Áramkörök a varisztorok tanulmányozásához
ábrán látható séma. Az 5.3.1 lehetővé teszi az áram-feszültség eltávolítását I = f(U)és a varisztorok amper-hőmérséklet jellemzői I = f(θ). Tápfeszültség értéke Eés terhelésállóság R H a vizsgált varisztor típusától függően kerülnek kiválasztásra.
A hőmérséklet-függések tanulmányozásakor egy varisztort helyezünk egy termosztátba.
Termisztor (termisztor) egy félvezető ellenállás, amely a félvezető elektromos ellenállásának hőmérsékletfüggését használja fel.
Közvetlenül fűtött termisztorokban az ellenállás megváltozik vagy hő hatására, vagy a termisztor hőmérsékletének változása következtében a termisztor hőbesugárzásának változása miatt (például hőmérsékletváltozás) környezet). A legszélesebb körben használt termisztorok, amelyek fő jellemzője az ellenállás jelentős csökkenése a hőmérséklet emelkedésével, vagyis a negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatójú termisztorok.
A félvezető ellenállásának csökkenését a hőmérséklet növekedésével különböző okok okozhatják - a töltéshordozók koncentrációjának növekedése, mobilitásuk növekedése vagy a félvezető anyag fázisátalakulása.
I. Az első jelenség a kovalens félvezetők (szilícium, germánium, szilícium-karbid, A III B V típusú vegyületek stb.) egykristályából készült termisztorokra jellemző. Az ilyen félvezetők negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek a szennyező elektromos vezetőképességének megfelelő hőmérsékleti tartományban, amikor nem minden szennyeződés ionizálódik, amikor a hordozók koncentrációja a félvezető saját atomjainak ionizációjából adódik. A félvezető ellenállásának függését mindkét esetben elsősorban a töltéshordozók koncentrációjának változása határozza meg, mivel a mobilitás hőmérsékleti változásai elhanyagolhatóan kicsik.
Ezekben a hőmérséklet-tartományokban a félvezető ellenállás hőmérsékletfüggése megfelel az egyenletnek
, (6.1.1)
Ahol BAN BEN– hőmérséklet-érzékenységi együttható; R¥ a termisztor anyagától és méretétől függő állandó.
Hiányos ionizációval és kompenzáció hiányával 
,
Ahol DE p– szennyeződések (donorok vagy akceptorok) ionizációs energiája.
Kompenzált félvezetőhöz a szennyeződések nem teljes ionizációjával
.
Saját elektromos vezetőképességgel
,
Ahol DE a félvezető sávköze.
II. Az ipar által gyártott termisztorok nagy része polikristályos oxid félvezetőkből készül - a periódusos rendszer úgynevezett átmeneti csoportjainak oxidjaiból (titántól cinkig). A termisztorokat rudak, csövek, tárcsák vagy lemezek formájában kerámia technológiával állítják elő, azaz nyersdarabok magas hőmérsékleten történő égetésével.
Az atomok között túlnyomórészt ionos kötéssel rendelkező oxid félvezetők elektromos vezetőképessége eltér a kovalens félvezetők elektromos vezetőképességétől. Az átmeneti csoport fémeit a kitöltetlen elektronhéjak jelenléte és a változó vegyérték jellemzi. Ennek eredményeként, ha bizonyos körülmények között (szennyeződések jelenléte, sztöchiometriától való eltérés) oxid keletkezik, a különböző töltésű ionok azonos krisztallográfiai pozícióba kerülnek. Az ilyen fémek elektromos vezetőképessége a szomszédos ionok közötti elektroncserével kapcsolatos. Az ilyen cseréhez szükséges energia kicsi. Ezért minden elektron (vagy lyuk), amely az egyik ionból a másikba mozoghat, szabad töltéshordozónak tekinthető, koncentrációjuk pedig állandónak tekinthető a termisztor működési hőmérsékleti tartományában.
A töltéshordozók ionokkal való erős hatása miatt az oxid félvezetőben a töltéshordozók mobilitása kicsinek bizonyul, és kísérletileg növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Ennek eredményeként egy oxid félvezető termisztor ellenállásának hőmérsékletfüggése megegyezik a kovalens félvezetőből készült termisztorokéval (6.1.1. ábra), de a hőmérséklet érzékenységi együttható ebben az esetben jellemzi a a töltéshordozók mobilitása, és nem a koncentrációjuk változása.
III. Vanádium-oxidokban V2O2És V2O3 fázisátalakulások hőmérsékletén (68 o C és –110 o C) több nagyságrenddel az ellenállás csökkenése figyelhető meg. Ezzel a jelenséggel nagy negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatójú termisztorokat is lehet létrehozni a fázisváltozásnak megfelelő hőmérséklet-tartományban.
6.2 Közvetlen fűtésű termisztorok jellemzői és paraméterei
A termisztor hőmérsékleti jellemzői az ellenállásának a hőmérséklettől való függése. Az egyik termisztor hőmérsékleti jellemzőire egy példa látható az ábrán. 6.2.1.
Termisztor névleges ellenállása– ez az ellenállása bizonyos hőmérsékleten (általában 20 o C). A termisztorokat a névleges ellenállástól való megengedett eltéréssel ±20, 10 és 5%-kal gyártják. A különböző típusú termisztorok névleges ellenállása néhány ohmtól több száz kiloohmig terjed.
B hőmérséklet-érzékenységi együttható az együttható a termisztor hőmérsékleti jellemzőjének kitevőjében (1). Ennek az együtthatónak az értéke a termisztor anyagának tulajdonságaitól függően egy adott termisztornál az üzemi hőmérsékleti tartományban közel állandó, a különböző típusú termisztorok esetében pedig 700-15 00 K. A hőmérsékletérzékenységi együttható kísérletileg a termisztor ellenállásának két hőmérsékleten történő mérésével találták meg HogyÉs T képlet szerint
. (6.2.1)
A termisztor ellenállás hőmérsékleti együtthatója a termisztor ellenállásának relatív változását mutatja, ha a hőmérséklet egy fokkal változik:
TK 
.(6.2.2)
Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója a hőmérséklettől függ, ezért olyan indexszel kell írni, amely azt a hőmérsékletet jelzi, amelynél ez az érték előfordul. A hőmérsékleti együttható hőmérséklettől való függése a (6.2.1) és (6.2.2) egyenletekből adódik:
TK R = – B/T 2 (6.2.3)
A különböző termisztorok hőmérsékleti ellenállási együtthatója szobahőmérsékleten a (0,8¸6,0) × 10 -2 K -1 tartományba esik.
