принцип работы терморезистора основан на базовой корреляции между металлами и температурой. Они изготавливаются из полупроводниковых соединений, таких как сульфиды, оксиды, силикаты, никель, марганец, железо, медь и т. д., могут ощущать даже небольшое температурное изменение.

Электрон, подталкиваемый приложенным электрическим полем, может перемещаться на относительно большие расстояния до столкновения с атомом. Столкновение замедляет его перемещение, поэтому электрическое «сопротивление» будет снижаться. При более высокой температуре атомы больше смещаются, и когда конкретный атом несколько отклоняется от своего обычного «припаркованного» положения, он, скорее всего, столкнется с проходящим электроном. Это «замедление» проявляется в виде увеличения электрического сопротивления.

Для информации. Когда материал охлаждается, электроны оседают на самые низкие валентные оболочки, становятся невозбужденными и, соответственно, меньше двигаются. При этом сопротивление движению электронов от одного потенциала к другому падает. По мере увеличения температуры металла сопротивление металла потоку электронов увеличивается.

По своей природе терморезисторы являются аналоговыми и делятся на два вида:

• металлические (позисторы),
• полупроводниковые (термисторы).

Позисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к этим устройствам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен обладать высоким ТКС.

Для таких требований подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Практически широко применяются медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное применение, не более 180 градусов.

Позисторы PTC предназначены для ограничения тока при нагревании от более высокой рассеиваемой мощности. Поэтому их размещают последовательно в цепь переменного тока, чтобы уменьшить ток. Они (буквально любой из них) становятся горячими от слишком большого тока. Эти приспособления используют в устройстве защиты цепи, таком как предохранитель, в качестве таймера в схеме размагничивания катушек ЭЛТ-мониторов.

Для информации. Что такое позистор? Прибор, электрическое сопротивление которого растет в зависимости от его температуры, называется позистором (PTC).

Примеры позисторов

Термисторы

Устройство с отрицательным температурным коэффициентом (это когда, чем выше температура, тем ниже сопротивление) называется терморезистором NTC.

Для информации. Все полупроводники имеют меняющееся сопротивление по мере увеличения или уменьшения температуры. В этом проявляется их сверхчувствительность.

Характеристики и обозначение термистора

Термисторы NTC широко используются в качестве ограничителей пускового тока, самонастраивающихся сверхтоковых защит и саморегулируемых нагревательных элементов. Обычно эти приборы устанавливаются параллельно в цепь переменного тока.

Их можно встретить повсюду: в автомобилях, самолетах, кондиционерах, компьютерах, медицинском оборудовании, инкубаторах, фенах, электрических розетках, цифровых термостатах, переносных обогревателях, холодильниках, печах, плитах и других всевозможных приборах.

Термистор используется в мостовых цепях.

Терморезисторы используют в батареях зарядки. Их основными характеристиками являются:

1. Высокая чувствительность, температурный коэффициент сопротивления в 10-100 раз больше, чем у металла;
2. Широкий диапазон рабочих температур;
3. Малый размер;
4. Простота использования, значение сопротивления может быть выбрано между 0,1 ~ 100 кОм;
5. Хорошая стабильность;
6. Сильная перегрузка.

Качество прибора измеряется с точки зрения стандартных характеристик, таких как время отклика, точность, неприхотливость при изменениях других физических факторов окружающей среды. Срок службы и диапазон измерений – это еще несколько важных характеристик, которые необходимо учитывать при рассмотрении использования.

Компактные терморезисторы

Термисторы не очень дорогостоящие и могут быть легко доступны. Они обеспечивают быстрый ответ и надежны в использовании. Ниже приведены примеры применения устройств.

Термодатчик воздуха

Автомобильный термодатчик – это и есть терморезистор NTC, который сам по себе является очень точным при правильной калибровке. Прибор обычно расположен за решеткой или бампером автомобиля и должен быть очень точным, так как используется для определения точки отключения автоматических систем климат-контроля.  Последние регулируются с шагом в 1 градус.

