Терморезисторы. Виды и устройство. Работа. Параметры
Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от температуры называются терморезисторы. Они имеют свойство значительного температурного коэффициента сопротивления, величина которого больше, чем у металлов во много раз. Они широко применяются в электротехнике.
На электрических схемах терморезисторы обозначаются:
Устройство и работа
Они имеют простую конструкцию, выпускаются разных размеров и формы.
В полупроводниках есть свободные носители заряда двух видов: электроны и дырки. При неизменной температуре эти носители произвольно образуются и исчезают. Среднее количество свободных носителей находится в динамическом равновесии, то есть неизменно.
При изменении температуры равновесие нарушается. Если температура повышается, то число носителей заряда также увеличивается, а при снижении температуры концентрация носителей уменьшается. На удельное сопротивление полупроводника оказывает влияние температура.
Если температура подходит к абсолютному нулю, то полупроводник имеет свойство диэлектрика. При сильном нагревании он идеально проводит ток. Основной особенностью терморезистора является то, что его сопротивление наиболее заметно зависит от температуры в обычном интервале температур (-50 +100 градусов).
Популярные конструкции терморезисторов производятся в виде стержня из полупроводника, который покрыт эмалью. К нему подведены электроды и колпачки для контакта. Такие резисторы применяются в сухих местах.
Некоторые виды терморезисторов располагают в металлическом герметичном корпусе. Поэтому они могут использоваться во влажных местах с агрессивной внешней средой.
Герметичность корпуса создается при помощи олова и стекла. Стержни из полупроводника обернуты металлизированной фольгой. Для подключения тока применяется проволока из никеля. Величина номинального сопротивления составляет 1-200 кОм, температура работы -100 +129 градусов.
Принцип действия терморезистора основан на свойстве изменения сопротивления от температуры. Для изготовления используются чистые металлы: медь и платина.
Основные параметры
• ТКС – термический коэффициент сопротивления, равен изменению сопротивления участка цепи при изменении температуры на 1 градус. Если ТКС положительный, то терморезисторы называют позисторами (РТС-термисторы).
А если ТКС отрицательный, то термисторами (NТС-термисторы). У позисторов при повышении температуры повышается и сопротивление, а у термисторов все происходит наоборот.
• Номинальное сопротивление – это величина сопротивления при 0 градусах.
• Диапазон работы. Резисторы делят на низкотемпературные (менее 170К), среднетемпературные (от 170 до 510 К), высокотемпературные (более 570К).
• Мощность рассеяния.
Это величина мощности, в пределах которой терморезистор во время работы обеспечивает сохранение заданных параметров по техническим условиям.
Виды и особенности терморезисторов
Все датчики температуры на производстве работают по принципу преобразования температуры в сигнал электрического тока, который можно передавать с большой скоростью на дальние расстояния. Любые величины можно преобразовать в электрические сигналы, переведя их в цифровой код. Они передаются с высокой точностью, и обрабатываются вычислительной техникой.
Металлические
Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к терморезисторам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен иметь высокий ТКС, а сопротивление должно зависеть от температуры по линейному графику в большом интервале температур.
Также проводник из металла должен обладать инертностью к агрессивным действиям внешней среды и качественно воспроизводить характеристики, что дает возможность менять датчики без особых настроек и измерительных приборов.
Для таких требований хорошо подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Терморезисторы на их основе называют платиновыми и медными.
ТСП (платиновые) термосопротивления работают при температурах -260 — 1100 градусов.
Если температура в пределах от 0 до 650 градусов, то такие датчики применяют в качестве образцов и эталонов, так как в этом интервале нестабильность составляет не более 0,001 градусов.
Из недостатков платиновых терморезисторов можно назвать нелинейность преобразования и высокую стоимость. Поэтому точные замеры параметров возможны только в рабочем диапазоне.
Практически широко применяются недорогие медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление и неустойчивость к повышенным температурам, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное использование, не более 180 градусов.