H termisztor disszipációs tényező számszerűen egyenlő a termisztor által disszipált teljesítménnyel, amikor a termisztor és a környezet hőmérséklet-különbsége egy fok, vagy más szóval számszerűen egyenlő azzal a teljesítménnyel, amelyet a termisztorban le kell osztani a rajta áthaladó áramból. a termisztor és a környezet közötti termikus egyensúly feltételei
A 6.2.2. a termisztorok statikus áram-feszültség karakterisztikája látható. A karakterisztikák linearitása alacsony áramoknál és feszültségeknél azzal magyarázható, hogy a termisztorban felszabaduló teljesítmény nem elegendő a hőmérséklet jelentős megváltoztatásához. A termisztoron áthaladó áram növekedésével a benne felszabaduló teljesítmény növeli a hőmérsékletét. A termisztor ellenállását tehát a teljes környezeti hőmérséklet és a termisztoros fűtőelem hőmérséklete határozza meg. Ezeknél az áramoknál a termisztor ellenállása csökken az áram és a hőmérséklet növekedésével a (6.2.2) szerint, a statikus áram-feszültség karakterisztika linearitása sérül. A termisztor áramának és magas hőmérsékleti érzékenységének további növekedésével a statikus áram-feszültség karakterisztika csökkenő szakasza figyelhető meg, azaz a termisztor feszültségének csökkenése az áthaladó áram növekedésével.
Maximális megengedett termisztor hőmérséklet– ez az a hőmérséklet, amelyen a termisztor paramétereiben és jellemzőiben még nem fordul elő visszafordíthatatlan változás. A megengedett maximális hőmérsékletet nem csak a termisztor alapanyagának tulajdonságai, hanem a tervezési jellemzői is meghatározzák.
A termisztor legnagyobb megengedett teljesítményvesztesége- ez az a teljesítmény, amelyen a 20 o C hőmérsékletű, nyugodt levegőben elhelyezkedő termisztor felmelegszik, amikor az áram eléri a megengedett legnagyobb hőmérsékletet. Amikor a környezeti hőmérséklet csökken, valamint ha a termisztor olyan környezetben működik, amely jobb hőelvonást biztosít, a teljesítménydisszipáció meghaladhatja a maximálisan megengedett értéket.
A termisztor energiaérzékenységi együtthatója G számszerűen egyenlő azzal a teljesítménnyel, amelyet a termisztorhoz kell adni ahhoz, hogy ellenállása 1%-kal csökkenjen. Az energiaérzékenységi együttható a disszipációs együtthatóval és az ellenállás hőmérsékleti együtthatójával van összefüggésben G=H/ TK R.
Az energiaérzékenységi együttható értéke a termisztor működési módjától függ, vagyis a statikus áram-feszültség karakterisztika minden pontján eltérő lesz.
A termisztor időállandója– ez az az idő, amely alatt a termisztor hőmérséklete 63%-kal csökken e alkalommal) a termisztor és a környezet közötti hőmérséklet-különbség vonatkozásában (például a termisztor 120 o C hőmérsékletű levegő környezetből 20 o C hőmérsékletű légkörbe történő átvitelekor). A termisztor hőtehetetlenségét, amelyet az időállandója jellemez, a termisztor kialakítása és méretei határozzák meg, és függ a közeg hővezető képességétől, amelyhez a termisztor található. Mert különböző típusok termisztorok esetében az időállandó 0,5 és 140 s között van.
6.3. Közvetett fűtésű termisztorok
A közvetett fűtési termisztor olyan termisztor, amely további hőforrással - fűtőberendezéssel - rendelkezik.
Az indirekt fűtésű termisztorok kialakítása eltérő lehet. A fűtőtest gyakran tekercs formájában készül egy szigetelőcsőre, amelyben egy termisztor található. Más esetekben a termisztor cső formájában készül, amelyben egy fűtőszál halad át. A közvetett fűtésű termisztorok minden kialakításában közös az egymástól elektromosan elválasztott áramkörök - vezérlés és vezérlés.
Az olyan paraméterek mellett, mint a névleges ellenállás és a hőmérséklet-érzékenységi együttható, az indirekt fűtésű termisztorok saját specifikus jellemzőkkel és paraméterekkel rendelkeznek.
Statikus áram-feszültség jellemzők A közvetett fűtési termisztort különböző áramerősségeken távolítják el a fűtőelemen keresztül. (6.3.1. ábra).
Fűtési jellemzők - ez az indirekt fűtési termisztor ellenállásának a fűtőspirálban felszabaduló teljesítménytől való függése (6.3.2. ábra).
Az indirekt fűtőtermisztor legnagyobb érzékenységének, azaz legnagyobb ellenállás-változásának eléréséhez olyan üzemmódokban kell használni, amelyekben a hőérzékeny elemben magában az áthaladó áram által termelt teljesítmény elhanyagolható.
Hőcsatolási együttható a teljesítményarány R T szükséges, hogy a hőmérséklet-érzékeny elemet egy bizonyos hőmérsékletre melegítsék közvetlen melegítés során, tápellátásra R alatt, ugyanazon a hőmérsékletre kell felmelegedni közvetett fűtéssel, azaz áram átvezetésével a fűtőberendezésen:
K=P T / R alatt.
Jellemzően a termikus csatolási együttható meghatározásához az indirekt fűtésű termisztort a termisztor úgynevezett melegellenállására melegítik fel a fűtőben felszabaduló maximális teljesítménnyel. A hőcsatolási együttható általában 0,5 és 0,97 között van, vagyis kisebb, mint egység, mivel a fűtőberendezés által termelt hő egy része elkerülhetetlenül elvész. A közvetett fűtésű termisztorokat jelenleg gyakorlatilag nem használják nagy méretük, a termisztor fűtéséhez további áramforrás használatának szükségessége és a magas energiafogyasztás miatt.
A direkt fűtött termisztorok vizsgálatának sémája az ábrán látható. 6.3.3, lehetővé teszi a termisztorok áram-feszültség karakterisztikájának mérését különböző környezeti hőmérsékleteken.
A termisztor feszültsége állandó feszültségforrásról származik U tápegység. A feszültség zökkenőmentesen szabályozható potenciométerrel R a tápegységben .
Jó nap! Ma ebben a cikkben lesz egy egyszerű módja annak ellenőrzésére termisztor. Valószínűleg minden rádióamatőr tudja, hogy kétféle termisztor létezik NTC(Negatív hőmérsékleti együttható) és PTC(Pozitív hőmérsékleti együttható). Ahogy a nevük is sugallja, ellenállás NTC termisztor akarat csökken a hőmérséklet emelkedésével, és a PTC termisztor ellenállása az a hőmérséklet emelkedése - növekedni fog. Az NTC és PTC termisztorokat nagyjából bármelyik használatával ellenőrizheti multiméter és forrasztópáka.
Ehhez a multimétert ellenállásmérési módba kell kapcsolni, és a terminálokat a termisztor kivezetéseihez kell csatlakoztatni (a polaritás nem számít). Ne felejtse el az ellenállást, és vigye a fűtött forrasztópákát a termisztorhoz, és közben figyelje az ellenállást, növekednie vagy csökkennie kell. Attól függően, hogy milyen típusú termisztor van előtted, PTC vagy NTC. Ha minden a fent leírtak szerint történik - a termisztor rendben van.