Температурный датчик

Автомобильный термодатчик

Терморезистор встраивается в обмотку двигателя. Обычно этот датчик подключается к реле температуры (контроллеру) для обеспечения «Автоматической температурной защиты». Когда температура двигателя превышает заданное значение, установленное в реле, двигатель автоматически выключается. Для менее критического применения он используется для срабатывания сигнализации о температурном превышении с индикацией.

Датчик пожара

Можно сделать свое собственное противопожарное устройство. Собрать схему из термистора или биметаллических полосок, позаимствованных из пускателя. Тем самым можно вызвать тревогу, основанную на действии самодельного термодатчика.

Дымовой извещатель

В электронике всегда приходится что-то измерять, например, температуру. С этой задачей лучше всего справляется  терморезистор  – электронный компонент на основе полупроводников. Прибор обнаруживает изменение физического количества и преобразуется в электрическое количество. Они являются своего рода мерой растущего сопротивления выходного сигнала. Существует две разновидности приборов: у позисторов с ростом температуры растет и сопротивление, а у термисторов оно наоборот падает. Это противоположные по действию и одинаковые по принципу работы элементы.

1. Назначение. Типы терморезисторов

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

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

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

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

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

2. Металлические терморезисторы

Сопротивление металлического проводника R зависит от температуры:

(1)

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

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

Определим относительное изменение сопротивления проводника при его нагреве. Пусть сначала проводник находился при начальной температуре

(2)

Известно, что функцию вида e^x можно разложить в степенной ряд:

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

(3)

Выразим сопротивление при температуре

(4)

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

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

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

(5)

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

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

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

Таблица 1. Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры

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

Рис. 1. Платиновый термометр сопротивления

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

Курсовой проект

По теме: «Устройство терморегулятора и его виды»

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Расчет заданной конструкции

2.1 Расчет резистивного моста

2.2 Расчет дифференциального включения ОУ

2.3 Расчет неинвертирующего включения

2.4 Силовая часть

Выводы

Список литературы

Приложение

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

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

Функция преобразования медного терморезистора линейна:

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

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

Функция преобразования платинового терморезистора:

R_t = R₀ (1+a (T₁ — T₀)) (2)

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

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

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

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

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

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

Рисунок 1 -Платиновые терморезисторы стандарта DIN EN60751 class B.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Краткие характеристики платиновых термодатчиков представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Краткие характеристики платинового термодатчика.

* Характеристики указаны без учета присоединенных сигнальных проводов.

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

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

Для упрощения расчетов положим:

Сопротивление платинового датчика при 0 t⁰ С равно 1 кОм.

Мост сбалансирован, т.е. R₁= R₂=1 кОм и R_{3 (t)} = R₄=1кОм.

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

тогда при I₀=30 мА, получим:

R₁=R₂, следовательно:

Отсюда

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

В условия сбалансированного моста I₁=I₂, тогда по 1 — му закону Кирхгофа I_общ= I₁+I₂, следовательно I_общ=2 I₁, I₁= I_общ/2=7,5 мА. Тогда U_{R3 (t)} =7.5В.

В общем случае имеем:

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

где применяют и с какой целью используют

Ремонтируя бытовую технику, новички в электрике часто открывают для себя большое количество деталей, о которых они не знали. К таким элементам относится и терморезистор, регулирующий сопротивление с помощью температур.

Терморезистор – это компонент с полупроводниками, в которых от температуры изменяется сопротивление.  Такую деталь можно найти в самых разных приборах, например, в системе тёплого пола или в ограничителях пусковых токов.

Сегодня рассмотрим, как именно работает этот элемент электрических приборов.

Как устроен терморезистор

Приборы, о которых мы рассказываем сегодня – это компоненты платы, контролирующие значение сопротивления в зависимости от температур. От выбора вида резистора зависит, повышенным или пониженным будет сопротивление.

Существует несколько компонентов, применяемых в качестве резисторов конструкции:

1. NTC. Терморезистор с отрицательными температурными коэффициентами. Иначе говоря, с отрицательным сопротивлением. «Термистор» – так называют данный вид моделей.
2.  PTC. Терморезистор с положительными температурными коэффициентами. То же, что и первая модель, но в обратном функционировании. Называют «позисторами».

