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利用热敏电阻和电压表设计一只(热敏电阻温度计的设计与标定电阻阻值)

来源:www.haichao.net  时间:2023-02-12 09:56   点击:296  编辑:admin   手机版

一、热敏电阻温度计的设计与标定电阻阻值

NTC热敏电阻属于功率型热敏电阻器。NTC热敏电阻在选型时方法如下:

1、最大额定电压和滤波电容值

  滤波电容的大小决定了应该选用多大尺寸的 NTC。对于某个尺寸的 NTC 热敏电阻来说, 允许接入的滤波电容的大小是有严格要求的, 这个值也与最大额定电压有关。 在电源应用中, 开机浪涌是因为电容充电产生的,因此通常用给定电压值下的允许接入的电容量来评估 NTC 热敏电阻承受浪涌电流的能力。

  对于某一个具体的 NTC 热敏电阻来说,所能承受的最大能量已经确定了,根据一阶电路中电阻的能量消耗公式 E=1/2×CV2 可以看出,其允许的接入的电容值与额定电压的平方成反比。简单来说,就是输入电压越大,允许接入的最大电容值就 越小,反之亦然。

2、产品允许的最大启动电流值和长期加载在 NTC 热敏电阻上的工作电流

  电子产品允许的最大启动电流值决定了 NTC 热敏电阻的阻值。假设电源额定输入为220Vac,内阻为1Ω,允许的最大启动电流为60A,那么选取的NTC 在初始状态下的最小阻值为 Rmin=(220×1.414/60)-1=4.2(Ω)。至此,满足条件的NTC 热敏电阻一般会有一个或多个,此时再按下面的方法进行选择。

  产品正常工作时, 长期加载在NTC 热敏电阻上的电流应不大于规格书规定的电流。根据这个原则可以从阻值大于 4.2Ω 的多个电阻中挑选出一个适合的阻值。

3、NTC 热敏电阻的工作环境

  由于 NTC 热敏电阻受环境温度影响较大,一般在产品规格书中只给出常温下(25℃)的 阻值,若产品应用条件不是在常温下,或因产品本身设计或结构的原因,导致NTC 热敏电阻周围环境温度不是常温的时候,必须先计算出NTC 在初始状态下的阻值才能进行以上步骤的选择。当环境温度过高或过低时,必须根据厂家提供的降功耗曲线进行降额设计。

二、热敏电阻温度计的设计与制作注意事项

半导体热敏电阻材料

这类材料有单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体、有机半导体以及金属氧化物等。它们均具有非常大的电阻温度系数和高的龟阻率,用其制成的传感器的灵敏度也相当高。

按电阻温度系数也可分为负电阻温度系数材料和正电阻温度系数材料.在有限的温度范围内,负电阻温度系数材料a可达-6*10-2/℃,正电阻温度系数材料a可高达-60*10-2/℃以上。

如饮酸钡陶瓷就是一种理想的正电阻温度系数的半导体材料。上述两种材料均广泛用于温度测量、温度控制、温度补瞬、开关电路、过载保护以及时间延迟等方面,如分别用子制作热敏电阻温度计、热敏电阻开关和热敏电阻温度计、热敏电阻开关和热敏电阻延迟继电错等 。

这类材料由于电阻和流度呈指数关系,因此测温范围狭窄、均匀性也差 。.

金属热敏电阻材料

此类材料作为热电阻测温、限流器以及自动恒温加热元件均有较为广泛的应用。如铂电阻温度计、镍电阻温度计、铜电阻温度计等。

其中铂侧温传感器在各种介质中(包括腐蚀性介质),表现出明显的高精度和高稳定的特征。但是,由于铂的稀缺和价格昂贵而使它们的广泛应用受到一定的限制。铜测温传感器较便宜,但在腐蚀性介质中长期使用,可导致静态特性与阻值发生明显变化。

最近有资料报导,铜测温传感器可在空气介质中-60~180℃温度范围使用。但是,国外为了在-60~180℃长期地测量温度和在250℃短期测量温度,普遍大量使用着镍测温传感器,并认为镍是一种较理想的材料,因为它们具有高的灵敏度、满意的重现性和稳定性 。

合金热敏电阻材料

合金热敏电阻材料亦称热敏电阻合金。这种合金具有较高的电阻率,并且电阻值随温度的变化较为敏感,是一种制造温敏传感器的良好材料。

作为温敏传感器的热敏电阻合金性能要求如下:(1)足够大的电阻率;(2)相当高的电阻温度系数;(3)具有接近于实验材料线膨胀系数;(4)小的应变灵敏系数;(5)在工作温度区间加热和冷却时,电阻温度曲线应有良好的重复性。

三、热敏电阻温度计的设计思路

热敏电阻分为:

1. PTC(PositiveTemperatureCoeffiCient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料,可专门用作恒定温度传感器。

2. NTC(NegativeTemperatureCoeffiCient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料.3. 临界温度热敏电阻CTR(CritiCalTemperatureResistor)具有负电阻突变特性,在某一温度下,电阻值随温度的增加激剧减小,具有很大的负温度系数。热敏电阻是一种传感器电阻,热敏电阻的电阻值,随着温度的变化而改变,与一般的固定电阻不同。属于可变电阻的一类,广泛应用于各种电子元器件中。不同于电阻温度计(RTD)使用纯金属,在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。两者也有不同的温度响应性质,电阻温度计适用于较大的温度范围,而热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度,通常是-90℃〜130℃。

四、热敏电阻温度计的设计与标定电阻阻值不一致

应用的场合不同。热敏电阻对环境温度敏感,也就是它的阻值会跟随温度变化。温度升高,阻值变大,称正温度系数热敏电阻;温度升高,阻值变小,称负温度系数热敏电阻。因此,我们利用热敏电阻的这一特性做成传感器来显示温度或控制温度,比如温度计、温控仪、温度保护元件等等。而一些仪器设备中,为了使之可靠运行,往往希望电路中的电阻值恒定不变,这时就要用定值电阻。有些特殊场合使用温度性能更稳定的康铜丝电阻。

五、热敏电阻温度计的设计与标定电阻阻值一样吗

本实验利用了热敏电阻的温度与电阻对应变化的关系,通过惠斯通电桥的平衡状态特性实现了温度计的设计,根据电桥平衡特性原理,为了达到温度计的测温范围,因此需要根据热敏电阻的温度特性,校准调节R,R1,R2,R3和R4的值。

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