Most hogy lesz ez a gyakorlatban, és gyakorlatnak vettem az első termisztort, amivel találkoztam, kiderült, hogy egy MF72 NTC termisztor. Először is csatlakoztattam a multiméterhez, hogy lefilmezzem a tesztelési folyamatot, és a multiméteren lévő aligátorkapcsok hiánya miatt vezetékeket kellett forrasztanom a termisztorhoz, majd egyszerűen rácsavarni a multiméter érintkezőire.
Amint a képen látható szobahőmérsékleten, a termisztor ellenállása 6,9 ohm, ez az érték valószínűleg nem megfelelő, mivel az alacsony akkumulátor jelzőfény világít. Aztán odavittem a forrasztópákát a termisztorhoz, és kicsit megérintettem a terminált, hogy gyorsan átadjam a hőt a forrasztópákaból a termisztornak.
Az ellenállás lassan csökkenni kezdett és 2 Ohm értéknél megállt, látszólag a forrasztópáka ezen a hőmérsékletén ez a minimális érték. Ez alapján szinte száz százalékig biztos vagyok benne, hogy ez a termisztor működik.
Ha az ellenállás változása nem egyenletes, vagy egyáltalán nincs változás, akkor a termisztor hibás.
Emlékezik ez csak egy durva ellenőrzés. Az ideális teszthez meg kell mérni a hőmérsékletet és a termisztor megfelelő ellenállását, majd össze kell hasonlítani ezeket az értékeket a termisztor adatlapjával.
Mik azok a termisztorok?
Termisztorok és alkalmazásaik
A termisztorok lényegében vegyes átmenetifém-oxidokból készült ellenálláshőmérők. A termisztorok két fő típusa az NTC (negatív hőmérsékleti együttható) és a PTC (pozitív hőmérsékleti együttható). A leggyakoribb típus az NTC. Az RTS termisztorokat csak nagyon szűk, néhány fokos hőmérsékleti tartományban alkalmazzák, főleg riasztó- és vezérlőrendszerekben.
A „termisztor” szó magától értetődő: HŐELLÁTÁS –
olyan eszköz, amelynek ellenállása a hőmérséklettel változik.
A termisztorok nagyrészt nemlineáris eszközök és
gyakran nagy szórású paraméterekkel rendelkeznek. Éppen ezért sokan, sőt
A tapasztalt mérnökök és áramkör-tervezők kényelmetlenséget tapasztalnak, amikor velük dolgoznak
ezeket az eszközöket. Ha azonban jobban megismeri ezeket az eszközöket, megteheti
látni, hogy a termisztorok valójában meglehetősen egyszerű eszközök.
Az elején el kell mondanunk, hogy nem minden eszköz változik
A hőmérséklettel szembeni ellenállást termisztoroknak nevezzük. Például,
ellenálláshőmérők, amelyek kis csavart tekercsekből készülnek
huzal vagy szórt fémfólia. Bár a paramétereik attól függnek
hőmérséklettől függően azonban másképp működnek, mint a termisztorok. Általában a kifejezés
A "termisztor" a hőmérséklet-érzékenyre utal
félvezető eszközök.
A termisztoroknak két fő osztálya van: negatív TCS-szel
(hőmérséklet-ellenállási együttható) és pozitív TCR-rel.
Két alapvetően különböző típusú gyártott termisztor létezik
pozitív TCS. Némelyik negatív termisztorként készül.
A TKS, mások szilíciumból készülnek. A pozitív TCR-rel rendelkező termisztorok
röviden ismertetjük, és a hangsúly a gyakoribbakon lesz
negatív TCS-vel rendelkező termisztorok. Így, ha nincsenek speciális
utasításokat, akkor negatív TKS-sel rendelkező termisztorokról lesz szó.
A negatív TCR termisztorok nagyon érzékenyek,
szűk tartományú nemlineáris eszközök, amelyek ellenállása
csökken a hőmérséklet emelkedésével. Az 1. ábra mutatja a görbét
bemutatva az ellenállás változását a hőmérséklettől és
amely az ellenállás tipikus hőmérséklet-függését jelenti.
Érzékenység – kb. 4-5%/оС. Nagy választék áll rendelkezésre
ellenállási osztályzatokat, és az ellenállás változása sokakat elérhet
ohm, sőt kiloohm fokonként.
1. ábra A negatív TCR termisztorok nagyon érzékenyek és jelentősen
A fokozatok nem lineárisak. Rо lehet ohm, kiloohm vagy
megaohm:
1-ellenállás arány R/Ro; 2- hőmérséklet oC-ban
Lényegében a termisztorok
félvezető kerámia. Oxidporok alapján készülnek
fémek (általában nikkel és mangán-oxidok), néha egy kis hozzáadásával
egyéb oxidok mennyisége. A por alakú oxidokat vízzel és
különféle kötőanyagok folyékony tészta előállításához, amely
megkapja a szükséges formát, és a feletti hőmérsékleten égetik ki
1000 oC.
Egy vezetőképes fémbevonatot (általában ezüstöt) hegesztenek és
érintkezők vannak csatlakoztatva. A kész termisztort általában epoxi bevonattal látják el
gyanta vagy üveg, vagy valamilyen más házba zárva.
Sokféle termisztor létezik.
A termisztorok tárcsák és alátétek formájában kaphatók, amelyek átmérője 2,5-25,5
mm, különböző méretű rudak alakja.
Néhány termisztort először nagy lemezként gyártanak,
majd négyzetekre vágjuk. Nagyon kicsi gyöngy termisztorok
úgy készülnek, hogy egy csepp tésztát közvetlenül ráégetnek kettőre
tűzálló titánötvözetből készült vezetékek utólagos süllyesztéssel
termisztorral üvegbe, hogy bevonatot kapjunk.
Tipikus paraméterek
A „standard paraméterek” mondása nem teljesen helyes, mivel a
A termisztorokra csak néhány jellemző paraméter létezik. Sokaknak
különböző típusú, méretű, formájú, névleges és tűrésű termisztorok
ugyanilyen nagy számú műszaki feltétel van. Ráadásul,
gyakran a különböző gyártók által gyártott termisztorok nem
felcserélhető.
Vásárolhat ellenállású termisztorokat (25 oC-on -
hőmérséklet, amelyen a termisztor ellenállását általában meghatározzák) ahonnan
egy ohmtól tíz megohmig vagy még több. Az ellenállás mérettől és
termisztor alakzatok azonban minden egyes típushoz a névleges értékeket
az ellenállások 5-6 nagyságrenddel eltérhetnek, amit úgy érünk el
az oxidkeverék egyszerű megváltoztatása. A keverék cseréjekor a
az ellenállás hőmérsékletfüggésének típusa (R-T görbe) és változásai
stabilitás at magas hőmérsékletek. Szerencsére a termisztorok magasak
az ellenállás elegendő a magas szintű használatukhoz
a hőmérséklet is általában stabilabb.