Для монтажа платиновых и медных датчиков применяют 2-проводную линию при расстоянии до прибора до 200 метров. Если удаление больше, то применяют трехжильный кабель, в котором третий проводник служит для компенсирования сопротивления проводов.
Из недостатков платиновых и медных терморезисторов можно отметить их малую скорость работы. Их тепловая инерция достигает нескольких минут. Существуют терморезисторы с малой инерционностью, время срабатывания которых не выше нескольких десятых секунды.
Это достигается небольшими размерами датчиков. Такие термосопротивления производят из микропровода в стеклянной оболочке. Эти датчики имеют небольшую инерцию, герметичны и обладают высокой стабильностью.
При небольших размерах они обладают сопротивлением в несколько кОм.
Полупроводниковые
Такие сопротивления имеют название термисторов. Если их сравнить с платиновыми и медными образцами, то они обладают повышенной чувствительностью и ТКС отрицательного значения.
Это значит, что при возрастании температуры сопротивление резистора снижается. У термисторов ТКС намного больше, чем у платиновых и медных датчиков.
При небольших размерах их сопротивление доходит до 1 мегома, что не позволяет оказывать влияние на измерение сопротивлению проводников.
Для осуществления замеров температуры большую популярность приобрели терморезисторы на полупроводниках КМТ, состоящих из оксидов кобальта и марганца, а также термосопротивления ММТ на основе оксидов меди и марганца.
Зависимость сопротивления от температуры на графике имеет хорошую линейность в интервале температур -100 +200 градусов.
Надежность терморезисторов на полупроводниках довольно высока, свойства имеют достаточную стабильность в течение длительного времени.
Основным их недостатком является такой факт, что при массовом изготовлении таких терморезисторов не получается обеспечить необходимую точность их характеристик.
Поэтому один отдельно взятый резистор будет отличаться от другого образца, подобно транзисторам, которые из одной партии могут иметь различные коэффициенты усиления, трудно найти два одинаковых образца.
Этот отрицательный момент создает необходимость дополнительной настройки аппаратуры при замене терморезистора.
Для подключения термисторов обычно применяют мостовую схему, в которой мост уравновешивается потенциометром. Во время изменения сопротивления резистора от действия температуры мост можно привести в равновесие путем регулировки потенциометра.
Такой метод ручной настройки используется в учебных лабораториях для демонстрации работы. Регулятор потенциометра оснащен шкалой, которая имеет градуировку в градусах. На практике в сложных схемах измерения эта регулировка происходит в автоматическом режиме.
Применение терморезисторов
В работе термодатчиков существует два режима действия. При первом режиме температура датчика определяется лишь температурой внешней среды. Протекающий по резистору ток маленький и не способен его нагреть.
При 2-м режиме термистор нагревается протекающим током, а его температура определяется условиями отдачи тепла, например, скоростью обдува, плотностью газа и т.д.
На схемах термисторы (NТС) и резисторы (РТС) имеют соответственно отрицательный и положительный коэффициенты сопротивления, и обозначаются следующим образом:
Применение термисторов
• Измерение температуры. • Бытовая техника: морозильники, фены, холодильники и т.д. • Автомобильная электроника: измерение охлаждения антифриза, масла, контроль выхлопных газов, системы торможения, температура в салоне. • Кондиционеры: распределение тепла, контроль температуры в помещении.
• Отопительные котлы, теплые полы, печи.
• Блокировка дверей в устройствах нагревания.
• Электронная промышленность: стабилизация температуры лазерных фотоэлементов и диодов, а также медных обмоток катушек.
• В мобильных телефонах для компенсации нагрева.
• Ограничение тока запуска двигателей, ламп освещения, импульсных блоков питания.
• Контроль наполнения жидкостей.
Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/termorezistory/
Терморезистор 201
| B57045-K 102-K, 1 кОм, 10%, NTC термистор | Со склада | 92 руб. ×от 100 шт. — 68 руб.от 1000 шт. — 58 руб. |
| B57045-K 103-K, 10 кОм, 10%, NTC термистор | Со склада | 88 руб. ×от 100 шт. — 66 руб.от 1000 шт. — 52 руб. |
| B57045-K 472-K, 4.7 кОм, 10%, NTC термистор | Со склада | 84 руб. ×от 100 шт. — 65 руб.от 1000 шт. — 58 руб. |
| B57045-K 682-K, 6.8 кОм, 10%, NTC термистор | Со склада | 90 руб. ×от 100 шт. — 65 руб.от 1000 шт. — 58 руб. |
| B57153-S 150-M, 1.8 А, 15 Ом, NTC термистор | Со склада | 32 руб. ×от 100 шт. — 22 руб.от 1000 шт. — 16.80 руб. |
| Со склада | 48 руб. ×от 80 шт. — 35 руб.от 800 шт. — 30 руб. | |
| Со склада | 65 руб. ×от 100 шт. — 50 руб.от 1000 шт. — 44 руб. | |
| Со склада | 36 руб. ×от 200 шт. — 24 руб.от 2000 шт. — 21 руб. | |
| Со склада | 37 руб. ×от 200 шт. — 28 руб.от 2000 шт. — 25 руб. | |
| B59751-B120-A70, 420 В, 173 мА, 50 Ом, PTC термистор | Со склада | 150 руб. ×от 80 шт. — 120 руб.от 800 шт. — 110 руб. |
| 135-104LAF-J01, Термистор3-4 неделиПр-во: Honeywell | 3-4 недели | 173 руб. ×от 10 шт. — 162 руб.от 25 шт. — 152 руб. |
| NTCLE305E4103SB, Термистор | 3-4 недели | 80 руб. ×от 5 шт. — 78.80 руб.от 10 шт. — 78.60 руб. |
| NTHS1206N02N1002JE, Термистор | 3-4 недели | 70 руб. ×от 10 шт. — 58.20 руб.от 25 шт. — 57.20 руб. |
| B59010-D1135-B40, PTC термистор | Со склада | 600 руб. ×от 15 шт. — 530 руб.от 150 шт. — 515 руб. |
| 3-4 недели | 6 580 руб. ×от 5 шт. — 6 047 руб.от 10 шт. — 5 692 руб. |
Страницы Ctrl ← предыдущая Ctrl → следующая
Источник: https://www.chipdip.ru/catalog/popular/termorezistor
Принцип работы термистора
Источник: https://electric-220.ru/news/princip_raboty_termistora/2015-05-21-882
Датчики температуры, термисторы, термореле
Датчики температуры – это датчики,которые значение температуры переводят в другие физические параметры, например, сопротивление или напряжение.
Терморезисторы
Терморезисторы – это температурные датчики, которые преобразуют значение температуры в сопротивление. Любой проводник имеет сопротивление, которое при изменении температуры также изменяется.
Величина, которая показывает насколько изменяется сопротивление при изменении температуры на 1 0С, называется температурный коэффициент сопротивления -ТКС, и если при увеличении температуры сопротивление увеличивается, то ТКС -положительный, а если уменьшается, то отрицательный.
Основные характеристики терморезисторов:
-номинальное сопротивление;
-диапазон измеряемых температур;
-максимальная мощность рассеивания (имеется ввиду тепловая характеристика);
-ТКС.
Термисторы – это терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC -negative temperature characteristic). Изготавливают их из оксидов различных металлов, керамики и даже кристаллов алмаза.
NTC-резисторы применяют в качестве датчиков температуры, в бытовой технике и в промышленной, от -40 до 300 0С.
Ещё одна область применения это ограничение пускового тока в различных электронных устройствах, например в импульсных блоках питания,которые есть абсолютно во всех устройствах питающихся от сети.
При подключении к сети термистор имеет комнатную температуру и сопротивление порядка нескольких Ом. В момент зарядки конденсатор происходит скачок тока, но термистор не даёт ему подняться выше предела, зависящего от сопротивления термистора.
При прохождении тока термистор разогревается и его сопротивление падает почти до нуля, и в дальнейшем он не влияет на работу устройства.
