斜率和電阻偏差NTC熱敏電阻器

時(shí)間:2019-04-16 ??來源:敏創(chuàng)電子??編輯:熱敏電阻廠家??瀏覽:次

NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻器是目前普遍使用的最靈敏的溫度傳感器件。 NTC熱敏電阻器的電阻隨著溫度的升高而降低（見圖1）。有幾種量化和定義行為的方法。所有這些都與繪制電阻-溫度曲線時(shí)的陡度有關(guān)

圖1. NTC熱敏電阻圖

曲線的陡度通常被稱為它“斜坡”這是“崛起”的關(guān)系（見圖2）。

圖2. NTC熱敏電阻斜率

如果圖形非常彎曲，則繪制一條直線與感興趣點(diǎn)處的曲線相切（見圖3）。另請注意，該線傾斜“向下山”表示a負(fù)斜率。

圖3. NTC熱敏電阻斜率為直線

在實(shí)際應(yīng)用中，用這種方法繪制圖形并進(jìn)行幾何分析的數(shù)據(jù)非常少，因?yàn)槭紫全@取特定熱敏電阻的足夠數(shù)據(jù)，然后繪制結(jié)果圖太耗時(shí)。在兩個(gè)相距很遠(yuǎn)的溫度下，很容易獲得電阻數(shù)據(jù)，并找出它們的電阻比。
幾乎所有熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度25°C[77°F]下均具有正常電阻。為了確定此時(shí)的斜率，可以在24.5°C[76.1°F]和25.5°C[77.9°F]找到電阻并進(jìn)行比較；然而，各點(diǎn)0.1癈的溫度測量不精確度可能導(dǎo)致高達(dá)20%的誤差。
標(biāo)準(zhǔn)做法是比較0°C[32°F]和50°C[122°F]下的值。對于10,000歐姆熱敏電阻曲線16L，電阻值如表1所示。

表1。 10,000歐姆曲線16L熱敏電阻值

溫度	阻力
0°C[32°F]	32,650歐姆
50°C[122°F]	3603歐姆

其他熱敏電阻材料的比率范圍約為5至15。參考文獻(xiàn)中提供了用于較高額定溫度器件的“0:50”比和“25:125”比。電阻越高的材料，斜率越大，因此比率越高。
雖然比值是一個(gè)有用的概念，但應(yīng)用工程師通常需要在特定溫度甚至寬溫度范圍內(nèi)的每一度的實(shí)際斜率。解析幾何表明，斜率的單位是“歐姆每攝氏度的變化”。
這聽起來是對的；然而，它忽略了實(shí)際電阻點(diǎn)。實(shí)際電阻變化與電阻有關(guān)。 10K R-T曲線16L熱敏電阻器在25°C[77°F]時(shí)的斜率為每度440歐姆；然而，1K器件在相同的點(diǎn)上每度只有44歐姆的變化。
一個(gè)更嚴(yán)格的概念是“歐姆每歐姆每攝氏度”。在這種表示法中，典型斜率為0.44歐姆/歐姆/攝氏度，但這也有點(diǎn)尷尬。將“歐姆/歐姆”改為百分比會導(dǎo)致“歐姆/攝氏度變化”，通常稱為 α(α)。
斜率= α = % ΔC°

實(shí)施例1:
當(dāng)斜率為-4.4%/°C時(shí)，10K熱敏電阻在25°C[77°F]下的變化速度有多快？
10,000歐姆的4.4%=440歐姆
因此，熱敏電阻加熱并僅通過25°C[77°F]，每升高一度就會損失440歐姆。在26°C[78.8°F]時(shí)，電阻為560歐姆。注意，對于下一個(gè)度數(shù)，壓降僅為420歐姆（956歐姆的4.4%）。