При этом необходимо помнить, что сопротивление зависимо от температуры. Именно оно задаёт значение сопротивления в электричестве.

Благодаря этому можно понять, как изменяются Омы в зависимости от изменения температуры. Стандартные резисторы температуру повышают, значит, они являются положительными устройствами второго типа.

Существуют иные классификации компонента. Например, по температуре:

1. Низкотемпературный терморезистор.
2. Среднетемпературный терморезистор.
3. Высокотемпературный терморезистор.

Изделие (в частности, его корпус) тоже сделано из разных материалов. Встречаются пластиковые, стеклянные, металлические и керамические устройства. На схемах цепей терморезистор похож на обычный резистор, только перечёркнутый насквозь.

Так может быть обозначен любой резистор, при этом значения сопротивлений в них будет изменяться от воздействия температуры в пространстве. Маленькой Т обозначена температура.

Ключевыми параметрами терморезистора являются:

1. При двадцати пяти градусах Цельсия сопротивление номинально;
2.  Каково максимальное значение тока и мощности рассеяния;
3. Периоды температуры в процессе работы;
4. Коэффициент сопротивления при разных температурах.

 Обратите внимание на интересный факт. Данное устройство изобрёл Самюель Рубен в первой половине двадцатого века.

Терморезисторы с отрицательными коэффициентами

Рассмотрим приборы первого вида, о котором мы упоминали выше. У термических резисторов данного типа в зависимости от нагрева сопротивлением падает.  Данный вид резисторов создают из полупроводника. Когда температура повышается, скопления носителей зарядов перемещаются в те места, которые обладают наибольшей проходимостью.

Существуют бета-коэффициенты. Благодаря этому значению можно измерить температуру и усреднить сопротивление посредством микроконтроллера. Существуют уравнения, благодаря которым можно приблизить кривую к нужным параметрам.

Данный вид терморезисторов часто задействуют в устройствах с изменениями температур от двадцати пяти то двухсот градусов. Второй вид может функционировать при шестистах градусах.

Применение и виды

С помощью данного вида терморезисторов с отрицательным сопротивлением можно ограничивать пусковые токи на электрических двигателях. Кроме того, с их помощью можно защищать литиевые аккумуляторы и блоки питания, чтобы уменьшать зарядные токи на входном фильтре.

Наличие цветов, форм, размеров элемента могут различаться. Встречаются зелёные, чёрные и синие терморезисторы с отрицательными значениями.

Чаще всего такой резистор можно увидеть в электрических двигателях, поскольку ограничивать пусковой ток благодаря этому элементу очень просто. Данная часть может употребить значительное количества тока, намного больше номинальных значений его вероятного потребления.

Если резистор недостаточно горячий с большим сопротивлением, можно включить двигатель, при этом сила тока будет ограничена сопротивлением элемента. Часть со временем нагреется, после чего двигатель начнёт работать. При этом в стадии наибольшего нагрева сопротивление должно почти ровняться значению ноля.

Если элемент не успеет остыть к повторному запуску, ограничения не будет. Иногда такой элемент используют в качестве защитной части для лампочек накаливания.

Косвенный нагрев – это нагрев от внешних источников тепловыделения. В этом случае резистор применяют для нахождения значений температуры. При этом у данного вида резисторов отсутствуют полярности. Их можно задействовать при постоянном и переменном токе.

Маркирование

Данные элементы могут обозначаться буквами и цветом (куда входят круги, кольца и полюса). Маркирование буквами может быть самым разнообразным в своих обозначениях.

Как мы уже говорили, в электрических двигателях резисторы ограничивают пусковой ток.  Цифра пять в данной маркировке означает Омы, присутствующие при двадцати пяти градусах. Двадцать обозначает диаметр, рассеивающий мощность.