Позисторы – терморезисторы с положительным ТКС (PTC – positive temperature characteristic). Положительным ТКС, к примеру, обладают все металлы, также их изготавливают из керамики и полупроводниковых кристаллов.
Позисторы также применяют в качестве датчиков температуры,но на этом их область применения не ограничивается, их применяют:
В качестве защитных элементов в трансформаторах, электродвигателях и других электронных приборах, в которых есть риск возникновения перегрева.
Для этого позистор включают последовательно с нагрузкой – обмоткой двигателя или электронной схемой, а сам позистор непосредственно в зону нагрева – приклеивают термоклеем к обмотке или заживают хомутом или просто прижимают используя термопасту.
При этом такая защита от перегрева достаточно эффективна и не имеет пределов цикла включения/выключения, так как нет никаких размыкающих контактов, просто защитный термистор приобретает высокое сопротивление и через него проходт остаточный ток,значение которого совершенно не опасно для нагрузки.
Но позистор всё-же можно вывести из строя – при резком скачке напряжения, так как ток превысит номинальный. Например, если вместо 220 В придёт 380 В, сопротивление его будет достаточно низким, так как температура в норме, а вот ток который через него пройдёт превысит номинальный и он просто выгорит, разомкнув нагрузку.
Ещё одно применение – запуск электродвигателей компрессоров. Применяется такая схема в маломощных холодильных машинах – холодильниках, морозильных камерах, в которых установлены однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. В современных кондиционерах такую схему уже не используют, используя двухфазные электродвигатели с рабочими фазосдвигающими конденсаторами.
В этом случае рабочую обмотку подключают непосредственно к сети, а пусковую через позистор.
После запуска компрессора позистор нагревается от проходящего через него тока и увеличивает своё сопротивление, отключая пусковую обмотку.
Кстати из-за этого при кратковременном пропадании питающего напряжения, компрессор может не запуститься, так как термистор не успеет остыть и выйдет из строя из-за перегрева основной обмотки.
Применяют PTC – резисторы в схемах запуска люминесцентных ламп.
В этой схеме при включении лампы позистор имеет малое споротивление и через него протекает ток, при этом разогреваются нити накала в лампе и сам позистор, после нагревания цепь позистора размыкается и лампа включается уже с разогретыми электродами. Эта схема значительно продлевает срок службы энергосберегающих ламп.
Нашли применение данные терморезисторы и как датчики уровня жидкости. Схема контроля основана на разных свойствах жидкости и воздуха – теплоёмкость и теплопередача жидкости значительно превышает эти параметры в воздухе.
Также позисторы применяют в качестве нагревательных элементов – в бытовой технике, автомобильной промышленности. Это как раз те самые разрекламированные керамические нагреватели, которые “не сжигают кислород”
Термопары
Термопара – это термопреобразовательный элемент, представляющий собой “спай” разнородных металлов.
В схеме с двумя такими спаями при разности температур между ними в цепи появится термо-ЭДС, величина которой будет зависеть от природы металлов и разности температур между спаями. Впервые термоэлектрический эффект обнаружили ещё в первой половине девятнадцатого века.
Применение для термопар самое различное – в промышленности, в медицине, для научно-исследовательских целей. Термопары могут измерять довольно высокие температуры, например температуру жидкой стали (около 1800 0С).
Материал для изготовления термопар – медь,хромель,алюмель, платина, и полупроводниковые материалы.
Используется и обратный эффект – при пропускании электрического тока в цепи, появляется разность температур между двумя спаями, в середине прошлого века выпускали холодильники, рабочим элементом была термопара на основе полупроводников. Но из-за более низкого к.п.д., по сравнению с компрессорными холодильниками, их перестали выпускать.
Полупроводниковые термочувствительные элементы
Хотя и терморезисторы изготавливаю из полупроводниковых материалов, но здесь речь идёт о эффекте изменения температуры на p-n переходе транзисторов и диодов. Эти приборы характеризуются температурным коэффициентом напряжения – ТКН. Это изменение приложенного напряжения при изменении температуры. У всех полупроводников он отрицательный равен примерно 2мВ/0С.
