表1 热敏电阻的种类与应用 热敏电阻线性化改善
动作范围 | 检出组件 | 电路组件 | 发热组件 | ||||
NTC | PTC | CTR | NTC | PTC | CTR | PTC | |
自行加热的小范围 | 温度计 温度调节器 微少温度差 温度变化的检出 热测量计 | 测温计 温度调节器 温度警报装置 | 温度开关 温度调节器 温度警报装置 | 温度补偿电路 | 温度补偿电路 | - | - |
动作于电压或电流的极大值 | 温度检出 警报液面计 | 温度检出警报装置 液位计 | 温度开关 温度警报装置 液面计 | 侵入防止电路 定电压电路 | 定电流电路 电流开关 | 电压开关 侵入防止电路记忆电路 | 过热防止装置 |
负性电阻范围自行加热的大范围 | 风速计 流量计 空真计 液位计 | 液位计 | 风速计 流量计 液位计 | - | - | 开关电路振荡器 脉冲产生器 | 定温发热体 恒温槽 |
动作延迟特性 | 差动式 温度检出器 | 差动式 温度检出器 | 差动式温度检出器 | 动作延迟回路突破防止电路超低频振荡器 | 动作延迟回路 | 动作延迟回路突破防止电路超低频振荡器 | - |
旁热特性 | 风速,真空,液面等检出 | - | 风速,真空,液面等检出 | 自动增益调整,开关电路,超低频振荡器 | 开关电路超低周波发振器 | 开关电路超低频振荡器 | - |
表2 热敏电阻的应用与特性:
主要使用种类 | 使用目的 | 常温下的电阻率 | 温度系数的误差 | 构 造 | |
量测用 | 热敏电阻 | 温度计器 风速,真空计 | 01~10kΩ/cm 1~100kΩ/cm | ±2% ±2% | 珠球型 珠球型 |
直热型 | 热敏电阻 CTR | 通信机AGC 时间迟滞 (TimeLag) | 0.1~100kΩ/cm 0.1~100kΩ/cm | ±5% ±5% | 0.3~0.6φ珠球型 0.3~2φ珠球型 |
傍热型 | 热敏电阻 CTR , PTC | 通信机AGC | 0.1~100kΩ/cm | ±5% | 0.3~0.4φ珠球型小型杆状 |
温度补偿用 | 热敏电阻 PTC | 晶体管量测温度补偿 | 1~100Ω/cm 0.1~100kΩ/cm | ±5% ±10% | 珠球型与圆盘型 珠球型与圆盘型 |
驱动 器用 | 热敏电阻 CTR | 继电器动作延迟 突破防止 | 1~1000Ω/cm | ±5% | 10φ以上的圆盘型或珠球型 |
温度保护用 | CTR PTC | 火灾警报器过热保护 | 1~100kΩ/cm 1~1000Ω/cm | ±10% | 0.6~2φ珠球型 5~20φ圆盘型 |
加热器用 | PTC | 恒温装置 | 10~1000Ω/cm | ±20% | 圆盘型为主 |
限流用 | PTC | 彩色消磁 电流防止 | 1~1000Ω/cm | ±20% | 圆盘型为主 |
图2-2 热敏电阻的电阻-温度特性
图2-3 热敏电阻B常数的温度特性
[!--empirenews.page--]热敏电阻的热散逸常数[/!--empirenews.page--]热敏电阻的热散逸常数:
型式 | 热发散常数:K(mWC/℃) | 时间常数(63.2%)(sec) | 负载最大功耗(mW) | 最高使用温度(℃) | |||
记号 | 名称 | 空中 | 水中 | 空中 | 水中 | ||
MB | 珠球型 | 0.3~0.5 | 0.6~1.0 | 1.5~5 | 0.05~0.1 | 0.2 | 300 |
SSB | 珠球型 | 0.8~1.3 | 1.5~2.5 | 3~7 | 0.1~0.2 | 0.5 | 350 |
SB | 珠球型 | 1.0~1.5 | 2.0~3.0 | 5~10 | 0.1~0.2 | 0.5 | 350 |
Lφ3 | 玻璃管型 | 1.0~1.5 | 2.5~3.5 | 10~15 | 0.2~0.3 | 0.5 | 350 |
Lφ6 | 玻璃管型 | 1.0~1.5 | 2.5~3.5 | 10~15 | 0.2~0.3 | 0.5 | 350 |
图2-4热敏电阻的热响应曲线 ( 搅拌的水 )
图2-5 热敏电阻电桥部分的基本接线电路
(b)合成电阻式(JIS)
[!--empirenews.page--]热敏电阻的温度特性的直线性改善-连接电阻例[/!--empirenews.page--]
图2-6 热敏电阻的温度特性的直线性改善连接电阻例
图2-7 各种接线方法的直线性改善 ( 裸特性为只有热敏电阻的特性 )
图2-8 热敏电阻长期变化的记录特性
[!--empirenews.page--]温度输出特性曲线[/!--empirenews.page--]
图2-9 温度输出特性曲线
图2-10 温度-自己加热功率特性
[!--empirenews.page--]定电流检出方法[/!--empirenews.page--]
图2-11 定电流检出方法 (Th后所添的数字表示各温度值 )
此值为使用TAKARA热敏电阻THR B使用于0100~℃范围,则热敏电阻组件℃时为15KΩ。
图2-12 合成电阻式的连接方式
图2-13 比率式连接
图2-14 温度差电桥电路的结构
[!--empirenews.page--]热敏电阻的温度与感度变化[/!--empirenews.page--]
图2-15 热敏电阻的温度与感度变化
图2-16 温度差的测定回路
温度差的测定回路:
范围 | 温度(℃) | 放大倍数 | 误差(%) |
1 | 0~20 | 15.31 | ±0.5℃ |
2 | 20~40 | 13.94 | ±0.1℃ |
