Термистора: принцип действия, схемы и т.д.

принцип действия, схемы и т.д.

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.

Термистор

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термистора

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.

Хотя термисторы выдают такие же точные показания, как и термометры сопротивления, однако, термисторы чаще конструируются для измерений в более узком диапазоне. Например, диапазон измерений термометра сопротивления может быть в пределах от -32°F до 600°F, а термистор будет измерять от -10°F до 200°F. Диапазон измерений для конкретного термистора зависит от размера и типа полупроводникового материала, который в нем используется.

Как термометры, термисторы реагируют на изменения температуры пропорциональным изменением сопротивления, они оба часто используются в мостовых схемах.

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.

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)

5.5. Термисторы

Хермистор – это полупроводниковое термочувствительное сопротивление. При повышении температуры сопротивление тер-мистора резко уменьшается, а следовательно, увеличивается его электропроводность. Устройство некоторых термисторов приведено на рис. 96. Различают стержневые формы термисторов (рис. 96, а, б), сферические / и дисковые 2 (рис. 96, в).

Основное достоинство термисторов – большой температурный коэффициент сопротивления, равный 3-4% на градус (у платины и меди около 0,4% на градус). Малые габариты термисторов обеспечивают их небольшую тепловую инерционность, что важно при измерении сравнительно быстро меняющихся температур.

Термисторы могут быть изготовлены очень небольших размеров для измерения температур в миниатюрных приборах и в малодоступных местах. Обычное сопротивление термисторов, применяемых для измерения температур, составляет от 1 до 5 кОм. При таком значительном сопротивлении результаты измерений не зависят от длины соединительных проводов. Температурный диапазон применения термисторов составляет от -50 до +180 °С. Выпускают термисторы, работающие и до 450 “С. Измерительные схемы с использованием термисторов принципиально Не отличаются от схем с проволочными термометрами сопротивления. Следует учитывать только, что сопротивление термисторов с ростом температуры падает не линейно, а экспоненциально.

Основным параметром термистора является его вольтамперная характеристика (рис. 96, г). У небольших термисторов, имеющих малую тепловую инерцию, кривая U = f(I) имеет хорошо выраженный максимум, за которым следует падение напряжения с увеличением силы тока. При повышении температуры сопротивление термистора падает, а ток, проходящий через него, растет, что приводит к увеличению выделения энергии в Форме теплоты в самом термисторе. При некоторой температуре ток в измерительной схеме может возрасти настолько, что теплота, выделяемая в термисторе, не будет успевать отводиться,

Рис. 96. Устройство термисторов (о, 6, в) и их вольтамперная характеристика (г): а, б: 1 – вещество, обладающее электрическим сопротивлением; 2 – колпачки; 3 – защитный металлический чехол; 4 – стеклянный изолятор

а это приведет к дальнейшему разогреву и возрастанию тока, а следовательно, и увеличению погрешностей в измерении температуры. Поэтому каждый термистор имеет верхний температурный предел применимости. Для выбора рабочего режима тер-мистора снимают его вольтамперную характеристику. В соответствии с полученной характеристикой подбирают параметры измерительной схемы, которые отвечают левому участку кривой до точки максимума. При замене термистора прибор снова калибруют.

Другим недостатком термисторов является систематическое изменение сопротивления со временем и связанная с этим невысокая воспроизводимость показаний. При 100 “С показания термисторов воспроизводятся в интервале ±0,01 °С. Наибольшей стабильностью показаний термисторы обладают в интервал температур от -60 до +100 °С. Когда термистор помешают герметичный защитный чехол, стабильность их показаний возрастает, но при этом увеличивается их инерционность.

При длительном пользовании термистором измеряемая температура с точностью до 1 °С может воспроизводиться лишь при условии периодически повторяемой калибровки.

В качестве полупроводниковых датчиков температуры могут быть использованы также полупроводниковые диоды и транзисторы- При постоянном значении тока, протекающего в прямом управлении через переход транзистора, изменение напряжения на переходе практически линейно меняется с температурой. Датчиками могут быть как германиевые, так и кремниевые транзисторы.

 

К оглавлению

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: принцип работы

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

Термисторы: устройство и принцип работы

Термистор представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Эти устройства изготавливаются в виде полупроводниковых стержней и покрываются защитным слоем эмалевой краски.

Соединение с другими деталями осуществляется с помощью контактных колпачков и выводов, для которых подходит только сухая среда. Для размещения некоторых моделей термисторов используется металлический герметичный корпус. В этом случае они становятся устойчивыми к любым агрессивным воздействиям и могут эксплуатироваться даже при высокой влажности в помещении.

Для того чтобы конструкция устройства была герметичной, применяется стекло и олово. Рабочие качества термисторов улучшаются, когда для оборачивания стержней применяется металлическая фольга. Токоотводы изготавливаются из никелевой проволоки. Номинальные значения сопротивления в различных устройствах находятся в пределах 1-200 кОм, а диапазон температур составляет от -100 до +1290С.

Работа термисторов основана на свойствах отдельных видов проводников, изменять показатели сопротивления под действием различных температур. Основными проводниками, используемыми в этих приборах, является медь и платина в чистом виде. Следует отметить, что значение отрицательного температурного коэффициента термисторов значительно превышает такие же параметры, свойственные обычным металлам.

Применение термисторов

Терморезисторы применяемые в качестве датчиков, могут работать в двух режимах. В первом случае температурный режим зависит лишь от температуры окружающей среды. Значение тока, проходящего через термистор, очень мало и нагревания устройства практически не происходит. Второй режим предполагает нагревание термистора электрическим током, проходящим внутри него. В данном случае значение температуры будет зависеть от различных изменяющихся условий тепловой отдачи. Это может быть плотность газовой среды, окружающей прибор, интенсивность обдува и другие факторы.

Каждый термистор, принцип работы которого основан на снижении сопротивления при повышении температуры, используется в определенных сферах электротехники. Они применяются для измерения и компенсации температуры, в крупных бытовых электроприборах – холодильниках и морозильных камерах, посудомоечных машинах и другой технике. Эти устройства нашли широкое применение в автомобильной электронике. С их помощью измеряется температура охлаждающей жидкости или масла, а также температурные показатели других элементов автомобиля.