На основе полупроводниковых датчиков температуры выпускают специализированные микросхемы, в которых на одном кристале помещается сразу и термочувствительный элемент усилители сигнала и схемы стабилизации.
В настоящее время такие микросхемы широко распространены и выпускаются миллионами штук многими производителями. А потребитель получает готовое откалиброванное изделие с выходным сигналом нужной величины и нужной ему погрешностью (точностью).
Используют такие микросхемы как датчики температуры в самых разнообразных устройствах.
Ещё одно применение полупроводниковых термодатчиков – в качестве элементов стабилизации и компенсации в электронных схемах. К примеру при протекании тока через мощные силовые элементы он нагреваются, изменяется х сопротивление и ,соответственно, параметры, чтобы компенсировать этот эффект, на его корпус крепят термотранзистор и включают в схему термокомпенсации.
Термореле – это устройства для включения или выключения нагрузки при достижении определённой температуры, они преобразуют тепловую энергию в механическую, которая идёт на замыкание/размыкание электрических контактов.
Область применения данных изделий -автоматизация и защита устройств в быту, на производстве, в автомобилях. Например их используют в утюгах, тепловых завесах, электрокаминах. Главное их достоинство это невысокая цена и простота.
Выпускают регулируемые термореле и настроенные на определённую температуру срабатывания. С замыкающими и размыкающими контактами, а также с группами контактов на замыкание/размыкание одновременно.
Технические параметры термореле:
-температура срабатывания – температура при достижении которой происходит замыкание/размыкание контактов реле
-температура возврата, соответственно при ней происходит возврат в исходное состояние
-гистерезис (дифференциал) -разница между температурой срабатывания и возврата
-коммутируемый ток и напряжение, от этого параметра зависит долговечность прибора, стоит подбирать прибор с запасом по току
-сопротивление контактов
-время срабатывания
-погрешность прибора, например +/- 10%
Биметаллические термореле
В таких реле срабатывание происходит из-за изгиба платины или диска, выполненных из биметалла (то есть из двух металлов), из-за разного объёмного расширения разнородных металлов. Они достаточно простые безотказные
Есть две разновидности этих типов реле – терморегуляторы и термоограничители. Первый тип регулирует температуру в определённых пределах, автоматически включая и выключая нагрузку, а вторые используются для защиты и требуют после срабатывания сброса специальной кнопкой.
Термодатчики манометрического типа
Измерение температуры этими датчиками основано на эффекте объёмного расширения различными жидкостями.
Используют их,например в водонагревателях или в кондиционерах для включения подогрева картера и дренажа. Они представляют из себя колбу с жидкостью, которая контактирует с измеряемой средой и соединена с контактами металлической трубкой. В качестве рабочего вещества обычно применяют смесь на основе спирта или этиленгликоля.
Электронные термореле
Это уже довольно сложные электронные устройства которые коммутируют нагрузку с помощью электромагнитных реле, контакторов, датчиками температуры могут служить почти все вышеперечисленные типы.
Обрабатывает сигнал микроконтроллер или же специализированная электронная схема. Такие приборы могут иметь несколько каналов, например, четыре,то есть могут контролировать четыре точки и управлять четырьмя нагрузками, а выдавать информацию на электронный дисплей.
Для монтажа в электрощит выпускают термореле в корпусе под DIN-рейку.
Источник: https://MasterXoloda.ru/4/temperaturnye-datchiki-termorezistory-termorele
Термистор – электронный компонент, области применения, для чего нужен
Термистор (терморезистор, temperature-sensitive resistor — eng.) – резистор на основе полупроводника, значительно уменьшающий своё сопротивление при понижении температуры. На основе этих данных можно измерять температуру в понятном для микроконтроллёров виде.
Основным материалом для изготовления термистора (с отрицательным ТКС*) служат поликристаллические оксидные полупроводники (окислы металлов).
Существует также разновидность терморезисторов (с положительным ТКС*) – позисторы.
Их получают из титана вкупе с бариевой керамикой и редкоземельными металлами.
