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NTC溫度變送器

NTC工程注意事項

發布日期：2022-04-17 點擊率：58

     

負溫度系數（NTC）熱敏電阻是一種雙端固態電子元件，可預見的變化的電阻對應于變化的絕對體溫組件。 這種變化的熱敏電阻體的溫度可通過在環境溫度下得到的由電流通過該設備或由這些作用的組合的變化或內部由熱所帶來。
NTC熱敏電阻器所使用的錳，鎳，鈷，銅，鐵等金屬的金屬氧化物制成。 他們使用的是兩個或更多的金屬氧化物的混合物和粘合劑的材料制成，然后被壓制成所需的配置。 將所得的材料，然后在升高的溫度下燒結。 通過改變氧化物的種類，燒結時間和溫度以及大氣中，各種各樣的曲線和電阻值可以制造。

熱敏電阻術語

熱敏電阻器具有在25°C電阻大的負的變化相對于溫度，-3％/℃至-6％/°C的順序 這個電阻和溫度之間的關系如下所示的大致呈指數型曲線如下所示。 有幾個參數，將有助于描述曲線和它如何改變溫度過高。

圖20：電阻與溫度圖

阻力位在25°C（R 25）

用于測量熱敏電阻的阻值最常用的溫度，并且是最常見的用于引用熱敏電阻的電阻值的一個溫度為25℃。 為NTC熱敏電阻，此值可從低于100瓦變化到大于1MEG W。 在25℃下的值是在一個溫度控制浴在非常低的功率被用于測量的電阻值通常測定。 當用于熱敏電阻的電阻值被提及，它是在該通常被用于25℃時的值。

電阻溫度系數（ 一 ）

描述的NTC熱敏電阻的曲線的一種方法是測量電阻與溫度（R / T）曲線在一個溫度下的斜率。 根據定義，阻力系數由下式給出：

其中：
·                                 T =溫度°C或K
·                                 R =電阻在溫度?
溫度系數被表示為歐姆/歐姆/℃或更常見％/℃。
如可以從圖20中可以看出，在NTC曲線的最陡的部分是在較低溫度下。 根據NTC材料的種類，在-40℃的溫度系數可以高達8％/℃。曲線的平坦部分發生在較高溫度下，其中，在溫度為300℃時，可以小于1％/℃。
的溫度系數是一個可以被用來比較NTC曲線的相對陡度的方法。 的溫度系數在相同溫度下進行比較，因為，如前面已指出的，在整個工作溫度范圍內廣泛變化是很重要的。

電阻率（斜率）

的電阻率，或者斜坡，為熱敏電阻被定義為抵抗在一個溫度下的電阻在第二較高的溫度下的比率。 的電阻率是描述在NTC曲線的一種方法。 它有時被用來比較兩條曲線的相對傾斜度。 不存在對于被用于計算比率的兩種溫度下的工業標準，盡管一些常見的溫度范圍是：

通過采取電阻率在不同溫度下所獲得的值將變化很大，這取決于所用的溫度。 因此，電阻率不能使用，除非在相同溫度范圍用于比較熱敏電阻曲線。 例如，對于ATP的曲線的“Z”，以下比率獲得：

貝塔值（b）

一個簡單的近似的電阻和溫度的NTC熱敏電阻之間的關系是使用兩者之間的指數近似。 這種近似是基于簡單的曲線擬合到實驗數據，并使用一個曲線上的兩個點來確定b的值。 關于耐溫度使用 β的方程是：
R =愛（B / T）
其中：
在溫度T R =熱敏電阻的阻值 
A =常數方程 
B =測試，材料常數 
T =熱敏電阻溫度（K）
要計算貝塔對于任何給定的溫度范圍內，下列公式：

B可以是用于比較的NTC熱敏電阻曲線的相對陡度。 然而，與電阻率，b的值將取決于用于計算值的溫度變化，雖然沒有的范圍內，電阻率一樣。 例如，為了計算b表示的0℃下的ATP曲線的“Z”的溫度范圍內，以50℃：
T1 = 0°C + 273.15℃= 273.15K 
T2 = 50°C + 273.15℃= 323.15K 
R1 = 3.265 
R2 = 0.3601
乙這個值將被引用為 b 0°C/50°C。 使用其他溫度來計算b表示曲線的“Z”將產生下面的結果：
B 25°C/50°C = 3936K 
B 25°C/85°C = 3976K
正如你所看到的，重要的是要知道什么溫度 用于計算b的值，然后才用來比較的熱敏電阻 曲線。 B可被用于計算該曲線的在其他溫度下的電阻 內 使得b被計算一次常數A的范圍內確定。 然而，此方程的精度只有約±0.5℃，50℃的范圍。

斯坦哈特 - 哈特熱敏電阻式

在斯坦哈特 - Hart方程式是emperically推導出的多項式公式，最能代表電阻與NTC熱敏電阻的溫度關系。 在斯坦哈特- Hart方程式是用來描述RVT關系的最佳方法，是準確的在更廣泛的溫度范圍比為 b。 為了解決溫度時電阻已知，可得方程的形式如下：
1 / T = A + B（LNR）+ C（LNR）3
其中：
T =溫度開爾文（K =°C + 273.15） 
a，b和c為常數公式 
R =電阻在W在溫度?
來解決電阻，當溫度是已知的，方程的形式是：