В кондиционере термисторы устанавливаются в тепловом распределителе. Кроме того, они используются в качестве датчика слежения за температурой в комнате. С помощью термисторов осуществляется блокировка дверей нагревательных приборов, они устанавливаются в нагреватели теплых полов и в газовые котлы. Терморезисторы применяются, когда нужно определить уровень нестандартных жидкостей, например, жидкого азота. В целом, они получили самое широкое распространение в промышленной электронике.

Термистор | Analog Devices

AD7124-4 – это обладающий низким шумом и малым энергопотреблением, полностью интегрированный аналоговый входной интерфейс для задач прецизионного измерения. Компонент содержит 24-разрядный Σ-Δ аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с низким шумом и может быть сконфигурирован для работы с 4 дифференциальными или 7 несииметричными/псевдодифференциальными входными сигналами. Интегрированный усилительный каскад с малым коэффициентом усиления позволяет подавать слабые сигналы непосредственно на АЦП.

Одно из основных преимуществ AD7124-4 заключается в том, что компонент дает пользователю возможность выбрать один из трех интегрированных режимов энергопотребления. Выбранный режим определяет потребляемый ток, диапазон скоростей обновления выходных данных и среднеквадратическое значение шума. Компонент также имеет несколько вариантов фильтрации, что позволяет пользователю получить максимальную степень свободы проектирования.

AD7124-4 способен поддерживать одновременное подавление помех на частотах 50 Гц и 60 Гц при работе с частотой обновления выходных данных 25 SPS (установление сигнала за один цикл). При понижении частоты обновления можно достичь подавления более 80 дБ.

AD7124-4 обеспечивает наивысшую степень интеграции сигнальной цепочки. Компонент содержит прецизионный, малощумящий источник опорного напряжения с малым дрейфом, а также поддерживает работу с внешним дифференциальным опорным напряжением, которое может быть буферизировано внутреннем буфером. К другим ключевым интегрированным блокам компонента относятся программируемые источники тока возбуждения с малым дрейфом, источники диагностических токов, а также генератор напряжения смещения, который устанавливает синфазное напряжение канала равным AVDD/2. Ключ цепи низкого напряжения питания позволяет пользователям отключать питание мостовых датчиков в интервалах между преобразованиями, гарантируя минимальную потребляемую системой мощность. Компонент также даёт пользователю возможность выбора между внутренним и внешним источником тактового сигнала.

Интегрированный блок управления последовательностью преобразования позволяет пользователю выбирать несколько каналов AD7124-4 для автоматического последовательного преобразования, упрощая обмен данными с компонентом. Одновременно может быть активно до 16 каналов, включая как каналы аналоговых входных сигналов, так и диагностические каналы, например, каналы контроля уровней напряжения питания или опорного напряжения. Эта уникальная особенность позволяет чередовать диагностику с преобразованиями сигналов внешних источников.

AD7124-4 поддерживает независимое конфигурирование каждого отдельного канала. Компонент позволяет реализовать до восьми конфигурационных настроек. Каждая конфигурация включает в себя опции коэффициента усиления, типа фильтра, частоты обновления выходных данных, буферизации и источника опорного напряжения. Пользователь может назначать любую из этих конфигураций любому из каналов в произвольном порядке.

AD7124-4 также обладает обширными возможностями функциональной диагностики, позволяющими повысить устойчивость решения. Они включают в себя проверку данных с использованием контрольной суммы (CRC), проверки сигнальной цепочки и проверки работоспособности последовательного интерфейса. Эти диагностические функции уменьшают число внешних компонентов, необходимых для реализации диагностики, сокращая требуемое пространство на печатной плате, время проектирования и стоимость. Значение доли безопасных отказов (SFF), показанное в тесте FMEDA (анализ видов, эффектов и диагностики отказов) типичного приложения, превышает 90% в соответствии с IEC 61508.

Компонент работает с однополярным напряжением питания аналоговой части в диапазоне от 2.7 В до 3.6 В или биполярным напряжением 1.8 В. Напряжение питания цифровой части имеет допустимый диапазон от 1.65 В до 3.6 В. Гарантированный рабочий температурный диапазон составляет от −40°C до +105°C. AD7124-4 выпускается в 32-выводном корпусе LFCSP и 24-выводном корпусе TSSOP.

Обратите внимание, что при ссылке на многофункциональные выводы, например, DOUT/RDY в техническом описании может указываться как полное имя вывода, так и только имя отдельной обсуждаемой функции, например, RDY.

Области применения

• Измерение температуры
• Измерение давления
• Управление промышленными процессами
• Измерительные приборы
• Интеллектуальные передатчики 

характеристики и параметры, принцип действия и классификация

Диск и чип-термисторы

Термистор в виде диска. Терморезисторы NTC имеют металлизированные поверхностные контакты. Они больше и, как результат, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC типа шариков. Однако из-за их размера они имеют более высокую константу диссипации (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C), и поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут обрабатывать более высокие токи намного лучше, чем шариковый тип термисторов. Термисторы с типом диска производятся путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу, которые затем спекаются при высоких температурах. Чипы обычно изготавливают методом литья под давлением, где суспензию материала распределяют в виде толстой пленки, сушат и разрезают в форму. Типичные размеры колеблются от 0,25 до 25 мм в диаметре.

Схемы подключения

Подключение термистора

Наиболее простым вариантом подключения является схема A. При выборе номинала резистора R_A примерно равным сопротивлению термистора в районе измеряемых температур, значения U будут изменяться ближе к линейным, что обеспечит большую точность при интерполяции табличных значений.

Выбирая номиналы R_A и термистора, следует учесть, что протекающий через термистор ток вызывает его нагрев и, как следствие, искажение показаний. Желательно чтобы мощность на термисторе не превышала 1 мВт. А значит, при напряжении U = 5В, R_A должен быть как минимум, 10 килоОм. Сопротивление термистора в измеряемом диапазоне должно иметь примерно тот же порядок.

Схема B призвана ограничить мощность, рассеиваемую на термисторе.

Схемы C и D являются обратными к A и B. Их имеет смысл использовать, если требуется измерять низкие температуры, когда референтное значение АЦП (U_ref) ниже U.

