热敏电阻是一种迥殊类型的可变电阻元件,当裸露正在温度变革中时,其物理电阻会发作变革。
热敏电阻是一种固态温度传感装备,其举动近似于电阻,但对温度敏锐。热敏电阻可用于依照处境温度的变革爆发模仿输出电压,因而能够被称为传感器。这是由于它正在外部热量变革时变革了其电气特色。
热敏电阻根本上是一个两头固态热敏传感器,由基于半导体的敏锐金属氧化物制成,具有金属化或烧结的连合引线,变成陶瓷圆盘或珠状组织。
这使得热敏电阻也许依照处境温度的眇小变革按比例变革其电阻值。换句话说,跟着温度的变革,其电阻也会变革,因而其名称“热敏电阻”是“热敏电阻器”(THERM-ally sensitive res-ISTOR)的组合词。
固然正在尺度电阻器中,因为热量惹起的电阻变革凡是是不生机的,但这种效应能够正在很众温度检测电道中取得很好的运用。因而,行动一种非线性可变电阻器件,热敏电阻凡是用作温度传感器,广博使用于衡量液体和处境气氛的温度。
其它,因为热敏电阻是由高度敏锐的金属氧化物制成的固态器件,它们正在分子水准上运转,跟着热敏电阻温度的升高,最外层(价)电子变得尤其灵活,爆发负温度系数,或变得不那么灵活,爆发正温度系数。
这意味着它们具有非凡好的电阻与温度特色,使其也许正在高达 200°C 的温度下职业。
固然热敏电阻的重要用处是行动电阻温度传感器,但它们也能够与另一个组件或装备串联连合,以把握通过它们的电流。换句话说,它们能够用作热敏限流器件。
热敏电阻有众品种型、质料和尺寸,其特质是响合时间和职业温度。其它,密封热敏电阻解除了因为水分分泌而导致的电阻读数偏差,同时仍供给高职业温度和紧凑的尺寸。最常睹的三品种型是:珠状热敏电阻、盘状热敏电阻和玻璃封装热敏电阻。
这些与热干系的电阻器能够通过两种式样职业:跟着温度的变革增补或淘汰其电阻值。因而,有两品种型的热敏电阻:负温度系数(NTC)热敏电阻和正温度系数(PTC)热敏电阻。
负温度系数热敏电阻(简称 NTC 热敏电阻)跟着周遭温度的升高而下降其电阻值。凡是,NTC 热敏电阻是最常用的温度传感器类型,由于它们能够用于简直完全与温度干系的装备中。
NTC 热敏电阻具有电阻与温度(R/T)的负干系相闭。NTC 热敏电阻的较大负反响意味着纵然温度的眇小变革也会导致其电阻的明显变革。这使得它们非凡适合切确的温度衡量和把握。
咱们之前说过,热敏电阻是一种电阻高度依赖于温度的电子元件,因而倘若咱们通过热敏电阻发送恒定电流,然后衡量其两头的电压降,咱们就能够确定其正在特定温度下的电阻。
NTC 热敏电阻跟着温度的升高而下降其电阻,而且有众种基极电阻和温度弧线可供拣选。NTC 热敏电阻凡是以其正在室温(25°C,77°F)下的基极电阻为特质,由于这供给了一个利便的参考点。比如,25°C 时为 2k2Ω、25°C 时为 10kΩ 或 25°C 时为 47kΩ 等。
热敏电阻的另一个紧要特色是其“B”值。B 值是由其制成的陶瓷质料决议的质料常数。它描画了正在两个温度点之间的特定温度规模内电阻(R/T)弧线的斜率。每种热敏电阻质料将具有区别的质料常数,因而具有区别的电阻与温度弧线。
因而,B 值将界说热敏电阻正在第一个温度或基点(凡是为 25°C,称为 T1)的电阻值,以及热敏电阻正在第二个温度点(比如 100°C,称为 T2)的电阻值。
因而,通过懂得特定热敏电阻的 B 值(从修筑商的数据外中获取),能够操纵以下归一化方程天生温度与电阻的外格,以构修适合的图外:
给天命据:B = 3455,R1 = 10kΩ(25°C)。为了将温度从摄氏度(°C)转换为开尔文(K),增加数学常数 273.15。
R1 的值仍然给出为 10kΩ 基极电阻,因而正在 100°C 时的 R2 值盘算推算如下:
须要留神的是,正在这个简略的示例中,仅盘算推算了两个点,但凡是热敏电阻的电阻会随温度呈指数变革,因而其特色弧线长短线性的。因而,盘算推算更众的温度点将使弧线尤其确实。
这些点能够如图所示绘制,从而为具有 B 值为 3455 的 10kΩ NTC 热敏电阻供给更确实的特色弧线。