實(shí)施例2:
使用同樣的曲線16L，如果電阻一度是9854歐姆，現(xiàn)在是10,152歐姆，溫度的變化是什么？
歐姆變化:
10,152歐姆-9854歐姆=298歐姆
α-4.4%/攝氏度
10K的4.4%=440歐姆/攝氏度
如果440歐姆代表一度，那么298歐姆代表一度的哪一部分？
298歐姆/440歐姆=0.68°C變化

實(shí)施例3:
如果規(guī)定熱敏電阻器為10K曲線16L，公差為5%，則等效公差是多少度？
可以使用一個(gè)簡單的比率:
α4.4%是1度，5%是多少度？
5/4.4=1.14°C，因此，5%電阻容差與1.14°C溫度容差相同。
如果斜率在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保持不變，但在溫度跨度的冷端斜率較陡，而在熱端斜率稍平坦，則會很方便（參見圖4）。
例如，–40°C[–40°F]時(shí)的斜率通常為6%/°C，而100°C[212°F]時(shí)的斜率降至約3%/°C。

圖4. NTC熱敏電阻斜率變化溫度變化

找到75°C [167°F]的斜率的實(shí)用方法是使用Steinhart-Hart方程求出阻力74°C [165.2°F]，76°C [168.8°F]。拿走阻力差異除以2。如果坡度在一定溫度范圍內(nèi)每個(gè)學(xué)位都需要，那么它最容易在計(jì)算機(jī)電子表格上完成。斜坡有自己的寬容和影響力在指定溫度下的電阻容差范圍。一些例子將說明。熱敏電阻指定為5％的設(shè)備可以用圖表顯示限制為平行于法線的兩條曲線（見圖5）

圖5. 5％NTC熱敏電阻

完全符合標(biāo)稱值的熱敏電阻（25°C時(shí)為0％）[77°F]）但顯示斜率變化的圖表顯示發(fā)散線，好像正常曲線被評定為約25°C [77°F]點(diǎn)（見圖6）。

圖6. 5％NTC熱敏電阻斜率變化

距標(biāo)稱溫度更遠(yuǎn)25°C[77°F]，線偏差越寬。實(shí)際上數(shù)量被稱為“阻力偏差”并且是給出百分比。只有電阻容差的百分比和需要繪制電阻偏差公差。該電阻容差將是一條直線溫度函數(shù)（見圖7）。

圖7. NTC熱敏電阻電阻容差

電阻偏差百分比也可以是繪制（見圖8）。結(jié)果是水平“V”點(diǎn)在25°C [77°F]。 V越高越寬溫度和較冷的鏡像溫度。熱敏電阻具有更陡峭的曲線名義上產(chǎn)生向右下方的線。該向上指向線由熱敏電阻產(chǎn)生較少陡峭的曲線。

圖8. NTC熱敏電阻電阻偏差

疊加上的電阻偏差電阻容差和負(fù)電阻公差結(jié)果如圖9所示：

圖9. NTC熱敏電阻電阻偏差和公差

這兩個(gè)公差可以幫助或相互阻礙;然而，最壞的情況如圖10所示。

圖10. NTC熱敏電阻標(biāo)稱電阻只有寬容

這種類型的表現(xiàn)類似于領(lǐng)結(jié)通常在標(biāo)稱規(guī)格溫度下打結(jié)但不是必需的，在25°C [77°F]。這個(gè)容忍度點(diǎn)只是標(biāo)稱電阻容差。找到了在任何其他溫度點(diǎn)的公差，阻力必須添加偏差容差。

實(shí)施例1:
對于標(biāo)稱容差為5%的R-T曲線16L器件，在25°C[77°F]時(shí)，70°C[158°F]時(shí)的最差情況容差是多少？
使用該基準(zhǔn)電壓源時(shí)，在70°C時(shí)的電阻偏差為2.5%。這2.5%與5%相加，在70°C[158°F]時(shí)總?cè)莶顬?.5%。
作為等效溫度容差，7.5%電阻容差是多少？
該器件在70°C[158°F]時(shí)的α值為3.4%/C°。