Подключение к АЦП микроконтроллера ATmega

Подключение АЦП микроконтроллеров ATmega

У контроллеров ATmega для снижения шумов используется отдельная линия питания для модуля АЦП. Инструкция рекомендует подключать эти входы через фильтр: индуктивность L = 10мкГн, и конденсатор C2 = 0,1мкФ.

Микроконтроллер может использовать либо внешнее референтное напряжение для АЦП, либо внутреннее (2,56В или 1,1В), либо, в качестве такового, использовать напряжение питания АЦП: AVCC. При использовании внешнего напряжения, оно должно быть подано на вход AREF. При использовании AVCC, или внутреннего напряжения 2,56В, между этим входом и землёй должен быть размещён конденсатор (на схеме C1). Инструкция не даёт чёткого указания для выбора ёмкости конденсатора, рекомендую использовать керамический конденсатор 0,1мкФ и более.

Для снижения измеряемых шумов, рекомендую термистор также подключать к фильтрованному напряжению параллельно AVCC, и настроить на использование этого напряжения в качестве референтного.

Дополнительно, для подавления шумов возникающих на линиях, можно установить конденсатор C3 в диапазоне 1-100нФ.

Следует учесть, что помимо модуля АЦП, вход AVCC запитывает также некоторые из портов ввода/вывода (как правило, на тех же выводах, что используются для АЦП). Использование этих портов на вывод и подключение к ним нагрузки может создать дополнительные шумы в работе АЦП.

Чтобы нивелировать шумы, возникающие на АЦП, рекомендую провести замеры несколько раз подряд и просуммировать полученные значения. В микроконтроллерах ATmega АЦП – 10-разрядный. Просуммировав результаты 64 подряд идущих измерений, результат остаётся в пределах 16-битного беззнакового целого, что не потребует дополнительной памяти для сохранения таблицы значений. При большем числе измерений также можно оставаться в пределах 16 бит, соответствующим образом сдвигая или деля результат.

Как проверить позистор в телевизоре

Позистор и резистор – элементы, которые способны менять свое сопротивление при нагревании. У резисторов наблюдаются незначительные повышения температуры. Позистор же блокирует поступающее к нему электрическое напряжение, поэтому его температура может сильно повышаться.

Чтобы проверить позистор на работоспособность, необходимо определить характеристики, которые считаются стандартными при работе. Если в них замечены отклонения, значит, произошла поломка. Характеристики следующие:

1. Сопротивление номинальное. Это условие работает только при нормальной температуре помещения (не ниже 18 и не выше 27 градусов).
2. Сопротивление определяют по точке, которая характеризует зависимость сопротивления от перепадов температуры в помещении. Этот параметр работает при повышении сопротивления в два раза относительно стандартного значения.
3. Существует определенное максимальное напряжение. Если его превысить, есть риск, что оборудование сломается.
4. Параметры токовой нагрузки делятся на несколько видов. Среди них: номинальное, переключение, максимум и опрокидывание. Они важны, если позистор будет использован в схеме высокой точности.

Алгоритм поиска неисправности

Визуальный осмотр

Любой ремонт начинается с внешнего осмотра платы

Нужно без приборов просмотреть все узлы и особое внимание обратить на пожелтевшие, почерневшие части и узлы со следами сажи или нагара. При внешнем осмотре вам может помочь увеличительное стекло или микроскоп, если вы работаете с плотным монтажом SMD компонентов

Разорванные детали могут указывать не только на локальную проблему, но и проблему в элементах обвязки этой детали. Например, взорвавшийся транзистор мог за собой утянуть и пару элементов в обвязке.

Не всегда пожелтевшая от температуры область на плате указывает на последствия выгорания детали. Иногда так получается в результате долгой работы прибора, при проверке все детали могут оказаться целыми.

Кроме осмотра внешних дефектов и следов гари стоит и принюхаться, чтобы проверить, нет ли неприятного запаха как от горелой резины. Если вы нашли почерневший элемент – нужно его проверить. У него может быть одна из трёх неисправностей:

1. Обрыв.
2. Короткое замыкание.
3. Несоответствие номиналу.

Иногда поломка бывает столь очевидной, что её можно определить и без мультиметра, как в примере на фото:

Проверка резистора на обрыв

Проверить исправность можно обычной прозвонкой или тестером в режиме проверки диодов со звуковой индикацией (см. фото ниже). Стоит отметить, что прозвонкой можно проверить лишь резисторы сопротивлением в единицы Ом — десятки кОм. А 100 кОм уже не каждая прозвонка осилит.

Для проверки нужно просто подключить оба щупа к выводам резистора, неважно это СМД компонент или выводной. Быструю проверку можно провести без выпаивания, после чего всё же выпаять подозрительные элементы и проверить повторно на обрыв

Внимание! При проверке детали не выпаивая с печатной платы, будьте внимательны – вас могут ввести в заблуждение параллельно стоящие элементы. Это актуально как при проверке без приборов, так и при проверке мультиметром

Не ленитесь и лучше выпаяйте подозрительную деталь. Так можно проверить только те резисторы, где вы уверены, что параллельно им в цепи ничего не установлено.

Проверка короткого замыкания

Кроме обрыва, резистор могло пробить накоротко. Если вы используете прозвонку – она должна быть низкоомной, например на лампе накаливания. Т.к. высокоомные светодиодные прозвонки «звонят» цепи сопротивлением и в десятки кОм без существенных изменений яркости свечения. Звуковые индикаторы с этой проверкой справляются лучше чем светодиоды. По частоте пищания можно судить о целостности цепи, на первом месте по достоверности находятся сложные измерительные приборы, такие как мультиметр и омметр.

Проверка на КЗ проводится одним способом, рассмотрим инструкцию пошагово:

1. Измерить омметром, прозвонкой или другим прибором участок цепи.
2. Если его сопротивление стремится к нулю и прозвонка указывает на замыкание, выпаивают подозрительный элемент.
3. Проверить участок цепи уже без элемента, если КЗ ушло – вы нашли неисправности, если нет – выпаивают соседние, пока оно не уйдет.
4. Остальные элементы монтируют обратно, тот после которого КЗ ушло заменяют.
5. Проверить результаты работы на наличие КЗ.

