熱敏電阻低成本溫度傳感器

市場上最常見的溫度傳感器之一是熱敏電阻,它是“熱敏電阻”的縮寫版本。 熱敏電阻是非常堅固耐用的低成本傳感器。 熱敏電阻是要求高靈敏度和高精度應用的首選溫度傳感器。 由於其對溫度的非線性響應,熱敏電阻受限於小型工作溫度範圍應用。

施工

熱敏電阻是兩種由燒結金屬氧化物製成的導線組件,可用於多種封裝類型以支持各種應用。 最常見的熱敏電阻封裝是一根直徑為0.5至5毫米的小玻璃珠,帶有兩根導線。 熱敏電阻也可用於表面貼裝封裝,光盤,並嵌入管狀金屬探頭中。 玻璃珠熱敏電阻非常堅固耐用,最常見的故障模式是損壞兩根引線。 但是,對於要求更高強度的應用,金屬管探頭型熱敏電阻提供更好的保護。

優點

熱敏電阻有幾個優點,包括準確性,靈敏度,穩定性,快速響應時間,簡單的電子元件以及低成本。 與熱敏電阻接口的電路可以像上拉電阻一樣簡單,並測量熱敏電阻兩端的電壓。 然而,熱敏電阻對溫度的響應是非常非線性的,並且除非使用線性化電路或其他補償技術,否則它們通常被調諧到小的溫度範圍,這將其精度限制在小窗口。 非線性響應確實使熱敏電阻對溫度變化非常敏感。 此外,熱敏電阻體積小,重量輕,可以使熱敏電阻對溫度變化作出快速響應。

行為

熱敏電阻可提供負溫度係數或正溫度係數(NTC或PTC)。 隨著溫度的升高,具有負溫度係數的熱敏電阻的電阻變得更小,而具有正溫度係數的熱敏電阻隨著溫度的升高而變大。 PTC熱敏電阻通常與電流浪湧可能導致損壞的元件串聯使用。 作為電阻元件,當電流流過它們時,熱敏電阻會產生熱量,從而導致電阻的變化。 由於熱敏電阻需要使用電流源或電壓源,因此使用熱敏電阻時,自發熱引起的電阻變化是不可避免的現實。 在大多數情況下,自熱效應最小,只有在需要高精度時才需要補償。

操作模式

除了典型的電阻與溫度工作模式之外,熱敏電阻還有兩種工作模式 。 電壓與電流模式使用熱敏電阻器處於自發熱穩定狀態。 這種模式通常用於流量計,流過熱敏電阻的流體流量的變化會導致熱敏電阻耗散的功率,其電阻以及電流或電壓的變化,這取決於它如何被驅動。 熱敏電阻也可以在熱敏電阻承受電流的電流隨時間模式下工作。 電流將導致熱敏電阻自熱,在NTC熱敏電阻的情況下增加電阻,並保護電路不受高電壓尖峰的影響。 或者,可以使用同一應用中的PTC熱敏電阻來防止大電流浪湧。

應用

熱敏電阻具有廣泛的應用範圍,最常見的是直接溫度感應和浪湧抑制。 NTC和PTC熱敏電阻的特性適用於以下應用:

線性化

由於熱敏電阻的非線性響應,通常需要線性化電路來在一系列溫度範圍內提供良好的精度。 對熱敏電阻溫度的非線性電阻響應由Steinhart-Hart方程給出,該方程對溫度曲線擬合提供良好的抗性。 但是,除非使用高分辨率模數轉換,否則非線性特性會導致實際精度不高。 使用熱敏電阻對並聯,串聯或併聯和串聯電阻進行簡單的硬件線性化,可以大大提高熱敏電阻響應的線性度,並以某種精度為代價擴展熱敏電阻的工作溫度窗口。 應選擇線性化電路中使用的電阻值,以使溫度窗口居中以獲得最大有效性。