Значительно увеличивают сопротивление при увеличении температуры. Основное применение – температурная стабилизация устройств на транзисторах.
Термистор изобретён Самуэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.
Термисторы применяются в микроэлектронике для контроля температур, тяжёлой промышленности, мобильных измерительных устройствах, выполняют функцию защиты импульсных блоков питания от больших зарядных токов конденсаторов & etc.
Очень часто встречаются на компьютерных комплектующих.
Позволяют измерять температуру процессоров, оперативной памяти, видеокарт, систем питания, чипсетов, жёстких дисков и прочих компонентов. Довольно надёжны, хотя не редок заводской брак, когда температура смещена на несколько десятков градусов, либо вообще находится в минусе.
Существуют также термисторы с собственным встроенным подогревом. Служат для ручного включения подогрева и подачи сигнала с резистора о изменении сопротивления, либо для контроля подачи питания сети (при отключении резистор перестанет нагреваться и изменит сопротивление).
Формы и размеры термисторов могут быть разными (диски, бусинки, цилиндры & etc).
Основными характеристиками полупроводникового термистора являются: ТКС*, диапазон рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния, номинальное сопротивление.
Термисторы (большинство) выносливы к различным температурам, механическим нагрузкам, к износу от времени, а при определённой обработке и к агрессивным химическим средам.
*Температурный Коэффициент Сопротивления
Источник: http://www.xtechx.ru/c40-visokotehnologichni-spravochnik-hitech-book/termistor-resistor-ustroistvo/
ТЕРМОРЕЗИСТОР
Терморезистор представляет собой полупроводниковые термометры сопротивления и термометрические датчики.
Датчики используются для определения температуры окружающей среды. В этом случае ток, пропускаемый сквозь прибор, представляет собой настолько малую величину, что даже не производит нагрев терморезистора. В этом случае терморезистор употребляется в качестве датчика, получившего название термометра сопротивления.
В случае, когда температура терморезистора устанавливается при помощи нагрева постоянным по величине током и обстоятельствами охлаждения, температура находится по условиям теплоотдачи поверхности прибора, т. е.
скорости течения окружающей среды относительно терморезистора, рассматриваются плотность, вязкость, температура среды.
Терморезистор выступает в качестве датчика скорости потока и теплопроводности окружающей среды, плотности газов и пр.
Термометрические датчики создают двухступенчатое преобразование. Первое преобразование состоит в переводе исследуемой величины в изменение температуры терморезистора, второе преобразование — изменение температуры терморезистора переводится в изменение сопротивления.
Терморезисторы производятся из чистых металлов и полупроводников. Главным критерием создания служит высокий температурный коэффициент сопротивления.
Желательно наличие линейной зависимости сопротивления от температуры, воспроизводимости свойств, инертности влияния окружающей среды. Поэтому в основном предпочтение отдается платине, в меньшей степени — меди и никелю.
К недостаткам медных терморезисторов относятся их малое удельное сопротивление, легкая окисляемость при высоких температурах, поэтому медные применяются до температуры до 180 °С.
Никель употребляется для недорогих датчиков, которые рассчитаны для измерений в комнатных температурах. Чувствительные элементы терморезисторов могут производиться разнообразной формы, чаще они изготавливаются небольшой цилиндрической формы, в виде стержня, шайбы, бусинки.
Также элемент покрывается эмалью для предохранения от механических повреждений и вредного влияния температурноизменчивой окружающей среды. К тому же элемент помещается в защитную оболочку. Для измерения и сигнализации температуры необходимо индивидуально для каждого терморезистора произвести градуировку.
Наибольшей чувствительностью среди металлических терморезисторов отличаются полупроводниковые терморезисторы, называемые термисторами.
Платиновые терморезисторы используются для измерения температур в диапазоне от -60 до +1100 °С. В производстве распространение получили наиболее дешевые медные терморезисторы, которые обладают линейной зависимостью сопротивления от температуры.
Источник: http://enciklopediya-tehniki.ru/promyshlennost-na-t/termorezistor.html
(нет голосов)
Загрузка...
detector