Вот наглядный пример того, что сгоревший резистор оставил следы на соседних резисторах, есть вероятность, что и они повреждены:

Резистор почернел от высокой температуры, на соседних элементах видны не только следы гари, но и следы перегретой краски, её цвет изменился, часть токопроводящего резистивного слоя могла повредиться.

На видео ниже наглядно показывается, как проверить резистор мультиметром:

Дополнительная литература

Если вы используете нестандартную термистор или вы просто хотите получить больше информации о том, как они работают, проверить эти страницы из:

Вычисление Термистор Beta / Значения Rz

Это, как вы вычислить ‘Beta’ и ‘Rz’ значения для термистора. Вам нужно будет с ними, если вы планируете использовать нестандартную термистор. На следующей странице содержится Javascript калькулятор, чтобы помочь сделать вещи легко.

Расчет PIC Температуры

ПИК использует конденсатор и заряжает его через терморезистором. Он посылает температуру обратно на хост в качестве чтения таймера. Эта страница описывает, как она рассчитывается и как правильно выбрать конденсатор.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Термисторы с аксиальными выводами

SMD-термисторы

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO₃, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

• номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
• температурного коэффициента сопротивления.

Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор и гальванически развязанный от него нагревательный элемент, задающий температуру терморезистора, и, соответственно, его электросопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого комбинированного прибора.{-7}}.

Технические характеристики

Каждое устройство обладает набором параметров, на которые нужно обращать внимание при выборе:

1. Номинальное сопротивление. Это значение, полученное при фиксированной температуре (стандарт – 20 градусов).
2. ТКС – обратимое изменение сопротивления на каждый градус.
3. Максимальная мощность рассеяния. Иногда называют просто мощностью резистора. Показывает предельное значение, которое рассеивает ТР без необратимых последствий. Показатель актуален только в условиях соблюдения температурного режима.
4. Температурная чувствительность. Определяется в определенном диапазоне и зависит от свойств полупроводникового материала.

Эти значения нужно учитывать для приборов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

Отрицательный коэффициент ТКС

Дело в том, что зависимость сопротивления от температуры у термисторов экспоненциальная. При этом номинальное сопротивление отдельного ТР может изменяться в больших пределах. Расчеты параметров полупроводниковых приборов сложнее – у позисторов принцип работы основан на линейной зависимости.

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.

Устройство терморезистора.

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.

Краткие сведения из теории о терморезисторах

Терморезистором называется полупроводниковый резистор, сопротивление которого в сильной степени зависит от температуры. Удельная электрическая проводимость полупроводников:

В примесных (n-типа или p-типа) полупроводниках одним из слагаемых в приведенном выражении можно пренебречь.

Подвижность носителей при нагревании изменяется сравнительно слабо, а концентрация очень сильно. Поэтому температурная зависимость удельной проводимости полупроводников подобна температурной зависимости концентрации основных носителей, а электрическое сопротивление терморезисторов может быть определено по формуле:

где Nо – коэффициент, зависящий от типа и геометрических размеров полупроводника.

Экспериментально коэффициент температурной чувствительности определяют по формуле:

где Т1 и Т2 – исходная и конечная температуры рабочего температурного диапазона, R1 и R2 – сопротивления терморезистора при температуре соответственно Т1 и Т2. 

Рис. 1 График зависимости сопротивления полупроводникового резистора от температуры.

Чаще всего терморезисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Выпускаются также терморезисторы, имеющие в сравнительно узком интервале температур положительный коэффициент и называемые позисторами. При нагревании величина сопротивления терморезисторов убывает, а позисторов возрастает в сотни и тысячи раз. В справочниках значение  аR приводится для температуры 20 оС.

Терморезистор характеризуется определенной тепловой инерцией, зависящей от химических свойств полупроводника и конструкции элемента (площади излучающей поверхности). Тепловая инерция оценивается постоянной времени т – временем, за которое разность между собственной температурой тела и температурой среды уменьшается в е раз. 

Если терморезистор, имеющий определённую температуру, поместить в среду с иной температурой, то его температура будет изменяться с течением времени по показательному закону:

С остыванием терморезистора сопротивление его увеличивается (рис. 2).

Рис 2. Процесс изменения температуры и сопротивления терморезистора при его остывании

Оцените статью:

Что такое термистор и как он работает?

Опубликовано 28 августа 2018 г.

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

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

Подробнее о Термисторах

Что означает “термистор”?

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

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

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

Термисторы

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

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

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

Доступные конфигурации термистора

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

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

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

Термисторы для поверхностного монтажа имеют клейкую внешнюю поверхность, которая может легко закрепиться на плоских или изогнутых поверхностях. Их можно снимать и наносить повторно, и они имеют несколько коммерческих и промышленных применений.

Диапазон температур, точность и стабильность

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

Общие приложения для термисторов

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

Как подключить термистор?

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

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

Что такое термистор и как он работает?

Термисторы NTC

Термистор NTC – это термочувствительный резистор, сопротивление которого демонстрирует большое, точное и предсказуемое уменьшение сопротивления, поскольку внутренняя температура элемента увеличивается в диапазоне рабочих температур.

Характеристики термисторов NTC

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

Температурный отклик

В то время как большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в диапазоне температур от -55 ° C (-67 ° F) до 200 ° C (392 ° F), где они дают наиболее точные показаний, существуют специальные семейства термисторов NTC, которые можно использовать при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (-273.15 ° C (-459,67 ° F), а также те, которые специально разработаны для использования при температуре выше 150 ° C (302 ° F).

Термисторы бывают двух типов: , NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (типы с положительным температурным коэффициентом). Как указывает их название, сопротивление термистора NTC будет уменьшаться с повышением температуры, а сопротивление термистора PTC будет увеличиваться с повышением температуры.

Термисторы PTC и NTC можно проверить с помощью аналогового или цифрового мультиметра.Держите аналоговый или цифровой мультиметр в режиме сопротивления. Подключите выводы мультиметра к выводам термистора. Полярность здесь не проблема. Теперь нагрейте термистор, подвергнув его воздействию известного источника температуры. Вы можете видеть, что показания мультиметра плавно увеличиваются или уменьшаются в зависимости от того, является ли тестируемый термистор PTC или NTC. Это произойдет только с исправным термистором.