Az olcsó termisztorok általában meglehetősen nagy tűréssel rendelkeznek
paramétereket. Például a megengedett ellenállásértékek 25 °C-on
a (20% és (5%) közötti tartományban változhat. Magasabb vagy alacsonyabb
Hőmérsékleten a paraméterek terjedése még jobban megnő. A tipikusnak
4% per Celsius-fok érzékenységű termisztor, ennek megfelelő
A mért hőmérséklet tűrése körülbelül (5 o és (1,25) között változik
оС 25 оС-kor. Ebben a nagy pontosságú termisztorokról lesz szó
cikk alatt.
Korábban azt mondták, hogy a termisztorok keskeny eszközök
hatótávolság. Ezt tisztázni kell: a legtöbb termisztor be van kapcsolva
-80 °C és 150 °C között van, és vannak olyan eszközök (általában
üvegbevonat), amelyek 400 ° C-on és magas hőmérsékleten működnek.
Gyakorlati okokból azonban a termisztorok nagyobb érzékenysége
korlátozza hasznos hőmérsékleti tartományukat. Tipikus ellenállás
a termisztor 10 000 vagy 20 000-szer változhat -80 fokos hőmérsékleten
оС +150 оС-ig. Elképzelhető az áramkör tervezésének nehézségei,
amely ennek a tartománynak mindkét végén mérési pontosságot biztosítana
(kivéve, ha tartományváltást használnak). Termisztor ellenállás,
névleges nulla fokon, nem haladja meg a több ohmot
400 oC.
A legtöbb termisztor belső vezetékcsatlakozással rendelkezik.
forrasztást alkalmaznak. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen termisztor nem használható
a forrasztás olvadáspontja feletti hőmérséklet mérése. Anélkül is
forrasztáskor a termisztorok epoxi bevonata csak hőmérsékleten marad meg nem
több mint 200 oC. Magasabb hőmérséklet esetén szükséges használni
hegesztett vagy olvasztott üvegbevonatú termisztorok
következtetéseket.
A stabilitási követelmények korlátozzák a termisztorok használatát is
magas hőmérsékleten. A termisztorok szerkezete akkor kezd megváltozni, amikor
magas hőmérsékletnek való kitettség, valamint a változás mértéke és jellege
nagyrészt az oxidkeverék és a gyártási módszer határozza meg
termisztor. Megkezdődik az epoxi bevonatú termisztorok elsodródása
100°C feletti hőmérsékleten. Ha egy ilyen termisztor
150 °C-on folyamatosan üzemel, ekkor az elsodródás többen is mérhető
fok évente. Alacsony ellenállású termisztorok (például nem több, mint 1000 Ohm 25-nél
oC) gyakran még rosszabbak – működés közben észrevehető eltolódásuk
körülbelül 70 °C-on. 100 °C-on pedig megbízhatatlanná válnak.
Az olcsó, nagy tűréshatárú eszközöket kevesebbel gyártják
figyelmet a részletekre, és még rosszabb eredményeket adhat. A másik oldalon,
néhány megfelelően tervezett üvegbevonatú termisztor rendelkezik
kiváló stabilitás még magasabb hőmérsékleten is. Gyöngyös
Az üvegbevonatú termisztorok nagyon jó stabilitásúak,
akárcsak a nemrégiben bemutatott üvegüveg korongos termisztorok
bevonat. Emlékeztetni kell arra, hogy a sodródás függ mind a hőmérséklettől, mind a
idő. Például általában epoxi termisztort használhat
bevonat rövid ideig tartó, 150 °C-ra történő melegítéskor jelentősebb sodródás nélkül.
Termisztorok használatakor a névleges értéket kell figyelembe venni
állandó teljesítmény disszipáció értéke. Például egy kis termisztor
Az epoxi bevonat disszipációs állandója egy milliwatt
Celsius fokonként csendes levegőben. Más szóval egy milliwatt
A termisztor teljesítménye egy fokkal növeli a belső hőmérsékletét
Celsius, és két milliwatt (két fokkal és így tovább. Ha jelentkezik
egy voltos feszültség egy kiloohmos termisztoronként, amelynek állandója van
Celsius-fokonként egy milliwatt disszipáció, akkor hiba lép fel
egy Celsius-fok mérései. A termisztorok sok energiát oszlatnak el,
ha belesüllyednek a folyadékba. Ugyanaz a fent említett kis termisztor
Az epoxi bevonat 8 mW/oC-ot disszipál, jó állapotban van
kevert olajat. A nagyobb termisztoroknak állandó van
a diszperzió jobb, mint a kis eszközök. Például egy termisztor a formában
tárcsa vagy alátét 20 vagy 30 mW/oC teljesítményt tud szétszórni a levegőben
Emlékeztetni kell arra, hogy hasonló a termisztor ellenállásához
a hőmérséklet függvényében változik, a disszipációja is változik
erő.
Egyenletek termisztorokhoz
Nincs pontos egyenlet a termisztor viselkedésének leírására, -
csak közeliek vannak. Nézzünk két széles körben használtat
közelítő egyenletek.
Az első közelítő egyenlet, exponenciális, teljesen
korlátozott hőmérsékleti tartományokban kielégítő, különösen
– alacsony pontosságú termisztorok használatakor.
A második egyenlet, az úgynevezett Steinhart-Hart egyenlet, biztosítja
kiváló pontosság 100 °C-ig terjedő tartományban.
A termisztor ellenállása negatív TCR esetén csökken
megközelítőleg exponenciálisan a hőmérséklet emelkedésével. Korlátozottan
hőmérséklet-tartományban, R-T függése elég jól leírható
a következő egyenlettel:
RT2=RT1 e ((I/T2 – I/T1),
ahol T1 és T2 abszolút hőmérsékletek Kelvin-fokban (оС +273);
RT1 és RT2 – termisztor ellenállások T1 és T2 pontokon; (- állandó,
két ismert termisztor ellenállásának mérésével határozzuk meg
hőmérsékletek.
Ha (és RT1 ismert, akkor ez az egyenlet átalakítható és
használja a hőmérséklet kiszámításához ellenállásméréssel:
A béta egy nagy, pozitív szám, amelynek méretei
Kelvin fok. A tipikus értékek 3000 és 5000 oK között változnak.
A gyártók gyakran feltüntetik a béta értékeit a specifikációkban, azonban
mivel az exponenciális egyenlet csak közelítő, az érték
béta a számításánál használt két hőmérséklettől függ.
Egyes gyártók 0 és 50 °C értékeket használnak; mások - 25 és 75 °C.
Más hőmérsékletek is használhatók: Ön is kiszámolhatja
béta érték az ellenállás és a hőmérséklet táblázata alapján,
amelyeket a gyártó kínál. Az egyenlet általában összhangban van
mért értékek belül (1 °C 100 °C-os területen. Egyenlet
erősen változó hőmérsékleten nem használható megbízhatóan
azoktól, amelyeket a béta meghatározásához használtak.