Поскольку маркировок достаточно много, тщательно проверяйте, правильно ли вы расшифровали все буквы и цифры. Обычно для каждого элементы есть свои документы, по которым можно уточнить параметры части платы.

Приборы с положительным коэффициентом

Далее рассмотрим второй вид приборов, о котором мы упоминали в статье. Он противоположен первому. В процессе нагрева у данных элементов сопротивление повышается. Данный вид резисторов изготовлен из титаната бария.

От участка, в котором расположен резистор данного вида, зависит продуктивность его работы:

1. Линейные участки применяют для замера температур.
2. Участки нисходящие задействуют для измерения электромагнитных импульсов и запуска некоторых элементов.

Применение

Данный вид находится в широком диапазоне использования. Многие схемы защиты приборов от повышения и понижения температур, а иногда и для измерения температуры, обнаруживают в наличии данный вид терморезисторов. К примерам включения в цепи относятся по следующим функциям:

•  Защита электрических двигателей. Установив прибор на обмотки двигателя (в двигатель с одной скоростью и тремя фазами нужно три, в двигателях с двумя – шесть и так далее), данные резисторы могут предотвратить перегрев и сгорание обмоток, если ротор будет заклинен или система сломается. Резистор используют как датчик, который подключён ко всему остальному устройству. При повышенном сопротивлении предупреждающий сигнал передаются на контролирующий элемент, и электродвигатель автоматически гасится.
• Безопасность обмоток некоторых элементов от перегрева и перегрузки устройств. Обычно идёт после первичных обмоток в схемах.

• Для предупреждения размагничивания кинескопов в некоторых телевизорах. Данная деталь в телевизорах часто ломается, поэтому резистор поможет избежать этого и предотвратит ремонт.
•  Используют для нагрева в пистолете с клеем. Иногда в качестве подогревателей для карбюраторов машин, как на следующей фотографии.

Элементы, о которых мы говорили в статье, представляют собой группу элементов. С помощью температуры они могут подавать сигналы в цепь, наблюдая падение или повышение значений напряжения и силы тока в сети.

Иногда они сами элемент регулировки, в зависимости от своих параметров. Данные части конструкции могут использовать как специалисты, так и новички в электрике.

Это ключевые моменты, которые следует знать о резисторах. Сопротивление и температура в этих элементах неразрывно связаны между собой. Не бойтесь использовать этот элемент в платах своих устройств: именно благодаря данным резисторам Ваши устройства будут обладать дополнительной защитой от перегрева и неожиданных поломок!

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.

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

Пример цветовой кодировки РТС термисторов в зависимости от температуры

Ремонт терморезисторов кондиционера

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

Причины поломок терморезисторов

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

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

Какие терморезисторы стоят в кондиционере

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

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

Терморезисторы. Классы точности терморезистора — презентация онлайн

1. Терморезисторы

2. Терморезисторы

3. Терморезисторы

4. Металлы ,использующиеся в терморезисторах

5. Виды терморезисторов

6. «Свободная от напряжения спираль» (Strain-free)

7. Полая конструкция «hollow annulus».

8. Пленочные чувствительные элементы типа “thin-film” 

9. Платиновая спираль в стеклянной изоляции. 

10. Классы точности терморезистора

11. Сборка термометра сопротивления 

12. Вывод

13. Спасибо за внимание!

типов термисторов | Variohm EuroSensor

Термисторы являются частью нашего температурного диапазона продуктов; они очень маленькие по размеру и позволяют точно измерять температуру.

Существуют разные типы термисторов, которые подходят для разных областей применения.

Термисторы NTC и PTC

Два основных типа термисторов — это NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент).Термисторы измеряют температуру с помощью сопротивления.

С термистором NTC при повышении температуры сопротивление уменьшается, а при понижении температуры сопротивление увеличивается. Термисторы NTC являются наиболее распространенными типами термисторов. С термистором PTC; температура будет увеличиваться и уменьшаться с увеличением сопротивления.