Для неисправного термистора возможны следующие наблюдения: изменение показаний не будет плавным или не будет никаких изменений.Закороченный термистор всегда будет показывать ноль, а открытый термистор всегда будет показывать бесконечность.

Использование омметра для проверки термопары позволит определить, неисправен ли датчик термопары.

Если термистор выходит из строя, закорачивает или разомкнут, то система HVAC не может регулировать рабочую скорость в соответствии с изменяющимся состоянием нагрузки. Для проверки термистора можно использовать простой измерительный прибор.

Используя следующую диаграмму 10 кОм и исходя из температуры в месте, связанной с термисторами, затем быстро снимите сопротивление термистора и сравните значение сопротивления из таблицы с фактическим показанием сопротивления на измерителе.

Что такое термистор? | Омега Инжиниринг

Введение в измерение температуры с помощью термисторов

Термисторный датчик – это чувствительный к температуре элемент, состоящий из спеченного полупроводникового материала, который демонстрирует большое изменение сопротивления, пропорциональное небольшому изменению температуры.Термисторы обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты, что означает, что сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры.

Термисторы изготовлены из смеси металлов и оксидов металлов. После смешивания материалы формуются и обжигаются до необходимой формы. Затем термисторы можно использовать «как есть» как термисторы дискового типа. или дополнительно сформированы и собраны с подводящими проводами и покрытиями, чтобы сформировать термисторы в форме шариков.

Выберите подходящий термистор

Что такое термистор?

Термистор, производный от термина ТЕРМОЧувствительные резисторы, является очень точным и экономичным датчиком для измерения температуры.Доступны 2 типа, NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), это термистор NTC, который обычно используется для измерения температуры.

Как они соотносятся с RTD?

В отличие от резистивных датчиков температуры, которые изменяют сопротивление почти линейно, термисторы NTC имеют сильно нелинейное изменение сопротивления и фактически уменьшают свое сопротивление с повышением температуры. Причины, по которым термисторы продолжают оставаться популярными для измерения температуры:

• Их большее изменение сопротивления на градус температуры обеспечивает большее разрешение.
• Высокий уровень повторяемости и стабильности
• Отличная взаимозаменяемость
• Небольшой размер означает быстрое реагирование на изменения температуры

Покрытия обычно включают:

• Эпоксидные покрытия для более низких температур [обычно от -50 до 150 ° C (от -58 до 316 ° F)]
• Стеклянные покрытия для более высоких температур [обычно от -50 до 300 ° C (от -58 до 572 ° F)

Эти покрытия используются для механической защиты борта термистора и соединений проводов, обеспечивая при этом некоторую защиту от влажности и / или коррозии.Это термистор с шариком из эпоксидной смолы, который используется в терморезисторных датчиках температуры Omega. Термисторы

обычно поставляются с проволокой из сплошной меди или медного сплава очень малого диаметра (# 32AW или 0,008 дюйма). Часто эти проволоки покрывают лужением для облегчения пайки.

Базовое сопротивление

Термисторы NTC теряют сопротивление с повышением температуры. Это также верно в отношении величины изменения сопротивления на градус, которое обеспечивает термистор. При относительно низких температурах (от -55 до примерно 70 ° C) обычно используются термисторы с более низким сопротивлением (от 2252 до 10 000 Ом).В приложениях с более высокими температурами обычно используются термисторы с более высоким сопротивлением (выше 10 000 Ом) для оптимизации изменения сопротивления на градус при требуемой температуре. Термисторы доступны с различными сопротивлениями и кривыми. Сопротивление обычно указывается при 25 ° C (77 ° F).

Как работает термистор?

В отличие от RTD и термопар, термисторы не имеют стандартов, связанных с их характеристиками или кривыми зависимости сопротивления от температуры. Следовательно, есть из чего выбирать.

Каждый материал термистора обеспечивает различную «кривую» зависимости сопротивления от температуры. Некоторые материалы обеспечивают лучшую стабильность, в то время как другие имеют более высокое сопротивление, поэтому из них могут быть изготовлены термисторы большего или меньшего размера.

Многие производители указывают постоянную бета (B) между двумя температурами (пример: [3 0/50 = 3890). Это, наряду с сопротивлением при 25 ° C (77 ° F), может использоваться для идентификации конкретной кривой термистора. См. На этой веб-странице кривые термистора Omega.

Выберите термизор, подходящий для вашего применения

Термисторные элементы
Элемент термистора – это простейшая форма термистора.Из-за своего компактного размера эти элементы обычно используются, когда пространство очень ограничено. OMEGA предлагает широкий выбор термисторных элементов, которые различаются не только по форм-фактору, но и по сопротивлению в зависимости от температурных характеристик. Поскольку термисторы нелинейны, прибор, используемый для считывания температуры, должен линеаризовать показания. Термисторные зонды
Автономный элемент относительно хрупок и не может быть размещен в суровых условиях.OMEGA предлагает термисторные зонды, которые представляют собой термисторные элементы, встроенные в металлические трубки. Эти датчики температуры гораздо больше подходят для промышленных условий, чем термисторные элементы.

Подробнее о Термисторах

Какой термистор лучше всего подходит для моего применения?

Независимо от того, заменяете ли вы существующий термистор или выбираете один для нового применения, есть 3 ключевых элемента информации, необходимых для получения желаемого результата.Это:

1. Выберите правильное базовое сопротивление для вашего нового применения или правильно укажите базовое сопротивление термистора, который необходимо заменить
2. Укажите зависимость сопротивления от температуры («кривую») или, в случае замены, убедитесь, что вы знаете существующую информацию о термисторе.
3. Размер термистора или тип корпуса датчика

Наиболее распространенные сопротивления термисторов:

• 2252 Ом
• 3000 Ом
• 5000 Ом
• 10000 Ом
• 30,000 Ом
• 50000 Ом
• 1 МОм (1000000)

Точность термистора

Термисторы – один из самых точных типов датчиков температуры.Термисторы OMEGA имеют точность ± 0,1 ° C или ± 0,2 ° C в зависимости от конкретной модели датчика температуры. Однако эти элементы имеют довольно ограниченный диапазон температур, работая только в номинальном диапазоне от 0 ° C до 100 ° C.

