1. Назначение. Типы терморезисторов
Терморезисторы относятся к параметрическим датчикам температуры, поскольку их активное сопротивление зависит от температуры. Терморезисторы называют также термометрами сопротивления или термосопротивлениями . Они применяются для измерения температуры в широком диапазоне от -270 до 1600 °С.
Если терморезистор нагревать проходящим через него электрическим током, то его температура будет зависеть от интенсивности теплообмена с окружающей средой. Так как интенсивность теплообмена зависит от физических свойств газовой или жидкой среды (например, от теплопроводности, плотности, вязкости), в которой находится терморезистор, от скорости перемещения терморезистора относительно газовой или жидкой среды, то терморезисторы используются и в приборах для измерения таких неэлектрических величин, как скорость, расход, плотность и др.
Различают металлические и полупроводниковые терморезисторы. Металлические терморезисторы изготовляют из чистых металлов: меди, платины, никеля, железа, реже из молибдена и вольфрама. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент электрического сопротивления составляет примерно (4-6,5) 10 -3 1/°С, т. е. при увеличении температуры на 1 °С сопротивление металлического терморезистора увеличивается на 0,4-0,65 %. Наибольшее распространение получили медные и платиновые терморезисторы. Хотя железные и никелевые терморезисторы имеют примерно в полтора раза больший температурный коэффициент сопротивления, чем медные и платиновые, однако применяются они реже. Дело в том, что железо и никель сильно окисляются и при этом меняют свои характеристики. Вообще добавление в металл незначительного количества примесей уменьшает температурный коэффициент сопротивления. Сплавы металлов и окисляющиеся металлы имеют низкую стабильность характеристик. Однако при необходимости измерять высокие температуры приходится применять такие жаропрочные металлы, как вольфрам и молибден, хотя терморезисторы из них имеют характеристики, несколько отличающиеся от образца к образцу.
Широкое применение в автоматике получили полупроводниковые терморезисторы, которые для краткости называют термисторами . Материалом для их изготовления служат смеси оксидов марганца, никеля и кобальта; германий и кремний с различными примесями и др.
По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые имеют меньшие размеры в большие значения номинальных сопротивлений. Термисторы имеют на порядок больший температурный коэффициент сопротивления (до -6 10 -2 1/ºС). Но этот коэффициент - отрицательный, т. е. при увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается. Существенный недостаток полупроводниковых терморезисторов по сравнению с металлическими - непостоянство температурного коэффициента сопротивления. С ростом температуры он сильно падает, т. е. термистор имеет нелинейную характеристику. При массовом производстве термисторы дешевле металлических терморезисторов, но имеют больший разброс характеристик.
2. Металлические терморезисторы
Сопротивление металлического проводника R зависит от температуры:
где С - постоянный коэффициент, зависящий от материала и конструктивных размеров проводника; α - температурный коэффициент сопротивления; е - основание натуральных логарифмов.
Абсолютная температура (К) связана с температурой в градусах Цельсия соотношением Т К= 273 + Т°С.
Определим
относительное изменение сопротивления
проводника при его нагреве. Пусть сначала
проводник находился при начальной
температуре Т
0
и
имел сопротивление
.
При нагреве до температурыT
его сопротивление
.
Возьмем отношение R
T
и R
0
:
(2)
Известно, что функцию вида e x можно разложить в степенной ряд:
Для
нашего случая
.
Так как величина α для меди сравнительно
мала и в диапазоне температур до +150 °С
может быть принята постоянной α = 4,3 10 -3
1/ºС, то и произведение
в этом диапазоне температур меньше
единицы. Поэтому не будет большой ошибкой
пренебречь при разложении членами ряда
второй степени и выше:
(3)
Выразим сопротивление при температуре T через начальное сопротивление при T 0
Медные терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСМ (термосопротивления медные) с соответствующей градуировкой: гр. 23 имеет сопротивление 53,00 Ом при 0 ºC; гр. 24 имеет сопротивление 100,00 Ом при 0 ºC. Медные терморезисторы выполняются из проволоки диаметром не менее 0,1 мм, покрытой для изоляции эмалью.
Для платиновых терморезисторов, которые применяются в более широком диапазоне температур, чем медные, следует учитывать зависимость температурного коэффициента сопротивления от температуры. Для этого берется не два, а три члена разложения в степенной ряд функции e x .
В диапазоне температур от -50 до 700 °С достаточно точной является формула
где для платины α = 3,94 10 -3 1/ºС, β = 5,8 10 -7 (1/ºС) 2 .
Платиновые терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСП (термосопротивления платиновые) с соответствующей градуировкой; гр. 20 имеет сопротивление 10,00 Ом при 0 °С, гр. 21 - 46,00 Ом; гр. 22 - 100,00 Ом. Платина применяется в виде неизолированной проволоки диаметром 0,05-0,07 мм.
В табл. 1 приведены зависимости сопротивления металлических терморезисторов от температуры; они называются стандартными градуировочными таблицами.
Таблица 1. Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры
|
Температура, °С |
Сопротивление, Ом |
||||
|
Платиновые термометры сопротивления |
Медные термометры сопротивления |
||||
На рис. 1 показано устройство платинового термометра сопротивления. Сам терморезистор выполнен из платиновой проволоки 1 , намотанной на слюдяную пластину 2 с нарезкой. Слюдяные накладки 3 защищают обмотку и крепятся серебряной лентой 4. Серебряные выводы 5 пропущены через фарфоровые изоляторы 6. Термосопротивление помещается в металлический защитный чехол 7.
Рис.