Термисторы других типов

Сопротивление

Термисторы часто описываются с использованием значения их сопротивления; например термистор 10K или термистор 5K и т. д.Это число представляет значение сопротивления в Ом. Мы отображаем термисторы на нашем веб-сайте по значению сопротивления, поскольку это обычная функция, позволяющая определить, какой термистор лучше всего подходит для применения.

Осевое, радиальное или со стружкой

имеют разные стили; наиболее распространены два радиальных или осевых. У радиальных термисторов оба провода выходят из бортика в одном направлении. Осевые термисторы имеют один провод, выходящий сверху, а другой — снизу, с буртиком термистора посередине.У микросхем термисторов нет выводов.

Стекло или эпоксидная смола

Шарики термисторов обычно изготавливаются из стекла или эпоксидной смолы. Эпоксидные термисторы больше подходят для более низких температур, тогда как стеклянные термисторы обычно используются для более высоких температур.

Приложения для термисторов

Термисторы имеют небольшой размер, высокую точность и, как правило, очень хорошее соотношение цены и качества. Они широко используются для измерения температуры.Некоторые отрасли промышленности, которые используют термисторы:

• Применение в медицине
• Аэрокосмические приложения
• Применение в автомобильной промышленности
• Экологический мониторинг

Для получения дополнительной информации о термисторах или если у вас есть какие-либо вопросы по вышеуказанному, свяжитесь с нами 01327 351004 или [email protected]

THERMISTOR BASICS — длинноволновая электроника

Диапазон температур: Приблизительный общий диапазон температур, в котором может использоваться датчик определенного типа.В заданном диапазоне температур одни датчики работают лучше, чем другие.

Относительная стоимость: Относительная стоимость при сравнении этих датчиков друг с другом. Например, термисторы недороги по сравнению с RTD, отчасти потому, что предпочтительным материалом для RTD является платина.

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

Стабильность: Способность контроллера поддерживать постоянную температуру на основе обратной связи по температуре датчика.

Чувствительность: Степень реакции на изменение температуры.

Какие формы термисторов доступны?

бывают разных форм — диск, микросхема, бусинка или стержень, и могут быть установлены на поверхности или встроены в систему. Они могут быть залиты эпоксидной смолой, стеклом, обожженным фенолом или окрашены.Наилучшая форма часто зависит от контролируемого материала, например твердого вещества, жидкости или газа.

Например, шариковый термистор идеально подходит для встраивания в устройство, а стержень, диск или цилиндрическая головка лучше всего подходят для оптических поверхностей. Чип термистора обычно устанавливается на печатной плате (PCB). Существует много, много различных форм термисторов, некоторые из них:

Рисунок 3: Типы термисторов

Выберите форму, которая обеспечивает максимальный контакт поверхности с устройством, температура которого отслеживается.Независимо от типа термистора, подключение к контролируемому устройству должно выполняться с помощью пасты с высокой теплопроводностью или эпоксидного клея. Обычно важно, чтобы эта паста или клей не проводили электричество.

Как термистор работает в управляемой системе?

В основном термистор используется для измерения температуры устройства. В системе с контролируемой температурой термистор — это небольшая, но важная часть более крупной системы. Контроллер температуры контролирует температуру термистора.Затем он сообщает нагревателю или охладителю, когда включать или выключать, чтобы поддерживать температуру датчика.

На схеме ниже, иллюстрирующей пример системы, есть три основных компонента, используемых для регулирования температуры устройства: датчик температуры, регулятор температуры и устройство Пельтье (обозначенное здесь как TEC или термоэлектрический охладитель). Головка датчика прикрепляется к охлаждающей пластине, которая должна поддерживать определенную температуру для охлаждения устройства, а провода присоединяются к контроллеру температуры.Контроллер температуры также имеет электронное соединение с устройством Пельтье, которое нагревает и охлаждает целевое устройство. Радиатор прикреплен к устройству Пельтье для отвода тепла.

Рисунок 4: Система с термисторным управлением
Работа датчика температуры заключается в отправке обратной связи по температуре на контроллер температуры. Через датчик проходит небольшой ток, называемый током смещения, который посылается контроллером температуры.Контроллер не может считывать сопротивление, поэтому он должен преобразовывать изменения сопротивления в изменения напряжения, используя источник тока для подачи тока смещения через термистор для создания управляющего напряжения.