Термистор стабильности

Готовые элементы термисторов химически стабильны и не подвержены значительному старению.

Размер или тип корпуса датчика

После того, как правильное сопротивление и «кривая» установлены, пользователь должен подумать, как будет использоваться термистор.При выборе подходящего размера или упаковки термисторного датчика следует помнить, что, как и любой другой датчик, термистор измеряет только свою температуру.

Бусины термисторов обычно не предназначены для непосредственного погружения в технологический процесс. Это небольшие устройства, которые очень быстро меняют температуру, поскольку единственное, что отделяет их от окружающей среды – тонкий слой эпоксидной смолы. Компания Omega предлагает обширную линейку датчиков, которые защищают термистор, позволяя использовать его в самых разных приложениях.Ниже приведены примеры некоторых из этих стилей.

Общего назначения

Конструкции датчиков общего назначения могут быть адаптированы для самых разных целей. От электронного оборудования до конструкций, процессов и приложений для проектирования и тестирования надежности – эти датчики просты в установке и контроле. Omega ON-950 является примером такой конструкции. Небольшой корпус из нержавеющей стали с резьбовой шпилькой # 8-32 может быть установлен в любое резьбовое отверстие # 8-32, занимая очень мало места.

Измерение погружения в жидкость

При контакте с жидкостями термисторы необходимо защитить от коррозии, а также разместить в жидкости, чтобы она нагрелась до необходимой температуры. Обычно это достигается с помощью трубок с закрытым концом и специально разработанных корпусов. Необходимо позаботиться о том, чтобы к термистору был обеспечен хороший тепловой путь и чтобы тепловая масса была как можно меньше.

Поверхностное зондирование

Простая, но эффективная конструкция датчика для контроля температуры поверхности – это прикрепляемый датчик ON-409.Эта конструкция включает в себя тонкую круглую металлическую штамповку, в которую термистор залит эпоксидной смолой. Затем металлический штамп можно прикрепить к поверхности с помощью эпоксидной смолы или другого метода измерения температуры поверхности.

Термистор | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

Альтернативы ртутному термометру

: Термистор | NIST

Схема термистора, красный цвет указывает на типичное размещение резистора Термисторы

(терморезисторы) основаны на очень хорошо изученных отношениях между температурой и электрическим сопротивлением в различных полупроводниковых материалах.

Вместо металлических датчиков, как в платиновых термометрах сопротивления (PRT), в термисторах обычно используются полимеры или керамика – обычно полупроводники, изготовленные путем спекания смесей оксидов металлов, таких как марганец, никель, кобальт, медь, железо и др.

В зависимости от состава датчика термисторы могут показывать повышенное или пониженное сопротивление при повышении температуры. Большинство коммерческих моделей представляют собой блоки с «отрицательным температурным коэффициентом», сопротивление которых уменьшается с температурой.Модели с положительным температурным коэффициентом обычно используются для специализированных приложений в очень узком диапазоне температур, в первую очередь в качестве устройств управления и безопасности.

Оба типа работают лучше всего при температуре от -50 ° C до примерно 100 ° C. Повышенные температуры приводят к чрезмерному старению термистора и его дрейфу.

Термисторы

обладают высокой стабильностью при использовании в узком диапазоне температур от 0 ° C до 50 ° C и могут иметь погрешность менее 0,001 ° C. Эта чувствительность, которая существенно выше, чем у PRT в том же диапазоне, является результатом того факта, что сопротивление термистора изменяется более чем в 300 раз от –50 ° C до 90 ° C (около 4 процентов на градус Цельсия), тогда как сопротивление термистора изменяется более чем в 300 раз. PRT выставляет около 0.Изменение сопротивления на 4% на градус в том же диапазоне.

Типичные размеры терморезисторного зонда варьируются от менее миллиметра до примерно 2 см в диаметре и могут иметь форму бусинок, стержней, шайб или стружки. Датчики обычно залиты эпоксидной смолой или герметично закрыты стеклом. Частые применения, помимо измерения температуры, включают температурную компенсацию в электрических цепях, контроль температуры, измерения уровня жидкости, измерения мощности, теплопроводности, биомедицинские приложения и контроль уровня мощности.

NIST калибрует эти устройства от -50 ° C до 100 ° C и других диапазонов температур по специальному запросу.

Типичные термисторные датчики рядом с десятицентовиком для сравнения размеров

Преимущества

• Легко уменьшить
• Прочный
• Быстрое время отклика
• Простота использования
• Недорого
• Высокая чувствительность (погрешность калибровки 1 мК в диапазоне температур 50 ° C)
• Для точечного зондирования можно использовать мелкие шарики
• Стабильность: 4000 ч при 100 ° C; бусинка в стекле: 0.От 003 ° C до 0,02 ° C; диск: от 0,01 ° C до 0,02 ° C

Недостатки

• Малый температурный диапазон
• Устройство нелинейное
• Требуется частая проверка калибровки при t> 100 ° C
• Взаимозаменяемость ограничена, если термисторы не согласованы.
• Самонагрев может быть большим

Термистор в сравнении с точностью измерения температуры RTD – Примечание по применению

---

Термисторы и RTD – это устройства, используемые для измерения температуры в современных системах отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения (HVAC / R).Электрическое сопротивление обоих устройств определяется их температурой. Измерение сопротивления каждого устройства позволяет определить температуру окружающей среды любого датчика. С каждым устройством есть компромиссы, давайте посмотрим, что они собой представляют.

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

Уже несколько сотен лет известно, что сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Температурные датчики сопротивления (RTD) – это датчики температуры на металлической основе, которые используют это изменение сопротивления.RTD могут быть изготовлены из многих 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 ° C до 100 ° C, фактическое изменение на каждый градус от 0 ° C до 100 ° C 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 стойкость значительно варьируется от партии к партии. Хотя никель намного дешевле платины, дополнительные процессы, необходимые для стабилизации никеля, делают датчики из никеля более дорогими, чем платина.