1. Платиновый термометр сопротивления
Большинство рассмотренных выше температурных датчиков не особенно популярны среди радиолюбителей, занимающихся творчеством в домашних условиях или на работе. Причин этого несколько - это и большая себестоимость, существенные размеры и необходимость применять специальные (достаточно сложные) электронные узлы для обеспечения их работы. Электронные конструкции, которые в изобилии предлагают своим читателям журналы по радиоэлектронике, используют в качестве термодат- чиков, в основном, терморезисторы. О них и пойдет речь ниже.
Терморезистор - это устройство, сопротивление которого значительно изменяется с изменением температуры. Это рези- стивный прибор, обладающий высоким ТКС (температурным коэффициентом сопротивления) в широком диапазоне температур. Различают терморезисторы с отрицательным ТКС, сопротивление которых падает с возрастанием температуры, часто называемые термисторами, и терморезисторы с положительным ТКС, сопротивление которых увеличивается с возрастанием температуры. Такие терморезисторы называются позисторами. обоих типов изготавливают из полупроводниковых материалов, диапазон изменения их ТКС - (-6,5…+70)%/С. Тер- морезисторный эффект заключается в изменении сопротивления полупроводника в большую или меньшую сторону за счет убывз ния или возрастания его темпера!уоы Однако сам м<*чанизм из менения сопро "^вмо’-‘ия с г емперасурой отличен п. подобно! о явления в металлах (о чем и говорит факт уменьшения сопротивления при увеличении температуры], а особенности э»ого физического эффекта будут подробнее рассмотрены ниже.
Известно, что в 1833 году Фарадей обнаружил отрицательный ТКС у сульфида серебра, но отсутствие сведений о явлении в контактах металл-полупроводник препятствовало изготовлению приборов с воспроизводимыми характеристиками. В 30-х г одах двадцатого века у оксидов Ге 3 0 4 и UO ? ученые химики обнаружили высокий отрицательный температурный ‘коэффициент со противления. В начале 40-х этот ряд пополнился NiO, СоО, соединениями NiO Со? 0 3 -Мп у О¦;. Интервал удельных сопротивлений расширился благодаря добавлению о-‘сида меди Мп л 0 4 в соединение Ni0-Mn ; -.0;;.
с отрицательным ГКС изготавливаются из оксидов металлов с незаполненными электронными уровнями, и при низких температурах обмен электронами соседних ионов за трудняется, при этом электропроводность вещества мала. Если температура увеличивается, го электроны приобретают энергию в виде тепла, процесс обмена электронами у ионов становится интенсивнее, поэтому резко увеличивается подвижность носителей заряда. Другие терморезисторы имеют положитепьный температурный коэффициент сопротивления в некотором интервале температур. Такие терморезисторы на жаргоне радиотехников называют позисторагии.
Терморезсст^рм с положительным ТКС можно разделить на 2 группы:
1. из полупроводникового материала (обычно Si) в форме небольших пластин о дзумя выводами на противоположных сторонах. Их применение основано на том, что легированные кристаллы St (кремния) как гь тэс и р-типе имеют положительный ТКС при температуре от криогенных до 150°С и выше причем ТКС нрп комнаг-юй температуре примерно равен 0,8% на 1 С,
2. Терморезисторн с большим ТКС -.до 70% на 1 е С), но в более ограниченном диапазоне темпеоятур Материалом в данном случае является поликристаллический полупроводниковый титанат бария с большим изменением ТКС при температуре 120°С, соответствующей сегнетоэлектрической точке Кюри этого материала. Добавляя другие материалы, например, титанат свинца или стронций, такое изменение ТКС можно получить при температурах от -100 до +250°С. Можно также изменить наклон кривой сопротивления так, что большее изменение температур будет происходить в более узком интервале температур, например О…ЮО°С.
Устройство популярных терморезисторов
Температурная зависимость сопротивления является главной характеристикой терморезисторов, в значительной степени определяющей остальные характеристики этих изделий. Она амбивалентна на температурной зависимости удельного сопротивления полупроводника, из которого изготовлен данный терморезистор. Температурная зависимость сопротивления большинства типов отечественных терморезисторов с отрицательным ТКС во всем рабочем интервале температур определяется формулой
Примечание. Промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду Е6 с допуском ±20% (ММТ-1, КМТ-1); ряду Е12 с допусками ±10, ±20% (СТЗ-1).
Максимальная мощность рассеяния: КМТ-1: 1000 мВт ММТ-1, СТЗ-1: 600 мВт Температурный коэффициент сопротивления: КМТ-1: ~(4,2…8,4)%/°С ММТ-1: -(2,4…5,6)%/°С СТЗ-1: -(3,35…3,95)%/°С Коэффициент температурной чувствительности: КМТ-1: 3600…7200 К ММТ-1: 2060…4300 К СТЗ-1: 2870…3395 К Коэффициент рассеяния: 5 мВт/°С Коэффициент энергетической чувствительности: КМТ-1: 1 мВт ММТ-1, СТЗ-1: 1,3 мВт Постоянная времени: не более 85 с Температура окружающей среды: КМТ-1: от -60 до +155°С ММТ-1, СТЗ-1: от -60 до +125°С Относительная влажность воздуха:
КМТ-1, ММТ-1: до 98% при температуре ±25°С СТЗ-1: до 98%> при температуре +35°С Пониженное атмосферное давление: до 133 Па (1 мм рт. ст.) Минимальная наработка:
КМТ-1, ММТ-1: 15 000 часов СТЗ-1: 5 000 часов Срок сохраняемости:
КМТ-1, ММТ-1: 15 лет СТЗ-1: 12 лет
с отрицательным ТКС прямого подогрева бусинковые
ТР-4 - терморезисторы герметизированные изолированные - предназначены для использования в сигнализаторах уровня жидкости, измерения и регулирования температуры, а также для температурной компенсации элементов электрической цепи с положительным ТКС.