3 | 40~60 | 13.84 | ±0.2℃ |
4 | 60~80 | 14.67 | ±0.3℃ |
5 | 80~100 | 15.96 | ±0.3℃ |
误差系指感度误差 (±10℃差的测定时 )
表5 温度差输出: ( 图2-14电桥电路的方式 ):
温度℃ | 热敏电阻kΩ | 输出 (V) | 5℃温度差输出 (V) |
0 | 30.000 | 0.44547100 | -0.05452870 |
5 | 24.100 | 0.44712100 | -0.05287910 |
10 | 19.490 | 0.44850000 | -0.05149970 |
15 | 15.850 | 0.45003500 | -0.04996530 |
20 | 12.970 | 0.45135400 | -0.04864640 |
25 | 10.670 | 0.45276400 | -0.04723560 |
30 | 8.828 | 0.45408500 | -0.04591550 |
35 | 7.343 | 0.45538800 | -0.04461170 |
40 | 6.140 | 0.45658900 | -0.04341100 |
45 | 5.159 | 0.45780300 | -0.04219660 |
50 | 4.356 | 0.45901600 | -0.04098360 |
55 | 3.696 | 0.45988600 | -0.04011400 |
60 | 3.147 | 0.46131500 | -0.03868540 |
65 | 2.695 | 0.46229000 | -0.03770960 |
70 | 2.317 | 0.46328500 | -0.03671530 |
75 | 2.000 | 0.46438100 | -0.03561860 |
80 | 1.734 | 0.46514500 | -0.03485500 |
85 | 1.508 | 0.46638400 | -0.03361640 |
90 | 1.318 | 0.46704400 | -0.03295590 |
95 | 1.155 | 0.46823200 | -0.03176800 |
100 | 1.017 | 0.46865200 | -0.03134800 |
105 | 0.897 | 0.46954500 | -0.03045530 |
图2-17非反相输入放大器的连接
图2-18 反相输入电路连接
图2-19 电桥电路部分Δ-Y变换的简化
注:(1)0~100℃用,温度 - 电压变换输出100mV/℃( 平均感度Th 0℃为30KΩ)
(2)R1,R2,R3,R4的误差在01.%以下。
图2-20 与OP放大器共享电源
图2-21 温度控制器的结构
图2-22 温度控制电路 (ON/OFF)
图2-23 动作间隙
图2-24 ON/OFF控制产生的圈环
图2-25 比例控制电路
[!--empirenews.page--]时间比例电路[/!--empirenews.page--]
图2-26 时间比例电路
图2-27 各控制方式的响应曲线
图2-28 PID控制电路 ( 只有PID部份 )
表6 影响热敏电阻的精度因素
因 素 | 一般值 | 精度达成限制 | 备注 |
自身加热 | 0.1~0.05mW | 0.01mW,0.02sec | 测量时间可缩短 |
热发散常数 | 1~3mW/℃ | 5~10mW/℃ | 受测定条件影响 |
B常数的变化 | 30~40k | 5k | 依选择而定 |
直线性 | 0.06~20℃ | 0.05/6℃ | 温度范围小,则愈小 |
绝缘性 | 1000MΩ | 1010~1012Ω | 受耐湿性影响 |
引线电阻 | 10~30Ω | 10~30Ω | - |
长年变化 | 1/100℃ | 1/100℃ | 依使用方法不同,而有不同 |
热电动势力 | 10μV | 1μV | 不同金属结合,而温度相同 |
校正温度计 | 3/100℃ | 1/100~5/1000℃ | 绝对精度为1/100 |
引线电阻 | 0.01% | 0.001% | 比较方式精度较高 |
表7 各零件的精度:
因素 | 一般值 | 高精度产品 | 备注 |
电阻 | 0.1% 25ppm | 0.01% 2ppm | 高精度产品有绕线,锡箔型 |
基准电压组件 | 25ppm | 2ppm | 高精度产品的选用 |
可变电阻 | 100~200ppm | 50ppm (绕组型) | 温度系数 |
OP放大器输入电阻 | 2MSU(PC151A) | 33MΩ(μPC354A) | - |
OP放大器及偏差电压温度系数 | 5nA/℃(μPC151A) | 12PA/℃(μPC354A) | - |
OP放大器及偏差电流温度系数 | 3μV/℃(μPC151A) | 0.4μA/℃(μPC354A) | - |
OP放大器电源电压变动去除比 | 90dB(μPC151A) | 104dB(μPC354A) | - |
放大器的噪声 (10 Hz) | 25nV√Hz(μPC4741C) | 20nV/Hz,09pA/Hz(μPC354A.) | 依测定方法而异 |
印刷电路板的绝缘 | 100~1000MΩ | 1010-1012 | 依形式而定 |
电容器的绝缘 | 1010Ω(薄膜) | 1012Ω(薄膜) | 多元碳质较佳、电解电容不好 |
印刷电路板的引线电阻 | 0.1~5.0Ω | 0(4线式) | 依形式而定 |
各零件的热电动势 | 20μV | 5μV~1μV | 零件发热则增大 |