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如何选择和使用热敏电阻进行温度的控制?

时间:2019-08-01   来源:敏创电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:
热敏电阻(热敏电阻)由于其灵敏度高、体积小、坚固耐用、响应速度快等特点,广泛应用于激光二极管和探测器的冷却时间长,成本低。
当与一个热电(TE)冷却器和支持电路,一个普通的热敏电阻成本低于美元有足够的敏感度来稳定激光二极管的温度要好些比0.001°C。热敏电阻的价格灵敏度高,具有非线性使他们选择和使用的因素比其他情况更有挑战性预期。

热敏电阻特性
热敏电阻通常是具有电气的双端子半导体器件电阻随温度变化非线性。 热敏电阻的非线性使其校准和使用变得复杂。过去,设计工程师经常使用以电阻为基础的线性化网络仅在非常窄的温度下有效地转换为温度范围。
幸运的是,微处理器有
用他们的能力大大简化了这项任务快速计算复杂的表达式。该大多数热敏电阻的R-T特性如下由Steinhart-Hart准确描述方程:
1/T = A + B*(Ln R) + C*(Ln R)3
在这个关系式中,T是绝对温度(开尔文),A、B和C是常数哪一个可以从多边环境协定中确定
 

热敏电阻R / T曲线适用于各种室温电阻
图1.九种常见热敏电阻的电阻 - 温度响应曲线。
耐受和温度值
假设有良好的校准数据(2),
Steinhart-Hart方程引入了误差在一定温度范围内低于0.1°C-30°C至+ 125°C,误差小于在-20°C至+ 50°C之间0.01°C。

热敏电阻系列 - 大多数热敏电阻都有负温度系数(NTC),这意味着抵抗力下降温度升高。九种常见NTC热敏电阻的R-T特性如下如图1所示。每个热敏电阻都有标签根据其在25°C时的标称电阻;
常用的热敏电阻范围从250Ω至100kΩ。完成了航向阻力控制在热敏电阻制造过程中通过使用不同的金属氧化物形成半导体结。
几个不同材料组合用于到达在相同的标称25°C电阻下,和每种组合都会略有不同R-T特性。这种多样的可用R-T特征通常似乎复杂化热敏电阻选择。但是,如图所示图2,热敏电阻之间的差异相同的标称电阻相对小。

标称电阻 -
通常,热敏电阻通常是热敏电阻在它们的温度下操作表现出数千欧姆的电阻。在这些高电阻下,简单的双线电阻测量很好用传统的数字万用表和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斜率变化物料


温度敏感度 - 热敏电阻热敏电阻
在低温下实现最高灵敏度,其中电阻与温度曲线最陡。 这种敏感性下降
随着温度的升高而迅速增加 为一个
典型的10kΩ热敏电阻,灵敏度会有所不同
如下:

 温度  灵敏度
 -20°C  5,600 Ω/°C
  25°C  439 Ω/°C
  50°C  137 Ω/°C

温度范围
和热敏电阻选择了解实际的热敏电阻选择权衡,考虑系统框图
如图3所示。该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。通过强制恒定电流来感测热敏电阻,通过热敏电阻然后测量电压降为10μA或100μA。
电压数字化后输入微处理器,电阻计算,和Steinhart-Hart方程用于计算温度。LDT-5900系列仪器使用a测量时的23位A / D转换器范围为0  -  6V,导致每步的A / D输入电压分辨率约为0.7μV。
以来热敏电阻的电阻是非线性的实际温度测量分辨率也是非线性的。这种非线性使温度测量极限的定义变得复杂。随着热敏电阻温度的升高,它的耐受性和对温度的敏感性变化也减少了。
这意味着每比特的欧姆数减少了每个A / D步的度数增加。图4说明了这种关系。该图的上半部分显示了热敏电阻电阻和电压输入到A / D,和用于确定低温限制系统的。图的下半部分显示系统测量分辨率每个A / D转换器步骤的摄氏度,和用于确定温度上限限制。

  
图3.高分辨率温度测量系统。

LDT-5900系列的显示分辨率熔点为0.001°C。 只要单个A / D位对应于小于0.001°C的变化,就可以了测量分辨率并不显着影响仪器应用。
单个A / D步骤对应的温度
如果变化大于0.001°C如下:

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

在高于这些温度的情况下,单个A / D步骤对应于大于0.001℃在温度变化,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阻力增加,同样,阻力增加它两端的电压。 当电压超过时,达到实际的温度下限

LDT-5900系列温度范围
使用典型的10kΩ热敏电阻

图4.测量分辨率变化与温度的关系
A / D的最大输入电压转换器。
典型的低温测量限制是:
 感应电流 抵抗性 10kΩ热敏电阻温度
 10 µA 600,000Ω  -49°C
 100 µA 60,000Ω  -11°C

结论
您选择的热敏电阻类型主要取决于所需的操作温度范围。 热敏电阻R-T曲线,如图1所示,通常由热敏电阻制造商,并提供良好的热敏电阻选择指南。
热敏电阻的有用温度范围通过改变感测电流来移动。该LDT-5900的温度范围,使用a10kΩ热敏电阻,以水平方式显示图4中心的条形图,可以通过改变感觉大大改变了当前。
图4提供了典型10kΩ的数据热敏电阻,但同样的方法可以与其他热敏电阻一起使用。 从图中可以看出你可以看到10kΩ热敏电阻通常是大多数激光二极管的理想选择高稳定性的冷却应用从室温到室温需要大约-40°C。