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热敏电阻低成本温度传感器

Measurement Computing 数据记录仪 - Data loggers Measurement Computing (六月 2025)

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Anonim

市场上最常见的温度传感器类型之一是热敏电阻,即“热敏电阻”的缩短版本。热敏电阻是低成本的传感器,非常坚固耐用。热敏电阻是需要高灵敏度和高精度的应用的首选温度传感器。由于热敏电阻对温度的非线性响应,因此热敏电阻仅限于较小的工作温度范围应用。

施工

热敏电阻是由烧结金属氧化物制成的两线部件,有多种封装类型可供选择,以支持各种应用。最常见的热敏电阻封装是一个直径为0.5到5mm的小玻璃珠,带有两根导线。热敏电阻还有表面贴装封装,圆盘和嵌入管状金属探针。玻璃珠热敏电阻非常坚固耐用,最常见的故障模式是损坏两根引线。但是,对于需要更大程度加固的应用,金属管探针式热敏电阻可提供更好的保护。

优点

热敏电阻具有几个优点,包括精度,灵敏度,稳定性,快速响应时间,简单的电子元件和低成本。与热敏电阻连接的电路可以像上拉电阻一样简单,并测量热敏电阻两端的电压。然而,热敏电阻对温度的响应是非常非线性的,并且它们通常被调谐到小的温度范围,这限制了它们对小窗口的精度,除非使用线性化电路或其他补偿技术。非线性响应确实使热敏电阻对温度变化非常敏感。而且,热敏电阻的小尺寸和质量使它们具有小的热质量,这使得热敏电阻能够快速响应温度变化。

行为

热敏电阻可提供负温度系数或正温度系数(NTC或PTC)。随着温度的升高,具有负温度系数的热敏电阻变得较小,而具有正温度系数的热敏电阻随着温度的升高而电阻增加。 PTC热敏电阻通常与电流浪涌可能导致损坏的元件串联使用。作为电阻元件,当电流流过它们时,热敏电阻会产生热量,导致电阻发生变化。由于热敏电阻要么需要电流源或电压源才能工作,因此热敏电阻不可避免地会产生自加热引起的电阻变化。在大多数情况下,自热效应很小,只有在需要高精度时才需要补偿。

运作模式

热敏电阻在两种工作模式下使用,超出典型的电阻与温度工作模式。电压 - 电流模式使用热敏电阻处于自加热稳态状态。该模式通常用于流量计,其中流过热敏电阻的流体流量的变化将导致热敏电阻消耗的功率,其电阻以及电流或电压的变化取决于其如何被驱动。热敏电阻也可以在电流随时间模式下工作,其中热敏电阻受到电流的作用。电流将使热敏电阻自热,增加NTC热敏电阻的电阻并保护电路免受高压尖峰的影响。或者,可以使用相同应用中的PTC热敏电阻来防止高电流浪涌。

应用

热敏电阻具有广泛的应用,最常见的是直接温度传感和浪涌抑制。 NTC和PTC热敏电阻的特性适用于以下应用:

  • 液位指标
  • 温度补偿
  • 流量测量
  • 真空计
  • 热保护
  • 放大器增益控制
  • 延时电路
  • 热开关

线性化

由于热敏电阻的非线性响应,通常需要线性化电路以在一定温度范围内提供良好的精度。对热敏电阻温度的非线性电阻响应由Steinhart-Hart方程给出,该方程提供了良好的温度曲线拟合阻力。然而,除非使用高分辨率模数转换,否则非线性特性导致实际精度差。利用热敏电阻实现并联,串联或并联和串联电阻的简单硬件线性化,大大提高了热敏电阻响应的线性度,并以一定的精度降低了热敏电阻的工作温度范围。应选择线性化电路中使用的电阻值,使温度窗口居中,以获得最大效果。