Масса: не более 0,3 г
Номинальное сопротивление: 1 -10 3 0м±20%.
Максимальная мощность рассеяния: 70 мВт
Коэффициент температурной чувствительности:
Температурный коэффициент сопротивления:
-(1,8…2,2)%/°С
Коэффициент температурной чувствительности: 0,15 мВт
Постоянная времени: не более 3 с
Предельные эксплуатационные данные:
Температура окружающей среды: от -60 до +200°С
Относительная влажность воздуха: до 98% при +35°С
Пониженное атмосферное давление:
до 0,00013 Па (Ю -6 мм рт. ст.)
Минимальная наработка: 20 000 часов
Срок сохраняемости: 15 лет.
Ограничение по частоте для применения данных терморезисторов в электронных устройствах составляет 1 кГц. В рабочем состоянии терморезисторы могут нагреваться до температуры 150…200°С. В схемах для ограничения пусковых токов (например, электродвигателей) этот прибор включают последовательно с нагрузкой, и нагревание выполняется за счет проходящего в цепи тока.
Кроме вышеперечисленных приборов популярны терморезисторы ТР-10, ТР-15. Пример полного условного обозначения в документации: терморезистор ТР-15-2200 Ом-1,2 Вт-ТУ11-97 АДПК.434.121.012ТУ. В этой аббревиатуре указаны тип, номинальное сопротивление, мощность рассеивания тепла при 25°С, технические условия завода-разработчика и производителя.
В табл. 1.1 приведены некоторые электрические параметры для терморезисторов ТР-15.
Таблица 1.1. Параметры терморезисторов ТР-15
|
Диапазон номинальных сопротивлений, 0м |
Максимальная мощность, Вт |
|
10…2200 |
|
|
10…2200 |
|
|
4,7…1000 |
|
|
4,7…1000 |
|
|
2,2…470 |
|
|
1,5…330 |
|
|
1,5…330 |
|
|
1,0…220 |
Промежуточные значения номинальных сопротивлений терморезисторов соответствуют ГОСТ 28884-90, то есть могут иметь значения 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 (числовые коэффициенты умножаются на числа 10, 100, 1000). Допустимое отклонение сопротивления ±20%.
При нагреве до максимальной температуры сопротивление терморезисторов уменьшается более чем в 100 раз. Для некоторых приборов (в качестве примера) в табл. 1.2. приведены значения сопротивлений в нагретом состоянии при максимальной мощности рассеивания. Рабочий температурный диапазон для терморезисторов серии TP находится в пределах -60…+155°С. Допустимая мощность рассеяния при температурах выше +25°С пропорционально снижается по линейному закону до 0,25Р тах при максимальной рабочей температуре.
Существуют импортные аналоги, например, терморезисторы фирмы NTC (Negative Temperature Coefficient). Эти приборы выпускаются в различных корпусах, среди которых часть имеет
Таблица 1.2 Изменение со>ч–01ивления терморезистора ТР-15
при максимальном нагреве
|
Номинальное сопротивление при 25°С. Ом |
Максимальная мощность рассеяния Bi |
Электрическое сопротивление при максимальной мощности рассеяния Ом, не более: |
крепления — это позволяв упростить задачу коне гру ктора – разработчика. Диапазон рабочих температур для этих приборов -55 , +) /’О С Внешний вид - в виде большой капли. для ограничения пусковых гокоь фирмы МТС представлено’ в габл 1.3.
Пример ночного обозначения зарубежных аналогов; В57 I53-S330-M здесь В?7 – фирменное обозначение терморе знечора. ! 53 S типовое обозначение, 330 кодовое обозна чениа сопротивления ‘де поспедняя цифр,? в обозначении указывает количество пулей, го ее гь УЮ со лвэ п. revei 33 Ом.
– I ОЧИОГ УЬ (;1.20%)
Таблица 1.3. NTC для ограничения пусковых токов
|
терморезистора |
Сопротивление R, при 25°С, 0м |
Точность |
Максимальная мощность, Вт |
Максимальный ток при 0…65°С, А |
|
1; 2; 2,5; 4;5; 10 |
16; 12; 11; 9,5; 8,5; 7,5 |
|||
с положительным ТКС - позисторы
СТ5-1, СТ6-1А, СТ6-1Б - терморезисторы негерметизи- рованные неизолированные - предназначены для измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации, тепловой защиты, ограничения и стабилизации тока в электрических цепях постоянного тока.
Масса: не более 0,7 г
Диапазон номинальных сопротивлений: СТ5-1: 20…150 Ом СТ6-1 А: 40…400 Ом СТ6-1 Б: 180; 270 Ом
Примечание. Допуск для СТ6-1 Б: ±20%.
Максимальная мощность рассеяния: СТ5-1: 700 мВт СТ6-1 А: 1100 мВт СТ6-1Б: 800 мВт
Температурный коэффициент сопротивления, не менее:
СТ5-1: 20%/°С
СТ6-1 А: 10%/°С
СТ6-1Б: 15%/° С
Примерный температурный интервал положительного ТКС:
СТ5-1: от +120 до +200°С
СТ6-1 А: от +40 до +155°С
СТ6-1Б: от +20 до +125°С
Кратность изменения сопротивления в области положительного ТКС: не менее 10 3
Коэффициент рассеяния: 9 мВт/°С
Коэффициент энергетической чувствительности:
СТ5-1: 0,01 мВт
СТ6-1 А: 0,3 мВт
СТ6-1Б: 0,5 мВт
Постоянная времени: не более 20 с
Предельные эксплуатационные данные:
Температура окружающей среды:
СТ5-1: от-20 до+200°С
СТ6-1 А: от -60 до +155°С
СТ6-1 Б: от -60 до +125°С
Относительная влажность воздуха при +25°С:
СТ5-1: до 85%
СТ6-1А, СТ6-1Б: до 98%
Пониженное атмосферное давление: до 133 Па (1 мм рт. ст.)
