Harorat shkalasi

NTC termistorlarini ishlab chiqarish

Rasm. 3. D Barcha turdagi shisha bilan qoplangan boncukli termistor
Ishlab chiqarish usuliga qarab, barcha OTK termistorlari uchta asosiy guruhga bo'linadi. Birinchi guruh - bu boncuk tipidagi termistorlar. Boncuklar ochilishi mumkin, epoksi qatronining himoya qatlami bilan (3-rasm) yoki metall korpusga joylashtirilishi mumkin. Bu turdagi barcha termistorlarning uchlari keramikada pishirilgan platina qotishmasidan qilingan. Ishlab chiqarish jarayonida parallel, biroz cho'zilgan o'tkazgichlarga metall oksidi va mos biriktiruvchi aralashmasining kichik qismlari qo'llaniladi. Quritish yoki qisman sinterlashdan so'ng, butun boncuk tasmasi tayanch tuzilmasidan chiqariladi va oxirgi sinterlash uchun o'choqqa qo'yiladi. Bu issiqlik bilan ishlov berish jarayonida metall oksidi platina o'tkazgichlariga mahkam bog'langan. Shundan so'ng, butun lenta alohida boncuklara kesiladi, ustiga tegishli qoplama qo'llaniladi.
Termistorlarning yana bir turi-o'tkazgichlarni ushlab turish uchun sirt kontaktlari bo'lgan chip tipidagi termistorlar. Chiplar, odatda, tasma quyish, so'ngra ekranli bosma, püskürtme, bo'yash yoki sirt elektrodlarini vakuumli metalllash yo'li bilan tayyorlanadi. Keyin chiplar kerakli geometrik o'lchamlarni olish uchun kesiladi. Agar kerak bo'lsa, chiplar erga ulanishi mumkin.
Uchinchi turdagi termistorlar shisha, alyuminiy, kremniy va boshqalarning mos substratiga joylashtirilgan yarimo'tkazgichli material qatlamidan iborat. Bunday termistorlar asosan o'rnatilgan sensorlar va infraqizil issiqlik detektorlarida ishlatiladi.
Sirt kontaktlari metalllashtirilgan barcha termistorlar orasida qoplamagan chiplar eng yomon barqarorlikka ega. Epoksi qoplamali termistorlar o'rtacha barqarorlikni ko'rsatadi. Boncuk tipidagi termistorlar ishlay oladi yuqori harorat(550 ° S gacha). Metalllashtirilgan sirt kontaktli detektorlar 150 ° S gacha ishlatiladi. Boncukli termistorlar ro'yxatga olingan detektorlarning eng tezkori hisoblanadi, lekin ular chip termistorlariga qaraganda ancha qimmat va bunga qo'shimcha ravishda ularning nominal qiymatini sozlash qiyin. Nominal qiymatni sozlash, kerakli qarshilik qiymatini olish uchun geometrik o'lchamlarni o'zgartirish uchun, termistorni ma'lum bir haroratda (odatda 25 ° C da) mexanik silliqlash yo'li bilan amalga oshiriladi.
PTC termistorlari bilan ishlashda barcha mumkin bo'lgan xato manbalarini hisobga olish kerak. Ulardan biri-qarish, bu past sifatli sensorlar uchun 1%gacha bo'lishi mumkin. Fig. Shakl 4da epoksi bilan qoplangan chipli termistorlar va boncuk tipidagi termistorlar uchun qarshilikning (%da) umrining o'zgarishi ko'rsatilgan.

Rasm. 4... Termistorlarning uzoq muddatli barqarorligi.
Atrof -muhitni muhofaza qilish va termistorlarning termal konditsionerligi detektorlarning ishlashini barqarorlashtirishning ishonchli usullari hisoblanadi. Haroratni o'rgatish uchun sensorlar kamida 300 soat davomida + 300 ° C haroratli kameraga joylashtiriladi. Amalga oshirish uchun yaxshiroq himoya termistorlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan korpuslarga joylashtirilishi va epoksi quyilishi mumkin.
NTC termistorlarida o'z-o'zini isitish hodisasi
Yuqorida aytib o'tilganidek, termistorning o'z-o'zini isitish fenomeni uning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin. Termistorlar faol turdagi sensorlar bo'lib, ular ishlash uchun qo'zg'alish signalini talab qiladi. Bu signal, qoida tariqasida, termistor orqali o'tadigan to'g'ridan -to'g'ri yoki o'zgaruvchan tok bo'lib, bu issiqlikning chiqarilishiga va shuning uchun detektorning isitilishiga olib keladi. Sensor haroratining bunday ko'tarilishi ko'pincha ob'ekt haroratini o'lchashda noaniqliklarga olib keladi. To'g'ri, ba'zi hollarda, o'z-o'zini isitish fenomeni issiqlik oqimining o'zgarishiga, IQ nurlanishiga va boshqa tashqi ta'sirlarga javob beradigan datchiklarni qurish uchun ishlatiladi. Termistorlar elektr zo'riqishida qo'llanilganda sodir bo'layotgan jarayonlarni ko'rib chiqing. Fig. 16.10A kuchlanish manbasidan tashkil topgan sxemani ko'rsatadi E, termistor R T ichki manba qarshiligi R. Quvvat manbai yoqilganda (hozir shu jumladan anjirda 16.10B) energiyaning saqlanish qonuniga binoan, (H) sxemasining butun issiqlik energiyasi quvvat manbai tomonidan ishlab chiqarilgan elektr quvvatiga teng bo'lishi kerak:
(16)
qayerda V T - termistorda kuchlanish pasayishi.
Issiqlik energiyasi ikki komponentdan iborat: issiqlik yo'qotilishi (H L) atrof -muhitga va issiqlikka (H s), termistor tomonidan so'riladi. Energiyaning so'rilgan qismi issiqlik sig'imida to'planadi BILAN Sensor. Keyin quvvat balansi tenglamasini quyidagicha yozish mumkin.
(17)


