NTC热敏电阻

如何选择和使用热敏电阻控制温度

发布时间:2019-02-24    文章来源:敏创原创    点击次数:
热敏电阻 (热敏电阻) 因其灵敏度高、体积小、坚固耐用、响应时间快和成本低而广泛应用于激光二极管和检测器冷却应用。当与热电 (TE) 冷却器和支持电路一起正确使用时, 成本低于一美元的普通热敏电阻具有足够的灵敏度,可以将激光二极管的温度稳定在高于 0.001 ℃ 的温度热敏电阻的高灵敏度的价格是用非线性来支付的,这使得它们的选择和使用比预期的更具挑战性

热敏电阻特性
热敏电阻一般是两端半导体有电的设备
电阻随瞬变电磁法非线性变化在室温中。热敏电阻的非线性使问题复杂化它们的校准和使用。
在过去,设计工程师经常求助以电阻为基础对其中的网络进行线性化
有效转换温度电阻只有在非常窄的温度下范围。幸运的是,微处理器已经
以他们的能力,我们轻而易举地就完成了这项任务
快速计算复杂表达式。大多数热敏电阻的R-T特性是斯坦哈特哈特准确地描述了方程:
1/T = A + B*(Ln R) + C*(Ln R)3
 
在这个关系式中,T是绝对温度(单位是开尔文)A B C都是常数哪些可以从多边环境协定确定


图1所示。9种常用热敏电阻的电阻-温度响应曲线。

电阻和温度的确定值(1)假设有良好的校准数据(2)Steinhart-Hart 方程在-30 °C 至 0.1 °C 的温度范围内引入小于 125 °C 的误差,在-20 °C 至 50 °C 之间引入小于 0.01 °C 的误差
 
热敏电阻系列-大多数热敏电阻负温度系数 (NTC),这意味着电阻随着温度的升高而降低。图 1 显示了九种常见 NTC 热敏电阻的 R-T 特性。每个热敏电阻根据其在 25 ℃ 下的标称电阻进行标记; 常用热敏电阻的范围从 250Ω至 100 kΩ
 
在热敏电阻制造过程中,通过使用不同的金属氧化物来形成课程电阻控制
半导体结。几种不同的材料组合被用来到达
 
在相同的标称 25 °C 电阻下,每种组合都会导致略有不同的 R-T 特性。这种可用的 R-T 特性往往使热敏电阻的选择变得复杂。然而,如图 2 所示,相同标称电阻的热敏电阻之间的差异相对较小。
 
标称电阻-一般是热敏电阻在它们具有数千欧姆电阻的温度下运行。
在这些高电阻下,使用传统的数字万用表,简单的双线电阻测量工作良好,温度控制器的测量电路不必过于复杂或精确可靠的温度测量
 
图2。不同热敏电阻的R-T斜率变化材料。

温度灵敏度-热敏电阻在低温度下获得最高灵敏度,其中电阻与温度曲线最陡。随着温度的升高,灵敏度迅速下降。对于典型的 10kΩ热敏电阻,灵敏度变化如下
温度敏感性
-20°C 5600Ω/°C
25°C 439Ω/°C
50°C 137Ω/°C

温度范围和热敏电阻的选择了解实际热敏电阻的选择权衡利弊,考虑系统框图如图3所示。这张图显示了温度
传感和显示系统一个用于LDT-5900系列和其他ILX温度控制器。热敏电阻电阻通过施加恒定电流来感知,
10µA或100µA,通过热敏电阻然后测量电压降。电压被数字化,然后输入微处理器,电阻计算,斯坦哈特-哈特方程已经用过了计算温度。
LDT-5900系列仪器使用a23位A/D转换器的测量0 - 6V范围,产生A/D输入电压分辨率约为0.7µv每一步。自热敏电阻是非线性的
实际测温分辨率也是非线性的。这种非线性复杂温度测量的缺点限制。
随着热敏电阻温度的升高,它的电阻和对温度的敏感性变化也减少。这意味着每比特的欧姆数减少每A/D步的度数增加。
图4说明了这种关系。的菲琴的上部是热敏电阻输入到A/D的电阻和电压是否用于确定低温极限的系统。膜的下部
显示系统测量分辨率每A/D转换步骤的C度是否用于确定最高温度限制

图3。高精度温度测量系统

LDT-5900 系列的显示分辨率为 0.001 °C。只要单个 a/D 位对小于 0.001 °C 的变化做出响应,测量分辨率不会显著影响仪器应用。单个 a/D 步对应于大于 0.001 °C 的变化的温度如下

感应电流R/0.001 °C 10 k热敏电阻温度
10 a 0.07Ω 64 °C
100 a 0.007Ω 132 °C

在高于这些温度下,一个A/D 步骤对应 0.001 °C 以上在温度变化时,仪器可以不再检测和测量温度变化小于 0.001 °C
随着热敏电阻温度的降低,其电阻会增加,同样,其两端的电压也会增加。当电压超过时,达到实际的低温极限


LDT-5900系列温度范围使用典型的10 kΩ热敏电阻

 

图4。测量分辨率随温度变化
A/D的最大输入电压转换器。典型低温测量限制:
感应电流电阻10 kΩ热敏电阻温度。
600000ΩµA -49°C
100µA 60.000Ω-11°C

总结
你选择的热敏电阻的类型会主要取决于所需的操作温度范围内。热敏电阻rt曲线,
如图1所示,通常由热敏电阻厂家,并提供很好的热敏电阻选择指南。
热敏电阻的有效温度范围通过改变感应电流来进行位移。
使用a的LDT-5900的温度范围10 kΩ热敏电阻,所示的水平图4中心的条,可以是
通过改变感觉发生了巨大的变化电流。图4提供了一个典型的10 kΩ数据
热敏电阻,但同样的方法可以与其它热敏电阻配合使用。你可以看到10 kΩ热敏电阻一般
是大多数激光二极管的理想选择冷却应用在高稳定性的地方要求从室温以上到大约-40°C。




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