Термистор. Термистор ntc

Датчики температуры в холодильниках PTC и NTC | КИП и Я

Летом на пищевых предприятиях внезапно обостряются проблемы с холодильным оборудованием. Температура окружающей среды, то есть воздуха, повышается и холодильным установкам становится тяжелее. Если всем этим холодильным счастьем управляют непонимающие "специалисты", то риск выхода из строя агрегатов растет.

При всей кажущейся несложности холодильного кип оборудования, ломаться и глючить есть чему. Температурные датчики, температурные контроллеры, датчики и реле давления на компрессорах.

Для холодильной техники используют специализированные температурные контроллеры. В моем хозяйстве это в основном Dixell  и Danfoss. Да и если походить по супермаркетам и посмотреть в холодильные витрины — там наверняка будут управлять процессом они же. Эти фирмы выпускают широкий ряд термоконтроллеров для фреоновых холодильных агрегатов. Все нужные фишки типа дефростации присутствуют и позволяют настроить работу быстро и просто.

С этими приборами используются интересные датчики температуры: терморезистивные датчики.

Терморезистивный датчик — это полупроводниковый резистор, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры. Многие производители могут не писать на датчиках абсолютно ничего (я пока это писал и фоткал поломанный датчик таки нашел надпись да и то благодаря сайту производителя, где она была схематично расположена на кабеле. Это заставило меня приглядеться к кабелю повнимательней и я ее таки нашел), что поначалу сбивает с толку, но на самом деле ничего сложного. Терморезисторы бывают двух типов: термисторы или позисторы. Если с ростом температуры сопротивление растет — это позистор или PTC-термистор  (Positive Тemperature Сoefficient), если с ростом температуры сопротивление падает — то это NTC-термистор (Negative Тemperature Сoefficient).

Датчики применяемые в холодильной технике могут иметь разные диапазоны температур. Можно попробовать найти аналог по сопротивлению при 25 градусах цельсия. Возможно оно будет "круглое", хотя это необязательно.  Выполнены в металлических гильзах или вообще с пластиковой миниатюрной головкой. Кабель двухпроводной из термопластичной резины. На бирке контроллера обычно производитель любезно указывает тип подключаемого датчика, что чертовски облегчает поиск замены. За 4 года 2 датчика накрылось медным тазиком, поэтому на днях проведу инвентаризацию приборов, занесу данные по используемым датчикам и закажу их в резерв. Ибо один такой маленький датчик может наделать очень большой беды при выходе из строя, если полностью полагаться на автоматику… А в остальном производстве или ТСМ, ТСП типы термосопротивлений или термопары используются, поэтому ни NTC ни PTC в запасе не хранил.

kipiya.ru

Термистор [Robotic & Microcontroller Educational Knowledgepage

NTC термистор

Термистор – это резистор, сопротивление которого меняется от температуры. Термисторы бывают двух типов: с положительным и отрицательным температурным коэффициентом. У терморезистора с положительным коэффициентом при повышении температуры сопротивление возрастает, а с отрицательным коэффициентом - уменьшается. Их сокращённые названия на английском языке: PTC (positive temperature coefficient) и NTC (negative temperature coefficient).

Использование термистора усложняет нелинеарность температурной зависимости его сопротивления. Зависимость является линеарной только в маленьких пределах, для вычисления нескольких десятков градусов и большей границы измерения подходит экспоненциальное уравнение третьего порядка Стейнхарта-Харта. Для NTC терморезисторов существует следующее упрощенное уравнение с B – параметром:

где:

• T0 - номинальная температура, например 25 °C.

• R0 - cопротивление при номинальной температуре.

• B - B–параметр.

B – параметр это коэффициент, который обычно дается в спецификации термистора. В то же время, он достаточно постоянен только в известных температурных промежутках, к примеру, 25–50 °C или 25–85 °C. Если измеряемый температурный промежуток больше, то при возможности следует использовать уравнение, находящееся в спецификации.