Минимальная наработка:
СТ5-1: 3 000 часов
СТ6-1 А, СТ6-1 Б: 10 000 часов
Срок сохраняемости:
СТ5-1: 3 года
СТ6-1 А, СТ6-1Б: 10 лет
Особенности применения терморезисторов
При монтаже всех типов терморезисторов рекомендуется применять припой марки ПОС-61 (ГОСТ 21930-76). При пайке температура припоя должна быть 260±5°С, а время пайки не более 4 секунд. Пайка выводов терморезисторов должна производиться не ближе 10 мм от его корпуса.
На основе терморезисторов действуют системы дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, системы теплового контроля машин и механизмов, схемы температурной компенсации, схемы измерения мощности ВЧ. находят применение в промышленной электронике и бытовой аппаратуре: рефрижераторах (холодильных камерах), автомобилях, электронагревательных приборах, телевизорах, системах центрального отопления и пр. В телевизорах часто используются терморезисторы с положительным ТКС для устройства размагничивания кинескопа. Самые первые устройства, где применялись терморезисторы - датчики для измерения и регулирования температуры. массово используются в различных устройствах не только в качестве датчиков температуры. После модификации их можно использовать для изменения времени задержки в широком интервале, в качестве конденсаторов или катушек индуктивности в низкочастотных генераторах, для защиты от выбросов напряжения в емкостных, индуктивных или резистивных схемах, в качестве ограничителей тока, напряжения, для измерения давления газа или теплопроводности. Также они используются в температурных датчиках, термометрах, практически в любой, связанной с температурными режимами, электронике. Применение терморезисторов в военной технике актуально и значимо. являются составной частью электронных систем контроля за температурой ракет стратегического назначения. В противопожарной технике действуют температурные датчики. Датчик содержит два терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом, которые установлены на печатной плате в поликарбонатном корпусе. Один выведен наружу - открытый терморезистор, он быстро реагирует на изменение температуры воздуха. Другой терморезистор находится в корпусе и реагирует на изменение температуры медленнее. При стабильных условиях оба терморезистора находятся в термическом равновесии с температурой воздуха и имеют некоторое сопротивление. Если температура воздуха быстро повышается, то сопротивление открытого терморезистора становится меньше, чем сопротивление закрытого. Отношение сопротивлений терморезисторов контролирует электронная схема, и если это отношение превышает пороговый уровень, установленный на заводе, она выдает сигнал тревоги. Такой принцип действия называется «реакцией на скорость повышения температуры». Если температура воздуха повышается медленно, то различие сопротивлений терморезисторов незначительно. Однако эта разница становится выше, если соединить последовательно с закрытым терморезистором резистор с высокой температурной стабильностью. Когда отношение суммы сопротивлений закрытого терморезистора и стабильного резистора и сопротивления открытого терморезистора превышает определенный порог, возникает режим тревоги. Датчик формирует режим «Тревога» при достижении внешней температуры 60°С вне зависимости от скорости нарастания температуры.
Применение терморезисторов в качестве датчиков температуры имеет не только плюсы, но и свои минусы. Так, например, это инерционность, обусловленная постоянной времени т, плохая стабильность в определенных условиях и т.д. Еще одна область применения терморезисторов - температурная компенсация электрических цепей в широком диапазоне температур. Такие электрические схемы популярны среди радиотехников и встречаются в усилителях мощности НЧ и многоплановых универсальных автоматических устройствах, предназначенных для применения в быту.
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, систем питания, чипсетов, 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 , к износу от времени, а при определённой обработке и к агрессивным химическим средам .
* Температурный Коэффициент Сопротивления
Здесь приведены характеристики малогабаритных терморезисторов которые могут применяться в устройствах контроля температуры ПК и разрабатываемых Вами конструкциях.
Терморезисторы или термисторы (ТР) - полупроводниковые резисторы с нелинейной Вольт Амперной Характеристикой (ВАХ), которые имеют явно выраженную зависимость электро сопротивления от температуры. Производятся терморезисторы с отрицательным и положительным Температурным Коэффициентом Сопротивления (ТКС).
Номинальное сопротивление R н - электрическое сопротивление, значение которого обозначено на корпусе или указано в нормативной документации, измеренное при определенной температуре окружающей среды (обычно 20º С). Значения устанавливаются по ряду Е6 либо Е12.
Температурный коэффициент сопротивления ТКС - характеризует, как и обычно, изменение (обратимое) сопротивления на один градус Кельвина или Цельсия.
Максимально допустимая мощность рассеяния P max - наибольшая мощность, которую длительное время может рассеивать ТР, не вызывая необратимых изменений характеристик. При этом его температура не должна превышать максимальную рабочую температуру.
Коэффициент температурной чувствительности В - определяет характер температурной зависимости данного типа ТР. Известен как постоянная В, зависящая от физических свойств полупроводникового материала, из которого выполнен термочувствительный элемент.
Постоянная времени t - характеризует тепловую инерционность.
Она равна времени, в течении которого сопротивление ТР изменяется на 63% при перенесении его из воздушной среды температурой 0º С в воздушную среду с температурой 100º С.