Mielőtt rátérnénk a Steinhart-Hart egyenletre, vegyünk figyelembe kettőt
a termisztorok leírására gyakran használt egyéb paraméterek: alfa (() és
ellenállási együttható. Az alfát egyszerűen az R-T görbe meredeksége határozza meg,
vagyis az érzékenység egy bizonyos hőmérsékleten. Alpha
általában "fokszám százalékban" fejezik ki. A tipikus értékek 3-tól változnak
% - 5% oC. Akárcsak a béta, az alfa is attól függ, hogy milyen hőmérsékleten
el van határozva. Értéke magasabbra kissé csökken
hőmérsékletek.
Az ellenállási együttható az arányt jelenti
ellenállás egy hőmérsékleten, ellenállás egy másikon, több
magas hőmérsékletű.
A precíziós termisztorok esetében általában van egy táblázat az ellenállásértékekről
(minden fokra) a szállított hőmérséklettől függően
a gyártótól, egyéb információkkal együtt. Néha azonban kényelmes
pontos egyenlet tervezési számítások végzésekor vagy (főleg) amikor
számítógép segítségével a termisztor ellenállását hőmérsékletgé alakítani.
A nagyon szűk hőmérsékleti tartományok kivételével az exponenciális egyenlet
egy paraméterrel nem kielégítő - nagyobb szám szükséges
paramétereket.
A ma széles körben használt legjobb közelítés az
az idő a Steinhart-Hart egyenlet:
hol van T- abszolút hőmérséklet(Kelvin fokban), R – ellenállás
termisztor; a, b és c kísérletileg kapott állandók.
Az egyenlet átrendezése az ellenállás kifejezésére
hőmérséklet függvény egy meglehetősen nehézkes kinézetű kifejezéshez vezet.
Azonban könnyen kezelhető, ha számítógépet használ vagy programozható
számológép:
Meg kell jegyezni, hogy ezek az értékek az alfa és a béta esetében nem
utaljon az exponenciálisban használt alfa és béta paraméterekre
egyenlet egy paraméterrel.
Bár a Steinhart-Hart egyenlet összetettebb, általában az
néhány ezred fokon belül megegyezik a valós értékekkel
1000 oC-ig terjed. Persze csak akkor lehet olyan jó, ha
csak a termisztor paramétereinek kísérleti értékei is pontosak.
Fok ezredrész pontosságú hőmérsékletet csak ben lehet elérni
első osztályú laboratóriumok. A felhasználó nagyobb valószínűséggel beleegyezik a használatba
útlevéltáblázatokat, mintsem saját méréseket akar végezni.
Az a, b és c meghatározásához ismerni kell a pontos ellenállást
termisztor három hőmérsékleten, és helyettesítse az egyes adatkészleteket (R és T)
a Steinhart-Hart egyenletbe a három ismeretlen meghatározásához. Akkor
egyidejű megoldásához matematikai eszközöket kell használni
három egyenletet, és megkapjuk három állandó értékét. Használata
útlevéltáblázatoknál ki kell választania az R értékeket a T-től függően a széleken és a belsejében
a használni kívánt hőmérsékleti tartomány közepe.
A gyártók általában nem adnak meg adattáblán szereplő értékeket ezekhez az állandókhoz, így
Hogyan változnak ezek az értékek az alkalmazott hőmérséklettől függően?
hatótávolság.
Precíziós termisztorok
A hagyományos termisztorok paraméterei csak a +- értéktől való eltérésekkel jelennek meg
5% és +-20% között 25 °C-on, más hőmérsékleten pedig nőnek a tűréshatárok.
A technológia és a mérések megfelelő ellenőrzésével azonban ez lehetséges
lényegesen nagyobb pontosságot ér el. Háromféle precíz
termisztorok: precíziós cserélhető lemezes termisztorok,
precíziós gyöngytermisztorok és hozzáillő gyöngypárok. Pontos
a termisztorok biztosítják a mérőműszerek elektronikus kalibrálását,
pontos fűtőberendezések igénye nélkül. Cserélhető termisztorok is
lehetővé teszi a termisztor cseréjét az elektronikus áramkörök újrakalibrálása nélkül.
A precíziós cserélhető lemezes termisztorok felhasználásával készülnek
az R-T paraméterek és az oxid stabilitásának gondos monitorozása és megváltoztatása
keverékek. Azok a keverékek, amelyek nem felelnek meg a szigorú követelményeknek, nem
használt. A termisztorokat keverik, alakítják és tüzelik
hagyományos technológiákat. Ezután mindegyik termisztort leengedik a folyadékfürdőbe
gondosan ellenőrzött hőmérsékleten, hogy növelje az ellenállást
névleges érték. Szállítás előtt az egyes termisztorok paramétereit
két vagy három hőmérsékleten mérve, és ha ezek nem egyeznek meg
útlevél, a termisztor elutasításra kerül.
Vásárolhat kész, szabványosított termisztorokat tűréssel (0,2
°C vagy (0,1 °C a 0 -70 °C tartományban és kisebb pontosság -80 °C és +150
oS. Különleges, nagy stabilitású tárcsás termisztorok üvegüveggel kaphatók.
bevonat 0,05 °C-ot meg nem haladó tűréshatárral. Rendkívül pontos adatok
A cserélhető termisztorok csak lemezes vagy négyzet alakúak
kis méretű, epoxigyantával bevont vagy (magasabb
stabilitás) üveg. Számos gyártó kínál néhányat vagy mindegyiket
az alább felsorolt névleges értékekből (25 °C-on): 100, 300 és 500 Ohm; 1.0,
2.252, 3.0, 5.0, 10.0, 30.0, 50.0, 100.0 és 300.0 kiloohm és 1 megaohm.
Termisztorok 2,252 névleges értékkel; 3,0; és 5,0 kiloohm felcserélhető
különböző gyártók; más termisztorok általában nem. Elérhető
nagyszámú hőmérséklet-érzékelő, amelyek termisztort használnak
2,252 Kom névértékkel.
A gyöngytermisztorok azonban nagyon pontosak és stabilak lehetnek
kis méretük és gyártási módszerük lehetetlenné teszi a finomhangolást
pontos érték. Ha a felhasználónak pontos méréseket kell végeznie
gyöngytermisztorok használatával (amelyek a legkisebbek és
a legjobb képesség a magas hőmérsékleten való működésre), kérdezheti
a gyártó végezzen változtatásokat és nyomtasson R-T értékek- görbe
minden termisztor. Vagy megadhat egy tartományból kiválasztott termisztorokat
címletekkel és bizonyos hőmérsékleten bizonyos tűréshatárral.