Регулятор температуры — это мозг этой операции. Он берет информацию датчика, сравнивает ее с тем, что необходимо охлаждаемому блоку (так называемая уставка), и регулирует ток через устройство Пельтье, чтобы изменить температуру в соответствии с уставкой.

Расположение термистора в системе влияет как на стабильность, так и на точность системы управления.Для лучшей стабильности термистор необходимо разместить как можно ближе к термоэлектрическому или резистивному нагревателю. Для обеспечения максимальной точности термистор должен располагаться рядом с устройством, требующим регулирования температуры. В идеале термистор встроен в устройство, но его также можно прикрепить с помощью теплопроводящей пасты или клея. Даже если устройство встраивается, воздушные зазоры следует устранять с помощью термопасты или клея.

На рисунке ниже показаны два термистора, один из которых подключен непосредственно к устройству, а другой удален или удален от устройства.Если датчик расположен слишком далеко от устройства, время теплового запаздывания значительно снижает точность измерения температуры, а размещение термистора слишком далеко от устройства Пельтье снижает стабильность.

Рисунок 5: Размещение термистора

На следующем рисунке график показывает разницу в показаниях температуры, снятых обоими термисторами. Термистор, прикрепленный к устройству, быстро реагировал на изменение тепловой нагрузки и регистрировал точные температуры.Удаленный термистор тоже среагировал, но не так быстро. Что еще более важно, показания отклоняются чуть более чем на полградуса. Эта разница может быть очень значительной, когда требуются точные температуры.

Рисунок 6: График отклика положения термистора

После выбора размещения датчика необходимо настроить остальную часть системы. Это включает определение сопротивления базового термистора, тока смещения для датчика и заданной температуры нагрузки на контроллере температуры.

Какое сопротивление термистора и ток смещения следует использовать?

классифицируются по величине сопротивления, измеренной при комнатной температуре, которая считается 25 ° C. Устройство, температуру которого необходимо поддерживать, имеет определенные технические характеристики для оптимального использования, определенные производителем. Их необходимо определить перед выбором датчика. Поэтому важно знать следующее:

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

Поскольку термисторы являются нелинейными, что означает, что зависимости температуры от сопротивления отображаются на графике в виде кривой, а не прямой линии, очень высокие или очень низкие температуры не регистрируются правильно. Например, при очень небольших изменениях очень высоких температур будут регистрироваться незначительные изменения сопротивления, что не приведет к точным изменениям напряжения.

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

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

Рисунок 7: Таблица выбора термистора

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

Каковы верхний и нижний пределы напряжения на входе датчика терморегулятора?
Пределы напряжения обратной связи датчика с регулятором температуры указываются производителем.В идеале следует выбрать комбинацию термистора и тока смещения, которая обеспечивает напряжение в пределах диапазона, разрешенного регулятором температуры.

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

В = I _{Смещение} x R

Где:
В — напряжение в вольтах (В)
I _BIAS — ток в амперах или амперах (A)
I _BIAS означает постоянный ток
R — сопротивление в Ом (Ом)

Контроллер вырабатывает ток смещения для преобразования сопротивления термистора в измеряемое напряжение.Контроллер будет принимать только определенный диапазон напряжения. Например, если диапазон контроллера составляет от 0 до 5 В, напряжение термистора должно быть не ниже 0,25 В, чтобы электрические шумы нижнего уровня не мешали считыванию, и не выше 5 В для считывания.

Предположим, что используется вышеупомянутый контроллер и термистор 100 кОм, такой как TCS651 от Wavelength, а температура, которую устройство должно поддерживать, составляет 20 ° C. Согласно техническому описанию TCS651, сопротивление составляет 126700 Ом при 20 ° C.Чтобы определить, может ли термистор работать с контроллером, нам нужно знать полезный диапазон токов смещения. Используя закон Ома для определения I _BIAS , мы знаем следующее:

V / R = I _{Смещение}

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

Да, этот термистор будет работать, если ток смещения регулятора температуры может быть установлен в пределах от 2 мкА до 39,5 мкА.