Сопротивление термистора измеряется косвенно делителем напряжения, где вместо одного резистора устанавливается термистор и входное напряжение которого постоянное. Измеряется выходное напряжение делителя напряжения, которое изменяется вместе с изменением сопротивления термистора. При подаче напряжения через термистор проходит электрический ток, который нагревает термистор из-за его сопротивления и таким образом изменяет сопротивление. Ошибку, возникающую при нагревании термистора, можно компенсировать вычислительно, но легче использовать термистор с большим сопротивлением, который нагревается меньше.

Из-за ограниченного ресурса и отсутствия необходимости применения большой точности, используются заранее вычисленные таблицы взаимозависимых температуры и сопротивления. В таблице, в целом, записаны показания температуры с точным интервалом, в соответствии с сопротивлением датчика, напряжением или значением аналогово-дигитального преобразователя. Для таблицы все экспоненциальное вычисление сделано заранее и в программе нужно всего лишь найти ряд, соответствующий измеренному параметру и прочесть температуру.

Плата модуля «Датчики» Домашней Лаборатории снабжена термистором типа NTC с номинальным сопротивлением 10 kΩ. При температуре 25-50 °C B – параметр равен 3900. Один вывод термистора подключен к питанию +5 V и другой к каналу 2 (вывод PF2) аналогово-дигитального преобразователя микроконтроллера. С тем же выводом микроконтроллера и землей соединен обычный 10 kΩ резистор, который вместе с терморезистором образует делитель напряжения. Так как имеется дело с NTC термистором, сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, тогда в это же время поднимается и выходное напряжение делителя напряжения.

Для поиска температуры целесообразно использовать таблицу преобразования значений температуры и аналого-дигитального преобразователя. Разумно для каждого градуса найти соответствующее значение аналого-дигитального преобразователя из желаемого интервала температур, потому что противоположная таблица будет слишком большой из-за количества 10-битных ADC значений. Для создания таблицы желательно использовать какую-либо программу по вычислению таблиц (MS Excel, Openoffice Calc или другие). При помощи приведенного выше уравнения Стейнхарта-Харта, адаптированного для NTC термисторов, можно найти соответствующее температуре сопротивление терморезистора. Из сопротивления можно вычислить выходное напряжение делителя напряжения и в свою очередь из него - значение ADC. Найденные значения можно следующим образом записать в программу:

// // Таблица для перевода температуры в значение ADC. // Каждый элемент массива обозначает один градус Цельсия. // Элементы начинаются от -20 градусов и кончаются 100 градусами. // В целом в массиве 121 элемент. // const signed short min_temp = -20; const signed short max_temp = 100;   const unsigned short conversion_table[] = { 91,96,102,107,113,119,125,132,139,146,153, 160,168,176,184,192,201,210,219,228,238,247, 257,267,277,288,298,309,319,330,341,352,364, 375,386,398,409,421,432,444,455,467,478,489, 501,512,523,534,545,556,567,578,588,599,609, 619,629,639,649,658,667,677,685,694,703,711, 720,728,736,743,751,758,766,773,780,786,793, 799,805,811,817,823,829,834,839,844,849,854, 859,863,868,872,876,880,884,888,892,896,899, 903,906,909,912,915,918,921,924,927,929,932, 934,937,939,941,943,945,947,949,951,953,955 };

~~PB~~

Для того, чтобы в таблице найти температуру по значению ADC , можно использовать следующий алгоритм:

// // Перевод значения ADC в градусы Цельсия. // signed short thermistor_calculate_celsius(unsigned short adc_value) { signed short celsius;   // Прохождение таблицы наоборот for (celsius = max_temp - min_temp; celsius >= 0; celsius--) { // Если значение таблицы такое же или больше чем измеренный результат, // тогда температура примерно такая же высокая, // как и температура соотвествуящая элементам. if (adc_value >= conversion_table[celsius]) { // Так как таблица начинается с нуля, // а значение элемента – 20 градусов, то придется значение сдвинуть return celsius + min_temp; } }   // Если значение не найдено, то возвращается минимальная температура return min_temp; }

Алгоритм ищет в таблице интервал, в котором находится значение ADC, и узнаёт нижнюю границу порядкового номера интервала. Порядковый номер обозначает градусы, к нему следует лишь прибавить начальную температуру и таким образом получается точность температуры в 1 градус.