A gyártók egy másik módja a pontosság biztosítására
és a felcserélhetőség, az egyes paraméterek állandó mérése
termisztor, majd a kiválasztott illesztett párok párhuzamos csatlakoztatása
vagy szekvenciálisan egy bizonyos alakú görbét biztosítanak.
Hőmérséklet jellemzői
A termisztorok ellenállások, és engedelmeskednek Ohm törvényének (E=IxR) –
ha hőmérsékletük nem változik. Nem szabad elfelejteni, hogy ez csak elég
több milliwatt teljesítmény ahhoz. A hőmérséklet növelésére
termisztor egy vagy több fokkal, és az ellenállás csökken
körülbelül 4% Celsius-fokonként. Ha termisztorhoz csatlakozik
áramforrás és lassan növeli az áramot, akkor látható lesz, hogy a feszültség
a termisztor ellenállásával egyre lassabban növekszik
csökken. Nyilvánvaló, hogy a feszültség teljesen megszűnik növekedni, és
akkor gyakorlatilag az áram további növekedésével csökkenni kezd. Tovább
ábrán látható grafikon. A 4. ábra tipikus áram-feszültség görbéket mutat be. Alacsonyon
áramerősség és alacsony teljesítmény, a görbe egy állandó ellenállás vonalának felel meg,
jelezve, hogy a termisztor kissé felmelegszik. Amikor növeli
teljesítmény, egyértelmű, hogy a termisztor ellenállása csökkenni kezd. A területen
nagy teljesítményű termisztor bizonyos értelemben negatívként működik
ellenállás, vagyis a rajta lévő feszültség az áram növekedésével csökken.
Termisztorok használata
A termisztorokat számos területen használják. Szinte egyik sem
Egy összetett nyomtatott áramkör nem nélkülözheti a termisztorokat. ben használatosak
hőmérséklet érzékelők, hőmérők, szinte bármi, amihez kapcsolódik
hőmérsékleti viszonyok, elektronika.
A tűzoltási technikában szabványos hőmérsékletek vannak
érzékelők Egy ilyen érzékelő két negatív termisztort tartalmaz
hőmérsékleti együttható, amelyek fehér színben vannak felszerelve a nyomtatott áramköri lapra
polikarbonát test. Az egyiket kihozzák – egy nyitott termisztort, az
gyorsan reagál a levegő hőmérsékletének változásaira. Egy másik
a termisztor a házban található, és reagál a hőmérséklet változásaira
lassabb.
Stabil körülmények között mindkét termisztor termikus
egyensúlyban vannak a levegő hőmérsékletével, és van némi ellenállásuk. Ha
a levegő hőmérséklete gyorsan emelkedik, majd a nyitás ellenállása
a termisztor kisebb lesz, mint a zárt termisztor ellenállása.
A termisztorok ellenállásviszonyát elektronikus áramkör szabályozza, és ha
ez az arány meghaladja a gyárilag beállított küszöbszintet, azt
riasztást ad ki. A jövőben ez a működési elv lesz
„hőmérséklet-reakciónak” nevezik. Ha a hőmérséklet
a levegő lassan emelkedik, akkor a termisztorok ellenállásának különbsége
jelentéktelen. Ez a különbség azonban nagyobb lesz, ha kombináljuk
zárt termisztorral sorba kapcsolt magas hőmérsékletű ellenállás
stabilitás. Amikor egy zárt termisztor ellenállásainak összegének aránya és
stabil ellenállás és a nyitott termisztor ellenállása meghaladja
küszöbértéket, riasztási mód lép fel. Az érzékelő „Riasztás” módot generál, amikor
60°C külső hőmérséklet elérése, a növekedés mértékétől függetlenül
hőfok.
Így a termisztorokat sok esetben széles körben használják
körülöttünk lévő eszközök.
Bibliográfia
Shashkov A.G., Termisztorok és alkalmazásuk. M.1967.
Termoelektromos mérőátalakítók. Előadás a tanfolyamról
"Mechanikai mennyiségek elektromos mérései." Rostov-on-Don.1977
Samy K. Hőelemek és termisztorok mérése. Fordítás a folyóiratból
Otomesyon 1988. 33. köt. 5. sz.
Oszd meg barátaiddal a könyv linkjét:
Küldje el a könyv linkjét egy barátjának ICQ-n vagy e-mailen keresztül:Tegye közzé a webhelyén vagy a LiveJournalban:
Ismerje meg a termisztorokat és az Arduino programozását az adatok mérésére.
Gondolkozott már azon, hogy egyes eszközök, például termosztátok, 3D nyomtatók fűtőbetétjei, autómotorok és sütők hogyan mérik a hőmérsékletet? Ebben a cikkben megtudhatja!
A hőmérséklet ismerete nagyon hasznos lehet. A hőmérséklet ismerete segíthet a szobahőmérséklet kényelmes szintre állításában, biztosíthatja, hogy a 3D nyomtató fűtőbetétje kellően meleg legyen ahhoz, hogy az olyan anyagok, mint az ABS hozzátapadjanak a felületéhez, és megakadályozza a motor túlmelegedését vagy a főzött étel megégését.
Ebben a cikkben csak egy típusú érzékelőt veszünk figyelembe, amely képes mérni a hőmérsékletet. Ezt az érzékelőt termisztornak nevezik.
A termisztor ellenállása sokkal jobban függ a hőmérséklettől, mint más típusú ellenállások.
A termisztorok leolvasását Arduino segítségével mérjük és dolgozzuk fel, majd ezeket a leolvasott értékeket könnyen leolvasható hőmérsékleti egységformátumba konvertáljuk.
Az alábbiakban egy fotó a termisztorról, amelyet használni fogunk:
Szükséges komponensek
kiegészítők
- Arduino (Mega vagy Uno vagy bármely más modell);
- több jumper;
- forrasztópáka és forrasztó (szükség lehet rá, ha a termisztor nem illeszkedik az Arduino kártya csatlakozóiba).
Szoftver
- Arduino IDE
Elmélet
A tipikus ellenálláshasználat során nem akarja, hogy az ellenállása megváltozzon a hőmérséklettel. Ez a való életben nem reális, nagy hőmérsékletváltozás esetén csak kis ellenállás-változást tud biztosítani. Ha ez nem így lenne, akkor az ellenállások furcsa hatással lennének az áramkörök működésére, például egy LED sokkal fényesebben vagy halványabban világíthat a környezeti hőmérséklet változásával.
De mi van akkor, ha azt szeretné, hogy a LED fényereje a hőmérséklet függvénye legyen? Itt jön be a termisztor. Amint azt sejteni lehetett, a termisztor ellenállása nagymértékben megváltozik a hőmérséklet kis változásával. Ennek szemléltetésére az alábbiakban egy termisztor ellenállásgörbéje látható:
Az ábrán csak a tényleges értékek nélküli mértékegységek láthatók, mivel az ellenállási tartomány az adott termisztor típusától függ. Mint látható, a hőmérséklet emelkedésével a termisztor ellenállása csökken. Ez a negatív hőmérsékleti együttható ellenállás, vagy röviden NTC termisztor megkülönböztető tulajdonsága.
