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斜率和电阻偏差NTC热敏电阻器

时间:2019-04-16 ??来源:敏创电子??编辑:热敏电阻厂家??浏览:
NTC(负温度系数)热敏电阻器是目前普遍使用的最灵敏的温度传感器件。 NTC热敏电阻器的电阻随着温度的升高而降低(见图1)。 有几种量化和定义行为的方法。 所有这些都与绘制电阻-温度曲线时的陡度有关


图1. NTC热敏电阻图

曲线的陡度通常被称为它“斜坡”这是“崛起”的关系(见图2)。

图2. NTC热敏电阻斜率

如果图形非常弯曲,则绘制一条直线与感兴趣点处的曲线相切(见图3)。另请注意,该线倾斜“向下山”表示a负斜率。

图3. NTC热敏电阻斜率为直线

在实际应用中,用这种方法绘制图形并进行几何分析的数据非常少,因为首先获取特定热敏电阻的足够数据,然后绘制结果图太耗时。 在两个相距很远的温度下,很容易获得电阻数据,并找出它们的电阻比。
几乎所有热敏电阻在基准温度25°C[77°F]下均具有正常电阻。 为了确定此时的斜率,可以在24.5°C[76.1°F]和25.5°C[77.9°F]找到电阻并进行比较; 然而,各点0.1癈的温度测量不精确度可能导致高达20%的误差。
标准做法是比较0°C[32°F]和50°C[122°F]下的值。 对于10,000欧姆热敏电阻曲线16L,电阻值如表1所示。

表1。 10,000欧姆曲线16L热敏电阻值

温度  阻力
0°C[32°F] 32,650欧姆
50°C[122°F]  3603欧姆


其他热敏电阻材料的比率范围约为5至15。 参考文献中提供了用于较高额定温度器件的“0:50”比和“25:125”比。 电阻越高的材料,斜率越大,因此比率越高。
虽然比值是一个有用的概念,但应用工程师通常需要在特定温度甚至宽温度范围内的每一度的实际斜率。 解析几何表明,斜率的单位是“欧姆每摄氏度的变化”。
这听起来是对的; 然而,它忽略了实际电阻点。 实际电阻变化与电阻有关。 10K R-T曲线16L热敏电阻器在25°C[77°F]时的斜率为每度440欧姆; 然而,1K器件在相同的点上每度只有44欧姆的变化。
一个更严格的概念是“欧姆每欧姆每摄氏度”。 在这种表示法中,典型斜率为0.44欧姆/欧姆/摄氏度,但这也有点尴尬。 将“欧姆/欧姆”改为百分比会导致“欧姆/摄氏度变化”,通常称为 α(α)。
斜率= α = % ΔC°

实施例1:
当斜率为-4.4%/°C时,10K热敏电阻在25°C[77°F]下的变化速度有多快?
10,000欧姆的4.4%=440欧姆
因此,热敏电阻加热并仅通过25°C[77°F],每升高一度就会损失440欧姆。 在26°C[78.8°F]时,电阻为560欧姆。 注意,对于下一个度数,压降仅为420欧姆(956欧姆的4.4%)。
 
实施例2:
使用同样的曲线16L,如果电阻一度是9854欧姆,现在是10,152欧姆,温度的变化是什么?
欧姆变化:
10,152欧姆-9854欧姆=298欧姆
α-4.4%/摄氏度
10K的4.4%=440欧姆/摄氏度
如果440欧姆代表一度,那么298欧姆代表一度的哪一部分?
298欧姆/440欧姆=0.68°C变化
 
实施例3:
如果规定热敏电阻器为10K曲线16L,公差为5%,则等效公差是多少度?
可以使用一个简单的比率:
α4.4%是1度,5%是多少度?
5/4.4=1.14°C,因此,5%电阻容差与1.14°C温度容差相同。
如果斜率在整个温度范围内保持不变,但在温度跨度的冷端斜率较陡,而在热端斜率稍平坦,则会很方便(参见图4)。
例如,–40°C[–40°F]时的斜率通常为6%/°C,而100°C[212°F]时的斜率降至约3%/°C。

图4. NTC热敏电阻斜率变化温度变化

找到75°C [167°F]的斜率的实用方法是使用Steinhart-Hart方程求出阻力74°C [165.2°F],76°C [168.8°F]。 拿走阻力差异除以2。 如果坡度在一定温度范围内每个学位都需要,那么它最容易在计算机电子表格上完成。斜坡有自己的宽容和影响力在指定温度下的电阻容差范围。 一些例子将说明。 热敏电阻指定为5%的设备可以用图表显示限制为平行于法线的两条曲线(见图5)

图5. 5%NTC热敏电阻

完全符合标称值的热敏电阻(25°C时为0%)[77°F])但显示斜率变化的图表显示发散线,好像正常曲线被评定为约25°C [77°F]点(见图6)。
 

图6. 5%NTC热敏电阻斜率变化

距标称温度更远25°C[77°F],线偏差越宽。 实际上数量被称为“阻力偏差”并且是给出百分比。只有电阻容差的百分比和需要绘制电阻偏差公差。该电阻容差将是一条直线温度函数(见图7)。

图7. NTC热敏电阻电阻容差

电阻偏差百分比也可以是绘制(见图8)。 结果是水平“V”点在25°C [77°F]。 V越高越宽温度和较冷的镜像温度。 热敏电阻具有更陡峭的曲线名义上产生向右下方的线。该向上指向线由热敏电阻产生较少陡峭的曲线。
图8. NTC热敏电阻电阻偏差

叠加上的电阻偏差电阻容差和负电阻公差结果如图9所示:
图9. NTC热敏电阻电阻偏差和公差

这两个公差可以帮助或相互阻碍;然而,最坏的情况如图10所示。
图10. NTC热敏电阻标称电阻只有宽容

这种类型的表现类似于领结通常在标称规格温度下打结但不是必需的,在25°C [77°F]。 这个容忍度点只是标称电阻容差。 找到了在任何其他温度点的公差,阻力必须添加偏差容差。

实施例1:
对于标称容差为5%的R-T曲线16L器件,在25°C[77°F]时,70°C[158°F]时的最差情况容差是多少?
使用该基准电压源时,在70°C时的电阻偏差为2.5%。 这2.5%与5%相加,在70°C[158°F]时总容差为7.5%。
作为等效温度容差,7.5%电阻容差是多少?
该器件在70°C[158°F]时的α值为3.4%/C°。


总容差= ±2.2 °C

实施例2:
如果在50°C时需要±1°C的温度精度[122°F],25°C时需要什么电阻容差[77°F]。?
对于R-T曲线16L,50°C [122°F]时的α为3.8%/℃。
1° C x 3.8%/°C = 3.8%
根据“电阻 - 温度转换”表格申请表“,在50°C时偏差为1.5%[122°F]:
3.8% - 1.5% = 2.3%
在25°C [77°F]时需要2.3%的电阻容差