Приведенные таблица перевода и функция уже имеются в библиотеке Домашней Лаборатории, так что в данном упражнении их самим писать не надо. У функции преобразования в библиотеке есть название thermistor_calculate_celsius. Нужно учитывать, что преобразовании подходит только термистору, находящемуся в модуле «Датчики» Домашней Лаборатории. Для использования других термисторов придется создавать таблицу переводов самому и использовать сложные функции, описанные в инструкции библиотеки. В упражнении для примера программы есть термометр, который измеряет температуру в Цельсиях и отображает это на буквенно-цифровом LCD экране.

~~PB~~

// // Пример программы термистора модуля «Датчики» Домашней Лаборатории. // На LCD дисплее отображается температура в градусах. // #include <stdio.h> #include <homelab/adc.h> #include <homelab/module/sensors.h> #include <homelab/module/lcd_alpha.h>   // // Основная программа // int main(void) { unsigned short value; signed short temperature; char text[16];   // Настройка LCD экрана lcd_alpha_init(LCD_ALPHA_DISP_ON);   // Очистка LCD экрана lcd_alpha_clear();   // Название программы lcd_alpha_write_string("Термометр");   // Настройка ADC преобразователя adc_init(ADC_REF_AVCC, ADC_PRESCALE_8);   // Бесконечный цикл while (true) { // Считывание значения напряжения термистора, округленное в 4-раза value = adc_get_average_value(2, 4);   // Пересчитывание значения ADC в градусы temperature = thermistor_calculate_celsius(value);   // Перевод температуры в текст // Для отображения знака градуса октановое число 337 sprintf(text, "%d\337C ", temperature);   // Отображение текста в начале второго ряда LCD lcd_alpha_goto_xy(0, 1); lcd_alpha_write_string(text); } }

home.roboticlab.eu

Термистор • ru.knowledgr.com

Термистор - тип резистора, сопротивление которого варьируется значительно с температурой, больше, чем в стандартных резисторах. Слово - портманто тепловых и резистора. Термисторы широко используются в качестве текущего ограничителя наплыва, температурных датчиков (тип NTC, как правило), самоперезагружая сверхнынешних защитников и автономные нагревательные элементы.

Термисторы отличаются от датчиков температуры сопротивления (RTDs), в котором материал, используемый в термисторе, является обычно керамикой или полимером, в то время как RTDs используют чистые металлы. Температурный ответ также отличается; RTDs полезны по большим диапазонам температуры, в то время как термисторы, как правило, достигают более высокой точности в пределах ограниченного диапазона температуры, как правило −90 °C к 130 °C.

Основная операция

Принятие, как приближение первого порядка, что отношения между сопротивлением и температурой линейны, тогда:

:

где

:, изменитесь в сопротивлении

:, изменитесь в температуре

:, температурный коэффициент первого порядка сопротивления

Термисторы могут быть классифицированы в два типа, в зависимости от классификации. Если положительное, увеличения сопротивления с увеличением температуры, и устройство называют термистором положительного температурного коэффициента (PTC) или posistor. Если отрицательно, уменьшения сопротивления с увеличением температуры, и устройство называют термистором отрицательного температурного коэффициента (NTC). Резисторы, которые не являются термисторами, разработаны, чтобы иметь максимально близко к 0, так, чтобы их сопротивление осталось почти постоянным по широкому диапазону температуры.

Вместо температурного коэффициента k, иногда используется температурный коэффициент сопротивления (альфа sub T). Это определено как

:

Этот коэффициент не должен быть перепутан с параметром ниже.