Platinum фактически стала эталоном точной термометрии. Он имеет достаточно высокое сопротивление, хороший температурный коэффициент, не реагирует с большинством загрязняющих газов в воздухе и чрезвычайно стабилен от партии к партии.

В 1871 году Вернер фон Сименс изобрел платиновый резистивный датчик температуры и представил трехчленную формулу интерполяции. RTD Сименс быстро потерял популярность из-за нестабильности показаний температуры.

Хью Лонгборн Каллендар разработал первый коммерчески успешный платиновый RTD в 1885 году. Каллендар обнаружил, что изолятор, который использовал Сименс, охрупчивает платину, вызывая внутренние напряжения, которые вызывают температурную нестабильность. Каллендар заменил материал изолятора и отожг RTD при температурах выше наивысшей желаемой температуры измерения.

В 1886 году Каллендар написал статью, в которой обсуждался его RTD, и представил уравнение третьего порядка, которое определяло сопротивление RTD для диапазона температур от 0 до 550 ° C. В 1925 году Милтон С. Ван Дузен, исследователь из Национального бюро стандартов (ныне NIST), расширил формулу до -200 ° C, исследуя методы испытаний изоляции холодильного оборудования.

Уравнение Каллендара-Ван Дюзена существует уже 100 лет, хотя оно не совсем подходит для платиновых термометров сопротивления.Каллендар и Ван Дюзен выполняли свою работу задолго до появления современных цифровых компьютеров. Они не могли использовать нечто большее, чем уравнение третьего порядка, поскольку им приходилось решать уравнение вручную. Они использовали уравнение, которое было достаточно точным и могло быть решено при жизни человека.

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

IEC 751 – это стандарт Международной электротехнической комиссии, который определяет 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 IEC 751. IEC 751 определяет два класса RTD; класс A и класс B.ТС класса A работают в диапазоне температур от -200 ° C до 650 ° C. ТС класса B работают в диапазоне температур от -200 ° C до 850 ° C. У RTD класса B погрешность примерно в два раза выше, чем у RTD класса A. См. Рис. 1.

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

Передаточная функция RTD может варьироваться в любом месте между граничными линиями на рис.1.Передаточная функция RTD не является абсолютно линейной. Тщательное изучение таблицы зависимости сопротивления от температуры показывает небольшой «изгиб» около 0,45 ° C на каждые 100 ° C. На рис. 2 синей линией показана зависимость сопротивления резистивного датчика сопротивления 1 кОм 0,00385 от температуры, а красной линией показан идеальный прямой отклик.

Рис.1: Погрешность RTD

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

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 термистор).Изменение сопротивления с температурой следует классической логарифмической кривой (см. Рис. 3).

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

Термисторы изготавливаются из смесей порошковых оксидов металлов; рецепты – это тщательно охраняемые секреты различных производителей термисторов. Порошковые оксиды металлов тщательно перемешиваются и принимают форму, необходимую для процесса изготовления термистора. Образовавшиеся оксиды металлов нагревают до тех пор, пока оксиды металлов не расплавятся и не превратятся в керамику.Большинство термисторов сделаны из тонких листов керамики, разрезанных на отдельные датчики. Термисторы заканчивают, надев на них провода и окунув их в эпоксидную смолу или заключив в стекло.

Самуэль 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 звукоснимателями со стилусом для электронной записи, когда заметил, что конфигурация звукоснимателя, над которой он работал, имела довольно большой отрицательный температурный коэффициент.

Термисторы прошли долгий путь за последние 80 лет. По словам исследователя из Национального института стандартов и технологий (NIST), термисторы в стеклянной капсуле более стабильны, чем термометры сопротивления. Термисторы со стеклянным или эпоксидным покрытием могут поддерживать температуру ± 0,2 ° C в больших температурных интервалах. Термисторы Extra Precision (XP) поддерживают температуру ± 0,1 ° C.

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

Классическое уравнение Стейнхарта и Харта имеет вид:
1 / T = A0 + A1 (lnR) + A3 (lnR) 3
Где: T = Температура в Кельвинах (Кельвин = Цельсия + 273,15)
A0, A1, A3 = Константы, полученные на основе измерений термистора
R = Сопротивление термистора в Ом
ln = Натуральный логарифм (логарифм в основе Напьера 2,718281828…)

На практике выполняется три измерения сопротивления термистора при трех заданных 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 во всем диапазоне. BAPI может предоставить коэффициенты Стейнхарта-Харта для диапазона температур от 0 ° C до 70 ° C с погрешностью 0,01 ° C или меньше.

Для термисторов нет отраслевых или государственных стандартов. Существует как минимум 5 различных кривых зависимости температуры от сопротивления для термисторов 10K в мире HVAC / R.Все термисторы имеют сопротивление 10000 Ом при температуре 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 32650 Ом, а сопротивление 10K-3 – 29490 Ом. Если термистор 10K-3 заменить на 10K-2, у вас может быть 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 диапазоны температур RTD и термисторов?

Термисторы

обычно более точны, чем RTD класса B в диапазоне рабочих температур термисторов и аналогичны RTD класса A.

Рис.4: Пределы точности и используемые диапазоны температур для термисторов и RTD

Существуют ли другие пределы применения для резистивных датчиков температуры и термисторов?

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

Обычно для подключения датчиков к их измерительным приборам используется медный провод 18 калибра. При 20 ° C (43 ° F) провод калибра 18 имеет сопротивление 6,4 Ом на каждые 1000 футов провода. При 140 ° F (70 ° C) провод калибра 18 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 ° F или ниже.

Ошибки подключения в таблице 2 иллюстрируют, почему датчики температуры используются с RTD. Разумная длина проводки допустима только с преобразователями.Датчики изменяют сопротивление RTD на токовый сигнал от 4 до 20 мА, пропорциональный температуре RTD. Необходимо установить температурный диапазон; выход 4 мА соответствует минимальной температуре, а 20 мА соответствует максимальной температуре. Любая промежуточная температура – это просто линейная пропорция от 4 мА до 20 мА. Передатчики должны находиться в пределах 10 футов от RTD. Передатчики могут находиться на расстоянии до 77 000 футов от измерительного устройства.