其中：

的一個，b和c的常數，可以計算出任何一個的熱敏電阻材料，或用于在材料類型的熱敏電阻的單個值。 解出的常數，則必須使用三組數據。 通常情況下，一個溫度范圍內，數值在低端，中高端是用來計算的常數。 這將確保該方程在范圍最合適的。 使用斯坦哈特- Hart方程式允許的精度不如±0.001°C在100°C溫度范圍。 見斯坦哈特- Hart方程式常數ATP的熱敏電阻表為常數的值。 可通過聯系ATP包含電阻與溫度數據為單個部件打印輸出。 

熱敏電阻容差和溫度精度

有兩個因素討論熱敏電阻及其測量溫度的能力時要考慮的。 首先是電阻容差，這被定義為抗性的任何部分將隨其標稱值的金額。 在任何溫度下的電阻容差是總和：
一）最接近的誤差在任何特定的溫度 
b）該附加公差由于從標稱曲線的材料偏差
當熱敏電阻是用來測量溫度的任何應用程序是比較合適的討論溫度精度的設備。 精度可如果電阻容差和一個被稱為計算。
有兩種公認描述一個熱敏電阻的公差或精度的方法。 首先是點匹配 。 這描述了一個熱敏電阻，有其嚴格的電阻公差在一個溫度，參考溫度，通常是25°C。 在溫度低于和高于參考溫度的電阻容差就會變大，由于在材料中曲線的不確定性。 其它類型的熱敏電阻容差被稱為曲線匹配或互換 。 這些熱敏電阻通常定義為具有一定精度在一定范圍內，一般為±0.2°C從0°C至70°C。
一個簡單的公式來描述電阻容差和溫度精度之間的關系。 當一個人知道其他的都可以計算出來。

例如，對于ATP的零件號A1004Z-2，電阻容差為±2％@ 25°C。 看為曲線“Z”的數據顯示，一個在25℃時是4.4％/℃。 因此，在25°C的精度可以計算為（±2％/ 4.4％/℃）=±0.45℃。
同樣，對于ATP的零件號A1004Z-C3，溫度準確度表示為±0.2°C從0°C至70°C。 要計算在25℃的電阻公差C由一個在該溫度下分裂的溫度精度的溫度。 25°C時，電阻容差為（±0.2°C * 4.4％/°C）=±0.88％。
在為NTC熱敏電阻器的數據段，ATP還提供了 對于那些點在25℃匹配部分的曲線偏差 使用該信息和a 的值后，允許的溫度精度在任何溫度下進行計算。 例如，對于曲線的“Z”，在50℃下的ATP零件號A1004Z-2，電阻容差在25°C時為±2％。 由于曲線的不確定性的偏差被列為±1.2％。 因此，總電阻容差會 是：
（±2％）+（±1.2％）=±3.2％@ 50℃
在50℃下對這種材料的一個被列為-3.8％/℃。 因此，計算出的溫度精度在50℃下為A1004Z-2：
（±3.2％）/（-3.8％/℃）=±0.84°C
在50℃下對這種材料的一個被列為-3.8％/℃。 的熱敏電阻的精度如何相對于溫度變化的例子可以看出，在下面的曲線圖。

圖21：NTC熱敏電阻的典型溫度公差 
（點匹配與可互換

NTC熱敏電阻的自加熱參數

自加熱發生在一個熱敏電阻，當電流通過該裝置是這樣的，所產生的內部熱量足以提高熱敏電阻體的溫度高于其環境。 溫度敏感的應用，這是不可取的自加熱熱敏電阻器在任何程度上。 其他的NTC熱敏電阻的應用程序利用固有的部分的自加熱特性。 一個熱敏電阻的消耗功率的能力的部分的大小，它的幾何形狀，引線材料和尺寸，安裝的方法，這會有助于該部分散熱的能力的任何其他因素的函數。

耗散系數（D）

耗散因子，D，定義在溫升條件所施加的功率和熱敏電阻自身發熱的關系。 這個關系被定義如下：

其中：
P =功率消耗在瓦 
D T =溫度上升（℃
耗散因子（D）表示在毫瓦/°C單位 D的特定值將對應的量 必要的功率以1℃下，以提高熱敏電阻的體溫 因為耗散因子，D，取決于許多因素，在數據表中列出的值僅供參考。

時間常數（T）

熱時間常數的熱敏電阻是 定義為改變之間的差的63.2％所需的熱敏電阻時 它的周圍，當沒有電源消耗由熱敏電阻，熱敏電阻和初始溫度。 t的值定義的響應時間為熱敏電阻 當它已經經受在溫度階躍變化。 例如，一個熱敏電阻 這已經在25℃的環境溫度下在一段時間足夠長它到達 平衡，然后被轉移到一個環境下，溫度為75°C。 熱敏電阻 不會立即指示對應于新的溫度的電阻 而是會成倍接近新的電阻值。 對于測量 而言，對應于為t的溫度的電阻值將對應的溫度跨度63.2％，即
T T = 0.632（70-25）= 31.6 +25 = 56.6°C
因此，該部分必須達到的溫度為56.6°C。 該部分在該溫度下的電阻可以使用的Steinhart-Hart公式或計算 近似可以使用。 例如ATP的 產品編號A1004Z-C3，采用方程，在56.6℃下的值應為2814 W。 因此，要找到t的值，我們將監控用萬用表或類似工具部分的電阻值。 該部分應開始在25°C，其中的電阻應為10,000 W。 該部分需要達到2814 W一旦部分被移動到75℃的溫度下的新的時間將對應于t的值，將有幾秒鐘的單位。 影響噸的因素有類似于那些影響包括熱敏電阻器的質量，安裝，環境和其它因素。



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