Уравнение Steinhart-оленя

На практике, линейное приближение (выше) работ только по маленькому диапазону температуры. Для точных измерений температуры кривая сопротивления/температуры устройства должна быть описана более подробно. Уравнение Steinhart-оленя - широко используемое приближение третьего заказа:

:

где a, b и c называют параметрами Steinhart-оленя и нужно определить для каждого устройства. T - температура в kelvin, и R - сопротивление в Омах. Чтобы дать сопротивление как функцию температуры, вышеупомянутое может быть перестроено в:

:

где

:

y &= {1 \over c }\\уехал (-{1 \over T }\\право) \\

x &= \sqrt {\\оставленный (\frac {b} {3c }\\право) ^3 + \left (\frac {y} {2 }\\право) ^2 }\

Ошибка в уравнении Steinhart-оленя обычно - меньше чем 0,02 °C в измерении температуры по 200 диапазонам °C. Как пример, типичные ценности для термистора с сопротивлением 3 000 Ω при комнатной температуре (25 °C = 298,15 K):

:

&= 1.40 \times 10^ {-3} \\

b &= 2.37 \times 10^ {-4} \\

c &= 9.90 \times 10^ {-8 }\

B или β уравнение параметра

Термисторы NTC могут также быть характеризованы с B (или β) уравнение параметра, которое является по существу уравнением Steinhart-оленя с, и,

:

Где температуры находятся в kelvin, и R - сопротивление при температуре T (25 °C = 298,15 K). Решение для урожаев R:

:

или, альтернативно,

:

где.

Это может быть решено для температуры:

:

Уравнение B-параметра может также быть написано как. Это может использоваться, чтобы преобразовать функцию сопротивления против температуры термистора в линейную функцию против среднего наклона этой функции, тогда приведет к оценке ценности параметра B.

Модель Conduction

NTC

Много термисторов NTC сделаны из нажатого диска, прута, пластины, бусинки или чипа броска полупроводника, такого как спеченная металлическая окись. Они работают, потому что повышение температуры полупроводника увеличивает число активных перевозчиков обвинения - это продвигает их в группу проводимости. Чем больше перевозчиков обвинения, которые доступны, тем более актуальный материал может провести. В определенных материалах как железная окись (FeO) с титаном (Ti) сформирован допинг полупроводника n-типа, и перевозчики обвинения - электроны. В материалах, таких как окись никеля (NIO) с литием (Литий), лакирующий полупроводник p-типа, создан, где отверстия - перевозчики обвинения.

Это описано в формуле:

:

I = n \cdot \cdot v \cdot e

= электрический ток (амперы)

= плотность перевозчиков обвинения (count/m ³)

= площадь поперечного сечения материала (m ²)

= скорость перевозчиков обвинения (m/s)

= обвинение электрона (кулон)

По большим изменениям в температуре калибровка необходима. По небольшим изменениям в температуре, если правильный полупроводник используется, сопротивление материала линейно пропорционально температуре. Есть много различных полупроводниковых термисторов с диапазоном приблизительно от 0,01 kelvin до 2,000 kelvins (−273.14 °C к 1,700 °C).

PTC

Большинство термисторов PTC имеет «переключающийся» тип, что означает, что их сопротивление внезапно повышается при определенной критической температуре. Устройства сделаны из легированной поликристаллической керамики, содержащей титанат бария (BaTiO) и другие составы. Диэлектрическая константа этого сегнетоэлектрического материала меняется в зависимости от температуры. Ниже температуры пункта Кюри высокая диэлектрическая константа предотвращает формирование потенциальных барьеров между кристаллическим зерном, приводя к низкому сопротивлению. В этом регионе у устройства есть маленький отрицательный температурный коэффициент. При температуре пункта Кюри, диэлектрические постоянные снижения достаточно, чтобы позволить формирование потенциальных барьеров в границах зерна и сопротивление увеличивается резко. При еще более высоких температурах материал возвращается к поведению NTC.

Другой тип термистора - silistor, тепло чувствительный кремниевый резистор. Silistors используют кремний как полупроводящий составляющий материал. В противовес «переключающемуся» термистору типа у silistors есть почти линейная температурная сопротивлением особенность.