Измерительные преобразователи температуры

могут иметь диапазон значений от 16.От 6 ° C (30 ° F) до 555 ° C (1000 ° F) и низких температур, 4 мА, от -150 ° C (-238 ° F) до 482 ° C (900 ° F). За дополнительную плату RTD и преобразователи могут быть согласованы с погрешностью измерения 0,05 ° C (0,1 ° F) по всему диапазону.

Так какой датчик лучше, RTD или термистор?

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

Если у вас возникнут вопросы, позвоните вашему представителю BAPI.

---

Версия этого документа в формате pdf для печати

Термистор | Аналоговые устройства

AD7124-8 – это маломощный, малошумный, полностью интегрированный аналоговый интерфейс для высокоточных измерений. Устройство содержит 24-битный аналого-цифровой Σ-Δ с низким уровнем шума. преобразователь (АЦП) и может быть настроен на 8 дифференциальных входы или 15 несимметричных или псевдодифференциальных входов.Ончип каскад с низким коэффициентом усиления гарантирует, что сигналы малой амплитуды могут быть подключенным непосредственно к АЦП.

Одним из основных преимуществ AD7124-8 является то, что он дает пользователю гибкость в использовании одного из трех интегрированных источников питания режимы. Потребляемый ток, диапазон выходных скоростей передачи данных, и среднеквадратичное значение шума можно настроить в зависимости от выбранного режима мощности. Устройство также предлагает множество вариантов фильтрации, гарантируя, что пользователь обладает высочайшей степенью гибкости. AD7124-8 может одновременно достигать 50 Гц и 60 Гц. отклонение при работе со скоростью выходных данных 25 SPS (одиночный установление цикла), с подавлением более 80 дБ, достигаемым при более низких скорость вывода данных.

AD7124-8 устанавливает самую высокую степень сигнальной цепи интеграция. Устройство содержит точность, низкий уровень шума, низкий дрейфующий внутренний опорный сигнал запрещенной зоны и допускает внешний дифференциальное задание с внутренней буферизацией. Другой Ключевые интегрированные функции включают программируемое возбуждение с малым дрейфом источники тока, токи перегорания и генератор напряжения смещения, который устанавливает синфазное напряжение канала равным AV _DD /2. Выключатель питания с нижней стороны позволяет пользователю выключить питание. мостовые датчики между преобразованиями, обеспечивая абсолютное минимальное энергопотребление системы.Устройство также позволяет пользователю работать с внутренним часы или внешние часы.

Встроенный секвенсор каналов позволяет использовать несколько каналов. включены одновременно, и AD7124-8 последовательно преобразует на каждом активном канале, упрощая связь с устройство. В любой момент можно включить до 16 каналов, канал определяется как аналоговый вход или как диагностический, например как проверка источника питания или справочная проверка. Этот уникальный Эта функция позволяет чередовать диагностику с преобразованиями.AD7124-8 также поддерживает поканальную конфигурацию. В Устройство допускает восемь конфигураций или настроек. Каждая конфигурация состоит из усиления, типа фильтра, скорости выходных данных, буферизации и справочный источник. Пользователь может назначить любую из этих настроек на канал за каналом.

AD7124-8 также имеет расширенные диагностические функции. интегрирован как часть его всеобъемлющего набора функций. Эти диагностика включает циклический контроль избыточности (CRC), сигнал цепные проверки и проверки последовательного интерфейса, которые приводят к более надежное решение.Эта диагностика снижает потребность во внешних компоненты для реализации диагностики, в результате потребность в пространстве на плате, сокращение времени цикла проектирования и экономия средств. Эффекты режимов отказа и диагностический анализ (FMEDA) типичное приложение показало, что доля безопасных отказов (SFF) больше более 90% согласно IEC 61508.

Устройство работает от одного аналогового источника питания от 2,7 В. до 3,6 В или от двойного источника питания 1,8 В. Цифровой блок питания имеет диапазон от 1,65 В до 3,6 В.Указан для диапазона температур от −40 ° C до + 125 ° C. AD7124-8 размещен в 32-выводном корпусе. Пакет LFCSP.

Обратите внимание, что во всем этом техническом описании многофункциональные контакты, такие как как DOUT / RDY, обозначаются либо полным именем вывода, либо одной функцией штифта, например RDY, когда только эта функция актуальна.

Приложения

• Измерение температуры
• Измерение давления
• Управление производственными процессами
• Приборы
• Интеллектуальные преобразователи

Что такое термистор? | SHIBAURA ELECTRONICS CO., ООО.

Что такое термистор? | ШИБАУРА ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД.

ЗАКРЫТЬ

Термистор – это электрический компонент, и его сила, препятствующая прохождению тока (то есть сопротивление), зависит от температуры. Когда температура увеличивается (или уменьшается), сопротивление становится ниже (или выше) *.Следовательно, ток, протекающий через термистор, представляет собой текущую температуру. Поскольку термисторы обладают высокой термочувствительностью, небольшими размерами и устойчивы к ударам и вибрации, они используются в различных продуктах, поддерживающих нашу повседневную жизнь. Вот три знакомых нам продукта.

* Примечание) Технически это называется отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

а) Кондиционер

Кондиционер понижает температуру в помещении за счет поглощения тепла и подачи холодного воздуха с внутренним блоком, а также отвода поглощенного тепла через наружный блок.Для контроля температуры как во внутреннем, так и во внешнем блоках используются термисторы.

б) Автомобиль

В автомобиле обычно используется около 15 термисторов. Некоторые из них используются для проверки двигателя и внешней температуры. Они помогают оптимизировать сгорание внутри двигателя.

в) Кофеварка

Кофеварка, которую часто можно увидеть в кафе или дома, использует термистор для надлежащего контроля температуры горячей воды.

Как описано выше, термисторы незаменимы в нашей современной жизни.
Многие продукты разрабатываются и производятся в ответ на современные потребности людей, стремящихся к более богатому образу жизни. Таким образом, потребности в измерении температуры становятся все более разнообразными.
Как ведущий производитель термисторов, Shibaura будет и впредь соответствовать требованиям времени.

Подробные описания термистора приведены на страницах с технической информацией.Нажмите здесь, чтобы узнать больше.

СТРАНИЦА ВЕРХНЯЯ

Авторские права (C) SHIBAURA ELECTRONICS CO.