5 -rasm... A - Termistor orqali oqayotgan oqim uning o'z -o'zidan qizib ketishiga olib keladi, B - Termistor harorati termal vaqt sobitligiga mos ravishda oshadi - issiqlik yo'qotilishi
muhit.
Termistorning atrof -muhitga issiqlik yo'qotishi termistorning harorat farqiga mutanosib. T s va atrof -muhit
(18)
qayerda? - tarqalish koeffitsienti; tarqalgan kuchning harorat gradiyentiga nisbatiga teng (atrof -muhit haroratining ma'lum qiymatida). Bu omil sensorning konstruktsiyasiga, simlarning uzunligi va qalinligiga, termistorning materialiga, tayanch elementlariga, termistor yuzasidan termal nurlanish miqdoriga va u joylashgan muhitning nisbiy harakatiga bog'liq. termistor joylashtirilgan.
Termistorning issiqlik yutish tezligi detektorning issiqlik quvvati bilan mutanosib:
(19)
Aynan shu issiqlik termistorning haroratini ko'tarilishiga olib keladi. (18) va (19) ifodalarni (16) tenglamaga almashtirib, biz olamiz:
(20)
Bu differentsial tenglama termistorning issiqlik harakatini tavsiflaydi. Keling, ikkita shart uchun bu tenglamaning echimini topaylik. Birinchi shart - sensorga qo'llaniladigan elektr quvvati doimiy (P = const). Keyin (16.34) tenglamaning yechimi quyidagi shaklga ega:
(21)
qayerda e - tabiiy logarifmaning asosi. Bu ifodadan ko'rinib turibdiki, sensorning harorati eksponent ravishda o'sadi (5 -rasm), bu termal vaqt doimiyligi bilan tavsiflanadi, bu yerda
1 / δ = g g - sensori va atrof -muhit o'rtasidagi issiqlik qarshiligi. Fig. 16.10B eksponensial vaqtinchalik javobni ko'rsatadi.
Etarli uzoq vaqt oralig'idan so'ng, harorat statsionar rejimga o'tadi, ya'ni. teng bo'ladi va bu holda issiqlik yo'qotilishi va qo'llaniladigan elektr quvvati bir -biriga teng bo'ladi:
Agar katta qarshilikka ega bo'lgan termistorga past kuchlanish qo'llanilsa, u orqali o'tadigan oqim ham kichik bo'ladi. Shunday qilib, juda kichik harorat gradyanini Δ olish mumkin. T, bu o'z-o'zidan isitish effektining sezilarli pasayishiga olib keladi. Agar termistorning o'z-o'zini isitishiga e'tibor berilmasa, (20) tenglamani quyidagicha qayta yozish mumkin:
(23)
Bu differentsial tenglamaning echimi eksponensial funktsiya bilan tavsiflanadi (tenglama (16.8)). Bu shuni anglatadiki, sensorning chiqishi ma'lum bir vaqt doimiyligi bilan atrof -muhit haroratining o'zgarishini kuzatadi, chunki bu vaqt doimiyligi termistorning atrof -muhit bilan bog'liqligiga bog'liq, u odatda ma'lum sharoitlar uchun aniqlanadi. Masalan, buzilmagan havoda 25 ° C da = 1 s yoki = 0,1 s T = 25 ° S yaxshilab aralashtirilgan suvda. Har doim esda tutish kerakki, yuqoridagi barcha tenglamalar issiqlik oqimining soddalashtirilgan modeliga mos keladi. Aslida, termistorning chiqishi hech qachon qat'iy eksponensial emas.
Sensorlarni termistorlar asosida ishlab chiqishda uning uchta asosiy xususiyatlaridan biri har doim ishlatiladi:
1. Qarshilikning haroratga bog'liqligi. Fig. 16.12 OTK bilan termistorlar uchun bunday qaramlik shaklini ko'rsatadi. Ushbu xarakteristikaga asoslangan sensorlarda o'z-o'zini isitish effekti deyarli yo'q. Bunday holda, nominal qarshiligi yuqori bo'lgan termistorlarni tanlash kerak bo'ladi va detektorning konstruktsiyasi sezgir elementning o'lchov ob'ekti bilan maksimal aloqasini ta'minlashi kerak. Bu xususiyat asosan bino haroratini aniqlash uchun ishlatiladi. Termometrlar, termostatlar va termal uzgichlar bu munosabatlarning qo'llanilishiga misol bo'la oladi.
2. Oqimning vaqtga bog'liqligi (yoki o'z vaqtida qarshilik). Fig. 16.10B bu xususiyatning misolini ko'rsatadi.
Voltning oqimga bog'liqligi. Bu xususiyat o'z-o'zini isitish fenomeniga asoslangan detektorlar uchun ham, bu ta'sirni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Ifoda (22) - qo'llaniladigan elektr energiyasi va issiqlik yo'qotilishi o'rtasidagi muvozanat tenglamasi. Ma'lumki, qarshilik haroratga bog'liq va ahamiyatsiz o'zgarishlar bilan δ (bu ko'plab amaliy holatlar uchun to'g'ri keladi), (22) tenglamadan statik kuchlanishning oqimga bog'liqligini olish mumkin. Bu xarakteristikani odatda har ikki o'qning logarifmik koordinatalarida chizish mumkin. Bunday grafikda doimiy qarshiliklarga mos keladigan chiziqlar +1 qiyalikka ega, doimiy quvvat chiziqlari -1 qiyalikka ega (6 -rasm).