Vannak pozitív hőmérsékleti együtthatójú (PTC) termisztorok is, amelyek ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő. A PTC termisztoroknak azonban van egy billenési pontja, és egy bizonyos hőmérsékleten nagymértékben megváltoztatják az ellenállásukat. Ez kissé bonyolultabbá teszi a PTC termisztorokkal való interakciót. Emiatt a legtöbb olcsó hőmérsékletmérőben előnyben részesítik az NTC termisztorokat.
A cikk további részében, ahogy sejtheti, az NTC termisztorokról lesz szó.
Négy megközelítés a görbe ábrázolására szolgáló képlet megtalálásához
Most, hogy jobban megértjük a termisztorok viselkedését, felmerülhet a kérdés, hogyan használhatjuk az Arduino-t a hőmérséklet mérésére. A fenti grafikon görbéje nemlineáris, ezért egy egyszerű lineáris egyenlet nem működik számunkra (valójában levezethetünk egyenletet, de erről később).
Szóval mit kéne tenni?
Mielőtt folytatná, gondolja át, hogyan csinálná ezt egy Arduino-n vagy akár egy mikroprocesszor-komponensek nélküli áramkörben.
A probléma megoldásának számos módja van, amelyeket alább felsorolunk. Ez messze van teljes lista minden technikát, de bemutat néhány népszerű megközelítést.
1. módszer
Egyes gyártók olyan átfogó információkat szolgáltatnak, amelyek egy teljes grafikont tartalmaznak, amely az egész hőmérsékleti és ellenállási értékek meghatározott tartományait mutatja (tipikus értékek). Az egyik ilyen termisztor megtalálható a Vishay adatlapján.
Hogyan lehetne ilyen részletes adatokkal hőmérsékletmérést megvalósítani az Arduinón? Ezeket az értékeket keményen kell kódolnia egy hatalmas keresőtáblába vagy nagyon hosszú "kapcsoló... eset" vagy "ha... más" vezérlőstruktúrákba.
És ha a gyártó nem törődött azzal, hogy részletes táblázatot adjon, akkor minden pontot magának kell megmérnie egy ilyen táblázat elkészítéséhez. Ez a nap elég unalmas lesz a programozó számára. De ez a módszer nem olyan rossz, és megvan a maga helye. Ha a jelenlegi projekt csak néhány pontot vagy akár egy kis tartományt tesztel, ez lehet az előnyben részesített módszer. Például egy ilyen helyzet adódik, ha meg akarja mérni, hogy az értékek a kiválasztott hőmérsékleti tartományon belül vannak-e, és fel kell gyújtani egy LED-et, hogy jelezze ezt az állapotot.
De a projektünkben szinte folyamatos tartományban szeretnénk hőmérsékletet mérni, és a leolvasást egy soros monitorra küldeni, ezért ezt a módszert nem fogjuk alkalmazni.
2. módszer
Megpróbálhatja "linearizálni" a termisztor válaszát további áramkörök hozzáadásával.
Ennek egyik népszerű módja az ellenállás és a termisztor párhuzamos csatlakoztatása. Néhány chip felajánlja, hogy ezt megteszi helyetted.
A görbe egy részének kiválasztásának és linearizálásának meghatározása, valamint a helyes ellenállásérték kiválasztása egy másik cikk témája. Ez a megközelítés akkor jó, ha a mikroprocesszor nem tudja kiértékelni a lebegőpontos kifejezéseket (például a PICAXE-t), mert bizonyos hőmérsékleti tartományon belül lineárisra egyszerűsíti a választ. Ez megkönnyíti a mikroprocesszorral nem rendelkező áramkör tervezését is.
De ebben a cikkben egy mikroprocesszort használunk, és a hőmérsékletet a teljes tartományban szeretnénk mérni.
3. módszer
A táblázatból adatokat vihet be technikai leírás vagy (ha szeretsz furcsállni) hozd létre saját táblázatodat saját mérésekkel, és készítsd újra a grafikont valami, például Excelben. Ezután a görbeillesztés funkcióval képletet hozhat létre a görbéhez. Ez nem rossz ötlet, és az összes elvégzett munka egy szép képletet eredményez, amelyet a programban használhat. De ehhez eltart egy kis idő előkezelés adat.
Noha ez egy ésszerű megközelítés, nem akarunk az összes adat elemzésétől függeni. Emellett mindegyik termisztor kissé különbözik (de ez természetesen nem probléma, ha a tűrés elég alacsony).
4. módszer
Kiderült, hogy létezik egy általános görbeillesztési képlet olyan eszközökhöz, mint a termisztorok. Steinhart-Hart egyenletnek hívják. Az alábbiakban ennek egy változata látható (más verziók a másodikban és a hatáskörökben lévő kifejezéseket használják):
\[\frac(1)(T)=A+B\ln(R)+C(\ln(R))^3\]
ahol R a termisztor ellenállása T hőmérsékleten (kelvinben).
Ez egy általános görbeegyenlet, amely minden típusú NTC termisztorhoz alkalmas. A hőmérséklet-ellenállás összefüggés közelítése "elég jó" a legtöbb alkalmazáshoz.
Vegye figyelembe, hogy az egyenlethez A, B és C állandók szükségesek. Ezek termisztoronként változnak, és vagy meg kell adni, vagy ki kell számítani. Mivel három ismeretlenünk van, három ellenállásmérést kell végeznie meghatározott hőmérsékleteken, amelyek segítségével három egyenletet hozhat létre, és meghatározhatja ezen állandók értékét.
Még azoknak is, akik jól ismerik az algebrát, ez még mindig túl sok munka.
Ehelyett van egy még egyszerűbb egyenlet, amely kevésbé pontos, de csak egy állandót tartalmaz. Ezt az állandót β-ként jelöljük, ezért az egyenletet β-egyenletnek nevezzük.
\[\frac(1)(T)=\frac(1)(T_o)+(\frac(1)(\beta))\cdot\ln\left(\frac(R)(R_o)\right)\ ]
ahol R 0 az ellenállás a T 0 szabályozási hőmérsékleten (például ellenállás szobahőmérsékleten). β általában a műszaki leírásban szerepel; és ha nem, akkor csak egy mérésre (egy egyenletre) van szüksége ennek az állandónak a kiszámításához. Ezt az egyenletet fogom használni a termisztorunkkal való interakcióhoz, mivel ez a legegyszerűbb, amivel találkoztam, és nem szükséges linearizálni a termisztor válaszát.
Ellenállás mérése Arduino segítségével
Most, hogy kiválasztottuk a görberajzolási módszert, ki kell találnunk, hogyan mérjük meg az ellenállást az Arduino segítségével, mielőtt átadhatnánk az ellenállásinformációt a β-egyenletbe. Ezt megtehetjük feszültségosztóval:
Ez lesz a mi áramkörünk a termisztorral való kölcsönhatáshoz. Amikor a termisztor hőmérséklet-változást észlel, az tükröződik a kimeneti feszültségben.