Терморезисторы с отрицательным ТКС
| Тип |
Диапазон номинальных сопротивлений при 20º С, кОм |
Допуск % |
Максимальная мощность 20º
С,
мВт |
Диапазон рабочих температур, º С |
ТКС при 20º
С,
%/º С |
Постоянная В, К |
Постоянная времени t
, сек |
Вид и область применения |
| КМТ-1 | 22 -:- 1000 | ±20 | 1000 | -60-:-180 | 4,2-:-8,4 | 3600 -:-7200 | 85 | С, Измерения Т |
| КМТ-4 | 22-:-1000 | ±20 | 650 | -60 -:- 125 | 4,2-:-8,4 | 3600 -:-7200 | 115 | С, Измерения Т |
| КМТ-8 | 0,1-:-10 | ± 10,±20 | 600 | -60-:-+70 | 4,2-:-8,4 | 3600-:-7200 | 909 |
Термо компенсация |
| КМТ-10 | 100-:-3300 | ± 20 | 250 в теч. 2сек | 0-:-125 | > 4,2 | > 3600 | 75 | C, Контроль Т |
| KMT-11 | 100 -:-3300 | ± 20 | 250 в теч. 2сек | 0-:-125 | > 4,2 | > 3600 | 10 | C, Контроль Т |
| КМТ-12 | 100Ом-:-10 | ± 30 | 700 | -60 -:-125 | 4,2 -:-8,4 | 3600-:-7200 | - | Д, Изм - Т Комп. |
| КМЕ-14 |
510,680, 910 Ом 160, 200, 330 КОм 4,3, 75 МОм при 150°С |
± 20 | 100 | -10-:-300 |
2,1-:-2,5 3,4-:-4,2 3,5-:-4,3 |
3690-:-4510 6120-:-7480 6300-:-7700 |
10-:-60 | Б, Измерения Т |
| КМТ-17в | 0,33-:-22 | ± 10,±20 | 300 | -60-:-155 | 4,2-:-7 | 3600-:-6000 | 30 | Д, Измерение Т |
| ММТ-1 | 12 - :- 220 | ±20 | 500 | -60 -:- 125 | 2,4 -:- 5 | 2060 -:- 4300 | 85 | С, Измерения Т |
| ММТ-4 | 1-:-220 | ±20 | 560 | -60 -:- 125 | 2,4 -:- 5 | 2060 -:- 4300 | 115 | С, Измерения Т |
| ММТ-6 | 10-:-100 | ± 20 | 50 | -60 -:- 125 | 2,4-:-5 | 2060-:-4300 | 35 | С, Измерение Т |
| ММТ-8 | 1 Ом -:- 1 | ± 10,±20 | 600 | -60 -:- 70 | 2,4 -:- 4 | 2060-:-3430 | 900 |
Термо компенсация |
| ММТ-9 | 10 Ом -:-4,7 | ± 10,±20 | 900 | -60 -:- 125 | 2,4-:-5 | 2060-:-4300 | - | Д |
| ММТ-12 | 0,0047 - 1 | ± 30 | 700 | -60 -:- 125 | 2,4-:-4 | 2060-3430 | - |
Д,Термо компенсация |
| ММТ-15 | 750Ом-:-1,21 | - | - | -60 -:- 125 | 2,6-:-4 | 2230-:-3430 | Д | |
| ММЕ-13 | 0,01 - 2,2 | ± 20 | 600 | -60 -:- 125 | 2,4-:-5 | 2060-4300 | - |
Д,
Термо компенсация |
| ПТ-1 | 400 Ом-:-900 Ом | - | - | -60 -:- 150 | 4,1-:-5,1 | 3500-:-4400 | - | Д, Измерение Т |
| ПТ-2 | 80 Ом-:- 400 Ом | ± 20 | - | -60 -:- 150 | 4,4-:-4,8 | 3800-:-4100 | - | Д, Измерение Т |
| ПТ-3 | 400 Ом-:- 900 Ом | ± 20 | - | -60 -:- 150 | 4,3-:-4,8 | 3700-:-4700 | - | Д, Измерение Т |
| ПТ-4 | 0,6-:-0,8 | - | - | -60-:-150 | 4,1-:4,9 | 3500-:-4200 | - | Д, Измерение Т |
| СТ3-14 | 1,5; 2,2 | ±20 | 30 | -60-:-125 | 3,2-:-4,2 | 2600-:-3600 | 4 | Б, Измерение Т |
| МКМТ-16 | 2,7; 5,1 | ± 30 | 40 | -60-:-125 | 3,8-:-4,2 | 3250-:-3600 | 10 | Б, Измерение Т |
| СТ1-18 | 1,5; 2,2; 22; 33; 1500; 2200 при 150º С | ±20 | 45 | -60-:-300 |
2,25-:-5 при 150º С |
4050-:-9000 | 1 | Б, Измерение Т |
| СТ3-1 | 0,68 -:- 2,2 | ± 10, ±20 | 600 | -60 -:- 125 | 3,35 -:- 3,95 | 2870-:-3395 | 85 | С, Измерения Т |
| СТ3-14 | 1,5; 2,2 | ±20 | 30 | -60 -:- 125 | 3,2-:-4,2 | 2600-:-3600 | 4 | Б, Измерение Т |
| СТ3-17 | 33Ом-:-330 Ом | ± 10, ±20 | 300 | -60 -:- 100 | 3-:-4,5 | 2580-:-3850 | 30 | Д, Изм - Т Комп. |
| СТ3-18 | 0,68-:-3,3 | ±20 | 15 | -90-:-125 | 2,6-:-4,1 | 2250-:-3250 | 1 | Б, Измерение Т |
| СТ3-3 | 6,8; 8,2 | ± 10 | 150 | -90-:-125 | 2,8 -:- 3,2 | 1200 -:- 2400 | 35 | С, Измерения Т |
| СТ1-2 | 82, 91,100, 110 ом | ± 5 | 700 | -60-:-+85 | 4,4-:-4,9 | 3800-:-4200 | 60-:-100 | Д, Измерение Т |
| СТ1-17 | 330Ом-:-22 | ± 10, ±20 | 300 | -60-:-155 | 4,2-:-7 | 3600-:-6000 | 30 | Д, Изм - Т Комп. |
| СТ1-19 | 3,3-:-10 | ±20 | 60 | -60-:-300 |
2,35-:-4 при 150º С |
4230-:-7200 | 3 | Б, Измерение Т |
| СТ1-30 | 33 | - | < 120 ма ток подогрева | -60-:-85 | 4,2-:-5,1 | 3600-:-4400 | 6-:-12 | Измерение скоростей газов и жидкостей |