Катушками размагничивания во многих мониторах CRT управляли термисторы, соединенные с маленьким нагревательным элементом. Термистор был бы связан последовательно с катушкой через вход AC с нагревателем, также непосредственно связанным с входом AC. Когда холод термистор позволил бы большому току течь через, но будет быстро нагрет нагревательным элементом, и ток тянулся бы к нолю. Это размагнитило бы экран каждый раз, когда власть удалена довольно долго для устройства, чтобы охладиться.

Другое устройство, подобное в функции к термистору PTC, является полимером PTC, который продан под фирменными знаками, такими как «Поливыключатель» «Полуплавкий предохранитель» и «Мультиплавкий предохранитель». Это состоит из части пластмассы с углеродными зернами, включенными в него. Когда пластмасса прохладна, углеродные зерна - все в контакте друг с другом, формируя проводящий путь через устройство. Когда пластмасса нагревается, она расширяется, вызывая углеродные зерна обособленно, и заставляя сопротивление устройства повыситься быстро. Как термистор BaTiO, это устройство имеет очень нелинейный ответ сопротивления/температуры и используется для переключения, не для пропорционального измерения температуры.

Самонагревание эффектов

Когда электрические токи через термистор, это выработает тепло, которое поднимет температуру термистора выше той из его среды. Если термистор используется, чтобы измерить температуру окружающей среды, это электрическое нагревание может ввести значительную ошибку, если исправление не сделано. Альтернативно, этот эффект сам может эксплуатироваться. Это может, например, сделать чувствительное обтекаемое устройство используемым в инструменте уровня подъема планера, электронном вариометре, или служить таймером для реле, как был раньше сделан в телефонных станциях.

Вход электроэнергии к термистору справедлив:

:

где я нынешний, и V падение напряжения через термистор. Эта власть преобразована в высокую температуру, и эта тепловая энергия передана окружающей окружающей среде. Темп передачи хорошо описан законом Ньютона охлаждения:

:

то

, где T(R) - температура термистора как функция его сопротивления R, является температурой среды, и K - постоянное разложение, обычно выражаемое в единицах милливатт за степень Цельсия. В равновесии эти две ставки должны быть равными.

:

Ток и напряжение через термистор будут зависеть от особой конфигурации схемы. Как простой пример, если напряжение через термистор считается фиксированным, то законом Ома мы имеем и уравнение равновесия может быть решено для температуры окружающей среды как функция измеренного сопротивления термистора:

:

Постоянное разложение является мерой тепловой связи термистора к его среде. Это обычно дается для термистора во все еще воздухе, и в хорошо размешиваемой нефти. Типичные ценности для маленького термистора бусины составляют 1,5 мВт / ° C во все еще воздухе и 6,0 мВт / ° C в размешиваемой нефти. Если температура окружающей среды известна заранее, то термистор может использоваться, чтобы измерить ценность постоянного разложения. Например, термистор может использоваться в качестве датчика расхода, начиная с разложения постоянные увеличения с уровнем потока жидкости мимо термистора.

Власть, рассеянная в термисторе, как правило, сохраняется на очень низком уровне, чтобы гарантировать незначительную ошибку измерения температуры из-за сам нагревание. Однако некоторые приложения термистора зависят от значительного «сам нагревающийся», чтобы поднять температуру тела термистора много больше температуры окружающей среды, таким образом, датчик тогда обнаруживает даже тонкие изменения в теплопроводности окружающей среды. Некоторые из этих заявлений включают жидкое обнаружение уровня, жидкое измерение потока и измерение воздушного потока.