При выборе термистора и тока смещения лучше всего выбирать такой, при котором развиваемое напряжение находится в середине диапазона.На входе обратной связи контроллера должно подаваться напряжение, которое определяется сопротивлением термистора.

Так как люди легче всего относятся к температуре, сопротивление часто нужно менять на температуру. Наиболее точная модель, используемая для преобразования сопротивления термистора в температуру, называется уравнением Стейнхарта-Харта.

Что такое уравнение Стейнхарта-Харта?

Уравнение Стейнхарта-Харта — это модель, которая была разработана в то время, когда компьютеры не были повсеместными и большинство математических вычислений выполнялось с использованием логарифмических правил и других математических средств, таких как таблицы трансцендентных функций.Уравнение было разработано как простой метод более простого и точного моделирования температур термисторов.

Уравнение Стейнхарта-Харта:

1 / T = A + B (lnR) + C (lnR) 2 + D (lnR) 3 + E (lnR) 4…

Где:
T — температура в Кельвинах (K, Кельвин = Цельсий + 273,15)
R — сопротивление при T, в Ом (Ом)
A, B, C, D и E — коэффициенты Стейнхарта-Харта, которые меняются в зависимости от типа используемого термистора и диапазона измеряемой температуры.
ln — это натуральное бревно, или бревно до основания Napierian 2.7 1828

Члены могут продолжаться бесконечно, но, поскольку ошибка настолько мала, уравнение обрезается после кубического члена, а член в квадрате удаляется, поэтому используется стандартное уравнение Стейнхарта-Харта:

1 / Т = А + В (lnR) + C (lnR) 3

Одно из удовольствий компьютерных программ состоит в том, что уравнения, на решение которых потребовались бы дни, если не недели, выполняются за считанные секунды. Введите «Калькулятор уравнения Стейнхарта-Харта» в любой поисковой системе, и будут возвращены страницы со ссылками на онлайн-калькуляторы.

Как используется уравнение Стейнхарта-Харта?

Это уравнение вычисляет с большей точностью фактическое сопротивление термистора как функцию температуры. Чем более узкий диапазон температур, тем точнее будет расчет сопротивления. Большинство производителей термисторов предоставляют коэффициенты A, B и C для типичного диапазона температур.

Кто такие Стейнхарт и Харт?

Джон С. Стейнхарт и Стэнли Р. Харт впервые разработали и опубликовали уравнение Стейнхарта-Харта в статье под названием «Калибровочные кривые для термисторов» в 1968 году, когда они были исследователями в Институте Карнеги в Вашингтоне.Стейнхарт стал профессором геологии и геофизики и морских исследований в Университете Висконсин-Мэдисон, а Стэнли Р. Харт стал старшим научным сотрудником океанографического института Вудс-Хоул.

Заключение

Термисторы — это терморезисторы, сопротивление которых изменяется при изменении температуры. Они очень чувствительны и реагируют на очень небольшие изменения температуры. Их лучше всего использовать, когда необходимо поддерживать определенную температуру, а также при мониторинге температуры в пределах 50 ° C от окружающей среды.

, как часть системы контроля температуры, являются лучшим способом измерения и контроля нагрева и охлаждения устройства Пельтье. Их способность регулировать с минутными приращениями обеспечивает максимальную общую стабильность системы. Термисторы могут быть встроены или монтированы на поверхности устройства, требующего контроля температуры. В зависимости от типа они могут измерять жидкости, газы или твердые тела.

Wavelength поставляет различные термисторы с шариковыми и цилиндрическими головками. Чтобы просмотреть текущий выбор, щелкните здесь.

Типы различий термисторов, термисторы NTC и PTC

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

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

 R = сопротивление термистора при температуре T (в K)
 R  0  = Сопротивление при заданной температуре T0 (в K)
 β = константа для материала 

  R = R  o  [1 + α (T-T  o )].... (2)