| СТ3-19 | 2,2; 10; 15 | ± 20 | 45 | -90-:-125 | 3,4-:-4,5 | 2900-:-3850 | 3 | Б, Измерение Т |
| СТ3-22 | 1 при 25°С | ± 30 | 8 | -60-:-85 | 3,1-:-4,2 | 2700-:-3700 | 15 | Б, Измерение Т |
| СТ3-23 | 2,2 Ом-:-4,7 Ом | ± 10, ±20 | - | 0-:-125 | 3,1-:-3,8 | 2600-:-3200 | - |
Д,
Термо компенсация |
| СТ3-25 | 1,5-:-6,8 | ± 20 | 8 | -100-:-125 | 3,05-:-4,3 | 2500-:-3700 | 0,4 | Б, Измерение Т |
| СТ3-28 | 150Ом-:-3,3 | ± 20 | - | -60 -:- 125 | 3-:-4,6 | 2580-:-3970 | - |
Д,
Термо компенсация |
| СТ4-2 | 2,1-:-3,0 | - | - | -60 -:- 125 | 4,2-:-4,8 | 3170-:-4120 | - | |
| CT4-15 | 880 Ом -1,12 | - | - | -60 -:- 125 | 3,4 -:-3,8 | 2350- 3250 | - | Д, Изм.Т, авто-трактон двигателей |
| СТ4-16 | 10-:-27 | ± 5; ± 10 | 150 | -60-:-155 | 3,45-:-4,45 | 2720-:-3960 | 30 | Б, Измерение Т |
| СТ4-16А | 6,8; 10; 15 | ± 1; ± 2; ± 5 | 180 | -60-:-+200 | 4,05-:-4,45 | 3250-:-4100 | Б, Измерение Т | |
| СТ4-17 | 1,5-:-2,2 | ± 10 | 500 | -80-:-+100 | 3,8-:-4,2 | 3260-:-3600 | 30 | Д, Измерение Т |
| СТ9-1А | 0,15-:-450 | - | 800 | -60-:-+100 | - | 1600-:-2000 | 110 | С, Термостаты |
| ТР-1 | 15; 33 | ± 10; ± 20 | 20; 50 | -60-:-+155 | 3,8-:-4,4 | 3200-:-3900 | 5-:-10 | Б, Измерение Т |
| ТР-2 | 15; 33 | ± 10; ± 20 | 20; 50 | -60-:-+155 | 3,8-:-4,4 | 3200-:-3900 | 5-:-10 | Б, Измерение Т |
| ТР-3 | 1,2; 12 | ± 10 | 1000 | -60 -:- 125 | 3,9-:-4,8 | 3470-:-4270 | - | Д, Датчик рег. Т |
| ТР-4 | 1 | ± 20 | 70 | -60-:-+200 | 1,8-:-2,2 | 1500-:-1960 | 3 | Б, Измерение Т |
ТР имеют разную конструкцию:
| Конструкция | Обозначение | Внешний вид |
| стержневые | С | |
| дисковые | Д |
 |
| бусинковые | Б |
 |
New!
Терморезисторы на основе монокристаллов полупроводникового
алмаза
типа ТРА-1, ТРА-2.
Это новые полупроводниковые приборы имеющие существенные преимущества по сравнению с ранее выпускавшимися терморезисторами.
Использование полупроводниковых монокристаллов алмаза в качестве термо чувствительных элементов (ТЧЭ) имеет существенные преимущества, которые определяются следующими его уникальными свойствами:
- полное отсутствие диффузионных эффектов (работоспособность) до температуры около 1000°С;
- исключительная стойкость к агрессивным средам и радиации;
- абсолютная твердость,
- малая инерционность.
| параметр | при | размерность | величина | Примечание | |
| TPA-1 | TPA-2 | ||||
| Номинальное сопротивление | 25° С | кОм | 0,01 - 10000 | Выпускаются по: ДИЛС.434121.001 ТУ, ОЖ0468051ТУ |
|
| Коэффициент температурной чувствительности | -200...+300° С | К | 300...2500 | 600...6000 | |
| Температурный коэффициент сопротивления | 25° C | %/град | -0,2...-2,3 | -0,5...-0,6 | |
| Максимальная рассеиваемая мощность | - | мВт | 500 | ||
| Диапазон рабочих температур | - | С | -200...+330 | ||
| Постоянная времени | - | сек | 1...5 | ||
| Пиковое ускорение многократного механического удара | - | g | 150 | ||
| Повышенное атмосферное давление | - | Па/кг*см 2 | 297200/3 | ||
| Атмосферные конденсированные осадки | - | иней, роса | |||
| Специальные факторы | - | группа | 4У | ||
Терморезисторы типа ТРА-1 и ТРА-2 могут применяться в следующих электронных устройствах:
- аналоговые и цифровые термометры с пределом измерения от - 60°С до 300°С (причем эксплуатация при максимальных значениях температуры в течение 500 часов не приводила к заметному изменению градуировки);
- термокомпенсированные генераторы частоты;
- терморегуляторы с различной мощностью нагревателей;
- расходомеры жидкости и газа термоанемометрического типа;
- сигнализаторы минимального уровня жидкостей,
- и другие где применяются ТР с отрицательным ТКС.