Заявления

• Термисторы PTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока для защиты цепи как замены для плавких предохранителей. Ток через устройство вызывает небольшое количество нагревания имеющего сопротивление. Если ток достаточно большой, чтобы выработать больше тепла, чем устройство может проиграть его среде, устройство нагревается, заставляя его сопротивление увеличиться. Это создает эффект самоукрепления, который стимулирует сопротивление вверх, поэтому ограничивая ток.
• Термисторы PTC использовались в качестве таймеров в схеме катушки размагничивания большинства показов CRT. Когда дисплейный блок первоначально включен, электрические токи через термистор и размагничивающий катушку. Катушка и термистор преднамеренно измерены так, чтобы электрический ток нагрел термистор до такой степени, что катушка размагничивания выключается за менее чем секунду. Для эффективного размагничивания необходимо, чтобы величина переменного магнитного поля, произведенного катушкой размагничивания, уменьшалась гладко и непрерывно, вместо того, чтобы резко выключить или уменьшиться в шагах; термистор PTC достигает этого естественно, как он нагревается. Схема размагничивания, используя термистор PTC проста, надежна (для его простоты) и недорога.
• Термисторы PTC использовались в качестве нагревателя в автомобильной промышленности, чтобы обеспечить дополнительную высокую температуру в каюте с дизельным двигателем или нагреть дизель в холодных климатических условиях перед инъекцией двигателя.
• Термисторы PTC используются в данном компенсацию напряжении синтезатора температуры, управлял генераторами.
• Термисторы NTC используются в качестве термометров сопротивления в низких измерениях температуры заказа 10 K.
• Термисторы NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока наплыва в схемах электроснабжения. Они представляют более высокое сопротивление первоначально, которое препятствует тому, чтобы большой ток тек в повороте - на, и затем нагрейтесь и станьте намного более низким сопротивлением, чтобы позволить более высокий электрический ток во время нормального функционирования. Эти термисторы обычно намного больше, чем имеющие размеры термисторы типа и намеренно разработаны для этого применения.
• Термисторы NTC регулярно используются в автомобильных заявлениях. Например, они контролируют вещи как температура хладагента и/или температура масла в двигателе и обеспечивают данные ЭКЮ и, косвенно, приборной панели.
• Термисторы NTC могут также использоваться, чтобы контролировать температуру инкубатора.
• Термисторы также обычно используются в современных цифровых термостатах и контролировать температуру аккумуляторных батарей, заряжая.
• Термисторы часто используются в горячих концах 3D принтеров; они контролируют произведенную высокую температуру и позволяют схеме контроля принтера держать постоянную температуру для таяния пластмассовой нити.
• Термисторы NTC используются в Продовольственной Обработке и Обрабатывающей отрасли промышленности, специально для систем хранения продовольствия и приготовления пищи. Поддержание правильной температуры важно, чтобы предотвратить еду перенесенная болезнь.
• Термисторы NTC используются всюду по Потребительской промышленности Прибора для измерения температуры. Тостеры, кофеварки, холодильники, морозильники, фены, и т.д. все полагаются на термисторы для надлежащего температурного контроля.
• Термисторы NTC прибывают в голые и тащившие формы, прежний для ощущения пункта, чтобы достигнуть высокой точности для отдельных моментов, таких как лазерный диод умирают, и т.д.

История

Первый термистор NTC был обнаружен в 1833 Майклом Фарадеем, который сообщил относительно полупроводникового поведения серебряного сульфида. Фарадей заметил, что сопротивление серебряного сульфида уменьшилось существенно, поскольку температура увеличилась. (Это было также первым зарегистрированным наблюдением за полупроводником.)

Поскольку ранние термисторы было трудно произвести, и заявления на технологию были ограничены, коммерческое производство термисторов не начиналось до 1930-х. Коммерчески жизнеспособный термистор был изобретен Самуэлем Рубеном в 1930.

См. также

• Водородный железом резистор

Внешние ссылки

• Термистор в bucknell.edu

• Программное обеспечение для вычисления термистора в Sourceforge

ru.knowledgr.com

---

• 
  Шунт для амперметра 10а своими руками
• 
  Паскали в чем измеряются
• 
  Установка двухклавишного выключателя
• 
  Бактерицидная лампа закрытого типа
• 
  Когда включать свет в курятнике
• 
  Биография буравчика
• 
  Расчет тока автомата по мощности
• 
  Подключение ламп дневного света
• 
  Антистатическое покрытие
• 
  Сип минимальное сечение
• 
  Что входит в площадь общего имущества для расчета одн