那么咱们何如操纵热敏电阻来衡量温度呢?到目前为止,咱们仍然清楚到热敏电阻是一种电阻器件,因而依照欧姆定律,倘若咱们通过它转达电流,它两头会爆发电压降。因为热敏电阻是一种被动传感器,即它须要鞭策信号技能职业,因而因为温度变革惹起的电阻变革能够转换为电压变革。
最简略的实行措施是操纵热敏电阻行动分压电道的一部门,如图所示。恒定电源电压施加正在电阻和热敏电阻串联电道上,输出电压从热敏电阻两头衡量。
比如,倘若咱们操纵 10kΩ 热敏电阻和 10kΩ 的串联电阻,则正在 25°C 的基极温度下,输出电压将为电源电压的一半,由于 10Ω/(10Ω+10Ω) = 0.5。
当热敏电阻的电阻因为温度变革而变革时,热敏电阻两头的电源电压比例也会发作变革,从而爆发与输出端子之间的总串联电阻比例成正比的输出电压。
因而,分压电道是一种简略的电阻-电压转换器,个中热敏电阻的电阻由温度把握,爆发的输出电压与温度成正比。因而,热敏电阻越热,输出电压越低。
倘若咱们换取串联电阻 RS 和热敏电阻RTH 的地点,则输出电压将朝相反倾向变革,即热敏电阻越热,输出电压越高。
咱们仍然看到,热敏电阻用作电阻温度敏锐传感器,但热敏电阻的电阻能够通过外部温度变革或通过流经它们的电流惹起的温度变革来变革,由于它们事实是电阻器件。
欧姆定律告诉咱们,当电流畅过电阻 R 时,因为 I²R 的热效应,功率以热的体例花费。因为热敏电阻中的电流自热效应,热敏电阻能够跟着电流的变革变革其电阻。
感性电气装备(如电机、变压器、镇流照明等)正在初度开启时会遭遇过大的浪涌电流。但串联连合的热敏电阻也能够有用地将任何高初始电流节制正在安定值。凡是使器具有低冷电阻值(25°C 时)的 NTC 热敏电阻实行此类电流调剂。
浪涌电流控制器和浪涌节制器是串联连合的热敏电阻,其电阻跟着通过它的负载电流加热而降至非凡低的值。正在初始开启时,热敏电阻的冷电阻值(其基极电阻)相当高,把握负载的初始浪涌电流。
因为负载电流,热敏电阻加热并相对平缓地下降其电阻,直到其两头的功率足以支柱其低电阻值,大部门施加的电压正在负载两头爆发。
因为其质料的惯性,这种加热效应须要几秒钟,正在此功夫负载电流慢慢增补而不是倏得增补,因而任何高浪涌电流都被节制,其花费的功率相应淘汰。因为这种热效用,浪涌电流控制热敏电阻因而能够正在其低电阻形态下非凡热地运转。因而,一朝电源被移除,须要冷却或光复期,以使 NTC 热敏电阻的电阻充溢光复,以便下次操纵。
限流热敏电阻的反响速率由当时代常数给出。即其电阻变革 63%(即 1 到 1/ε)所需的时代。比如,假设处境温度从 0°C 变革到 100°C,则 63% 的时代常数将是热敏电阻到达 63°C 电阻值所需的时代。
NTC 热敏电阻供给了对不生机的高浪涌电流的回护,同时正在继续运转功夫其电阻维持可疏忽的低值,为负载供电。这里的上风是它们也许有用地惩罚比尺度固定限流电阻更高的浪涌电流,同时具有一样的功耗。
正在本教程中,咱们仍然看到热敏电阻是一种两头电阻传感器,能够依照周遭处境温度的变革变革其电阻值,因而得名“热敏电阻”。
热敏电阻是由半导体金属氧化物制成的便宜且易于获取的温度传感器。它们具有负温度系数(NTC)或正温度系数(PTC)。区别正在于 NTC 热敏电阻的电阻跟着温度的升高而下降,而 PTC 热敏电阻的电阻跟着温度的升高而增补。
NTC 热敏电阻是最常用的(加倍是 10kΩ NTC 热敏电阻),而且与附加的串联电阻 RS 一块能够用作简略分压电道的一部门。因而,因为温度变革惹起的电阻变革会爆发与温度干系的输出电压。
然而,热敏电阻的职业电流应尽也许低,以淘汰任何自热效应。倘若它们的职业电流过高,它们也许会比散热更速地加热,从而爆发舛错的结果。
热敏电阻的特质正在于其基极电阻以及其“B”值。基极电阻(比如 10kΩ)是热敏电阻正在给定温度(凡是为 25°C)下的电阻,因而界说为:R25。B 值是一个固定的质料常数,描画了电阻随温度(R/T)变革的弧线斜率。
咱们还看到,除了用于衡量外部温度外,热敏电阻还能够用于把握电流,这是因为流经它的电流惹起的 I²R 热效应。通过将 NTC 热敏电阻与负载串联连合,能够有用地节制任何高浪涌电流。
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