Стеклянный корпус и массивные по сравнению с алмазным кристаллом (~0,2…0,3 мм) существенно ограничивают максимальную рабочую температуру ТРА (< 400°С) и тепловую инерционность (> 1 с). При этом использование в качестве выводов медной проволоки диаметром 0,1 мм позволяет уменьшить постоянную времени примерно в 2 раза.
Разрабатываются опытные конструкции алмазных терморезисторов в бескорпусном исполнении, в которых размер кристалла составляет 0,5…0,6 мм, а диаметр серебряных выводов 0,05 - 0,1 мм. Для таких терморезисторов максимальная рабочая температура повышается до 600°С, и одновременно на порядок снижается тепловая инерционность.
Производитель:
ООО «Диамант», 601655, Владимирская обл., г. Александров, ул. Институтская 24, Полянский Е. В.
Терморезисторы прямого подогрева - стабилизаторы напряжения.
| Тип |
Ном. напряжение, В |
Диапазон стабилизации, В |
Макс. изменения напряжения, В |
Средний раб. ток, ма |
Рабочая область по току, ма |
Предельный ток (2с), ма |
| ТП 2/0,5 | 2 | 1,6-:-3 | 0,4 | 0,5 | 0,2-:-2 | 4 |
| ТП 2/2 | 2 | 1,6-:-3 | 0,4 | 2 | 0,4-:-6 | 12 |
| ТП 6/2 | 6 | 4,2-:-7,8 | 1,2 | 2 | 0,4-:-6 | 12 |
Терморезисторы с положительным ТКС, позисторы.
| Тип | Диапазон номинальных сопротивлений при 20º С, кОм |
Макс.
мощность, Вт |
Диапазон рабочих температур, º С |
Диапазон
температур положит. ТКС, º С |
Макс. ТКС
при 20º
С,
%/º С |
Кратность
изм. сопротивления в обл. положительного ТКС. |
Постоянная времени, сек |
Назначение |
| СТ5-1 | 0,02-:-0,15 | 0,7 | -20-:-+200 | 100-200 | 20 | 1000 | 20 | ПП сигнализация |
| СТ6-1А | 0,04-:-0,4 | 1,1 | -60-:-+155 | 40-:-155 | 10 | 1000 (при 25-140°С) | 20 | -"- |
| СТ6-1Б | 0,18; 0,27 | 0,8 | -60-:-+125 | 20-:-125 | 15 | 1000 (при 25-100°С) | 20 | -"- |
| СТ6-4Г | 5-:-25 | 0,8 | -60-:-+125 | -20-:-+125 | 2-:-6 | 5-:-15 | 40 | Д, Измерение Т |
| СТ6-6Б | 5-:-25 | 2,5 | -60-:-+125 | 20-:-125 | 15 | 1000 | 180 | - |
| СТ10-1 | 30-:-300 | 0,5 | -60-:-+175 | 100-:-175 | - | - | - | Термокомпенсация |
| СТ5-2-127В | 15-:-35 Ом | 3 | -60-:-+60 | 60-:-150 | 15 | 10000 (при 25-160°С) | - | Системы размагничивания масок кинескопов. |
| СТ5-2-220В | 20-:-50 Ом | 3 | -60-:-+85 | 60-:-150 | 15 | 10000 (при 25-160°С) | - |
Если Вам нужны параметры терморезисторы специального назначения - пишите .
Справочную таблицу в полном виде (формат pdf ) из приведенного ниже справочника можно скачать .
Справочную таблицу "Терморезисторы на основе монокристаллов полупроводникового алмаза" в формате pdf можно скачать отсюда.
Литература:
1. Справочник разработчика и конструктора РЭА, Элементная база, Книга II , Москва, изд ТОО"Прибор", 2000?
По материалам справочника и др.
источникам
подготовил А. Сорокин
2008 г.
В первой части статьи было коротко рассказано об и их изобретателях Фаренгейте, Реомюре, Цельсии и Кельвине. Теперь стоит познакомиться с температурными датчиками, принципами их работы, приборами для получения данных от этих датчиков.
Доля измерения температуры в технологических измерениях
В современном промышленном производстве производится измерение множества различных физических величин. Из них массовый и объемный расход составляет 15%, уровень жидкостей 5%, время не более 4%, давление около 10% и так далее. А вот измерение температуры составляет почти 50% от общего количества технических измерений.
Такой высокий процент достигается числом точек измерения. Так на среднего размера атомной электростанции температура может измеряться примерно в 1500 точках, а на крупном химзаводе это количество достигает двадцати и более тысяч.
Такое количество говорит не только о широком разнообразии средств измерений и как следствие множестве первичных преобразователей и датчиков температуры, а также о постоянно возрастающих требованиях к точности, быстродействию, помехоустойчивости и надежности приборов измерения температуры.
Основные виды температурных датчиков, принцип работы
Практически все температурные датчики, применяемые в современном производстве, используют принцип преобразования измеряемой температуры в электрические сигналы. Такое преобразование основано на том, что электрический сигнал возможно передавать с высокой скоростью на большие расстояния, в электрические же сигналы могут быть преобразованы любые физические величины. Преобразованные в цифровой код эти сигналы могут быть переданы с высокой точностью, а кроме того введены для обработки в компьютер.
Термопреобразователи сопротивления
Их также еще называют терморезисторами . Принцип действия их основан на том, что все проводники и полупроводники имеют Температурный Коэффициент Сопротивления сокращенно ТКС . Это примерно то - же, что и известный всем коэффициент температурного расширения: при нагревании тела расширяются.
Следует заметить, что все металлы обладают положительным ТКС. Другими словами электрическое сопротивление проводника увеличивается при возрастании температуры. Здесь можно вспомнить тот факт, что лампы накаливания перегорают чаще всего в момент включения, пока спираль холодная и сопротивление ее невелико. Отсюда и повышенный ток при включении. Полупроводники имеют отрицательный ТКС, при увеличении температуры их сопротивление уменьшается, но об этом будет сказано чуть выше.
Металлические терморезисторы
Казалось бы, что в качестве материала для терморезисторов возможно использовать любой проводник, однако, ряд требований предъявляемых к терморезисторам, говорит что это не так.
Прежде всего, материал для изготовления температурных датчиков, должен обладать достаточно большим ТКС, а зависимость сопротивления от температуры должна быть достаточно линейной в широком диапазоне температур. Кроме того металлический проводник должен быть инертен к воздействию окружающей среды и обеспечивать хорошую воспроизводимость свойств, что позволит производить замену датчиков не прибегая к различным тонким настройкам измерительного прибора в целом.
По всем указанным свойствам почти идеально подходит платина (если не считать высокой цены), а также медь. Такие терморезисторы в описаниях называются медные (ТСМ-Cu) и платиновые (ТСП-Pt).
Терморезисторы ТСП могут использоваться в диапазоне температур -260 - 1100°C. Если измеряемая температура находится в пределах 0 - 650°C, то датчики ТСП могут использоваться в качестве эталонных и образцовых, поскольку нестабильность градуировочной характеристики в этом диапазоне не превышает 0,001°C. К недостаткам терморезисторов ТСП можно отнести высокую стоимость и нелинейность функции преобразования в широком диапазоне температур. Поэтому точное измерение температур возможно лишь в указанном в технических данных диапазоне.
Большее распространение на практике получили более дешевые медные терморезисторы марки ТСМ, зависимость сопротивления от температуры у которых достаточно линейна. Как недостаток медных резисторов можно считать низкое удельное сопротивление, и недостаточная устойчивость к воздействию высоких температур (легкая окисляемость). Поэтому медные терморезисторы имеют предел измерения не свыше 180°C.
Для подключения датчиков типа ТСМ и ТСП используется двухпроводная линия, если удаление датчика от прибора не превышает 200м. Если это расстояние больше, то используется трехпроводная линия связи, в которой третий провод используется для компенсации сопротивления подводящих проводов. Подобные способы подключения подробно показаны в технических описаниях приборов, которые комплектуются датчиками ТСМ или ТСП.
К недостаткам рассмотренных датчиков следует отнести их низкое быстродействие: тепловая инерционность (постоянная времени) таких датчиков находится в пределах от десятков секунд до нескольких минут. Правда, изготавливаются и малоинерционные терморезисторы, постоянная времени которых не более десятых долей секунды, что достигается за счет их малых габаритов. Такие терморезисторы изготавливают из литого микропровода в стеклянной оболочке. Они высокостабильны, герметизированы, и малоинерционны. Кроме того при малых габаритах имеют сопротивление до нескольких десятков килоОм.
Полупроводниковые терморезисторы
Их также часто называют термисторами . По сравнению с медными и платиновыми они имеют более высокую чувствительность и отрицательный ТКС. Это говорит о том, что при увеличении температуры их сопротивление уменьшается. ТКС термисторов на порядок выше, чем у их медных и платиновых собратьев. При весьма малых габаритах сопротивление термисторов может достигать до 1 МОм, что исключает влияние на результат измерения сопротивления соединительных проводов.
Для измерения температуры наибольшее распространение получили полупроводниковые терморезисторы марки КМТ (на основе окислов марганца и кобальта), а также ММТ (окислы марганца и меди). Функция преобразования термисторов достаточно линейна в диапазоне температур -100 - 200°C, надежность полупроводниковых терморезисторов очень высока, характеристики стабильны в течение долгого времени.
Единственным недостатком является то, что в серийном производстве не удается с достаточной точностью воспроизвести необходимые характеристики. Один экземпляр значительно отличается от другого, примерно так же, как транзисторы: вроде бы из одной упаковки, а коэффициент усиления у всех разный, двух одинаковых из сотни не найдешь. Такой разброс параметров приводит к тому, что при замене термистора приходится заново производить регулировку аппаратуры.
Для питания термопреобразователей сопротивления чаще всего используется мостовая схема, в которой уравновешивание моста производится при помощи потенциометра. При изменении сопротивления терморезистора от воздействия температуры уравновесить мост можно только поворотом потенциометра.
Подобная схема с ручной регулировкой применяется в качестве демонстрационной в учебных лабораториях. Движок потенциометра имеет шкалу, проградуированную непосредственно в единицах температуры. В реальных измерительных схемах все, конечно, производится автоматически.
В следующей части статьи будет рассказано о применении термопар и механических термометров расширения -
Какой двигатель стоит на лада веста Какой мотор стоит на лада веста 1
Седан Mitsubishi Lancer Evolution IX
Описание двигателя шкода октавия 1