Most szokás szerint a feszültségosztó képletét használjuk.
De minket nem a V kimeneti feszültség érdekel, hanem az R termisztor ellenállása. Tehát kifejezzük:
Ez sokkal jobb, de meg kell mérnünk a kimeneti feszültségünket, valamint a tápfeszültséget. Mivel az Arduino beépített ADC-jét használjuk, a feszültséget egy adott skálán számértékként tudjuk ábrázolni. Tehát az egyenletünk végső formája az alábbiakban látható:
Ez azért működik, mert függetlenül attól, hogy hogyan ábrázoljuk a feszültséget (voltban vagy digitális mértékegységben), ezek az egységek a tört számlálójában és nevezőjében megszűnnek, dimenzió nélküli értéket hagyva. Ezután megszorozzuk az ellenállással, hogy megkapjuk az eredményt ohmban.
A Dmax értéke 1023 lesz, mivel ez a legnagyobb szám, amit 10 bites ADC-nk képes előállítani. D mért az analóg-digitális átalakító által mért érték, amely nullától 1023-ig terjedhet.
Minden! Most elkezdheti az összeszerelést!
Rakjuk össze
TH10K termisztort használtam.
10k ellenállást is használtam R egyensúlyként a feszültségosztónkban. Nem volt meg a β állandó, így magam számoltam ki.
Az alábbiakban a készülék teljes diagramja látható. Ez elég egyszerű.
És így néz ki a végső elrendezés:
Az Arduino programkódja
A kódhoz sok megjegyzés tartozik, amelyek segítenek megérteni a program logikáját.
Alapvetően méri a feszültséget az osztón, kiszámítja a hőmérsékletet, majd megjeleníti a soros port terminálján.
A szórakozás kedvéért néhány „if...else” kijelentés is szerepel, amelyek bemutatják, hogyan viselkedhet a hőmérséklet-tartománytól függően.
//================================================ ================ ============================== // Állandók / /============== ==================================== ================= =============== // Termisztorral kapcsolatos: /* Itt van néhány állandó, amelyek a kód szerkesztését teszik lehetővé könnyebb. Menjünk át rajtuk. Az ADC-ből történő olvasás egy mintán egy értéket, majd a következő mintán kissé eltérő értéket eredményezhet. A zaj hatásának elkerülése érdekében többször is leolvashatjuk az értékeket az ADC lábról, majd átlagoljuk az értékeket, hogy állandóbb értéket kapjunk. Ezt az állandót a readThermistor függvény használja. */ const int SAMPLE_NUMBER = 10; /* A béta egyenlet használatához ismernünk kell az osztónk második ellenállásának értékét. Ha nagy tűréssel rendelkező ellenállást használ, például 5% vagy akár 1%, mérje meg, és adja meg az eredményt ohmban. */ const double BALANCE_RESISTOR = 9710.0; // Ez segít kiszámítani a termisztor ellenállását (a részleteket lásd a cikkben). const double MAX_ADC = 1023,0; /* Ez az állandó a termisztortól függ, és szerepelnie kell az adatlapon, vagy lásd a cikket a béta egyenlet segítségével történő kiszámításáról. */ const dupla BÉTA = 3974,0; /* Az átalakítási egyenlethez szükséges, mint "tipikus" szobahőmérséklet. */ const double ROOM_TEMP = 298,15; // szobahőmérséklet Kelvinben /* A termisztorok jellemző ellenállással rendelkeznek szobahőmérsékleten, ezt itt jelezzük. Ismét szükséges az egyenlet átalakulásához. */ const double RESISTOR_ROOM_TEMP = 10000.0; //================================================ ================ ============================== // Változók / /============== ==================================== ================= =============== // Itt tároljuk az aktuális hőmérsékletet double current Temperature = 0; //================================================ =============== ============================== // Pin deklarációk //============= ==================================== ================= ================ // Bemenetek: int termisztorPin = 0; // ADC bemenet, feszültségosztó kimenet //======================================== = ====================================== // Inicializálás //====== =================================================== === ======================= void setup() ( // Az üzenetküldési port sebességének beállítása Serial.begin(9600); ) // ==== =============================================== ======= ====================================== // Fő hurok / /===== ============================================= ========= ========== void loop() ( /* A főhurok meglehetősen egyszerű, kiírja a hőmérsékletet a soros port monitorjára. A program lényege a readThermistor funkcióban van. */ aktuálisHőmérséklet = readThermistor(); késleltetés(3000); /* Itt leírjuk, mit kell tenni, ha a hőmérséklet túl magas, túl alacsony vagy éppen megfelelő. */ if (currentTemperature > 21.0 && currentTemperature< 24.0) { Serial.print("It is "); Serial.print(currentTemperature); Serial.println("C. Ahhh, very nice temperature."); } else if (currentTemperature >= 24.0) ( Serial.print("Ez "); Serial.print(jelenlegi hőmérséklet); Serial.println("C. Úgy érzem magam, mint egy dögös tamale!"); ) else ( Serial.print("Ez ") ; Serial.print(aktuális hőmérséklet); Serial.println("C. Brrrrrr, hideg van!"); ) ) //======= ============== ======================================= ========= // Függvények //====================================== =========== =============================================== /// ///// ///////////////////////// readTherisztor /////// //////////// //// ////////////// /* Ez a funkció az alábbiak szerint olvassa be az értékeket az analóg lábról. A bemeneti feszültséget digitális ábrázolássá alakítja A/D konverzió segítségével. , ezt többször megtesszük, hogy az értéket átlagolhassuk a mérési hibák elkerülése érdekében.Ezt az átlagolt értéket használjuk a termisztor ellenállásának kiszámításához.Az ellenállás alapján számítjuk ki a termisztor hőmérsékletét. Végül a hőmérséklet Celsius fokra konvertálva */ double readThermistor() ( // változók double rThermistor = 0 ; // Tárolja a termisztor ellenállás értékét kétszeresen tKelvin = 0; // Tárolja a számított hőmérséklet dupla tCelsius = 0; // A hőmérséklet tárolása Celsius-fokban double adcAverage = 0; // Tárolja az átlagos feszültségértéket int adcSamples; // Egy tömb az egyedi // feszültségmérések tárolására /* A termisztor átlagos ellenállásának kiszámítása: Mint fentebb említettük, az ADC értékeket többször is leolvassuk, hogy egy mintatömböt kapjunk. Kis késleltetést használnak az analogRead funkció megfelelő működéséhez. */ for (int i = 0; i< SAMPLE_NUMBER; i++) { adcSamples[i] = analogRead(thermistorPin); // прочитать значение на выводе и сохранить delay(10); // ждем 10 миллисекунд } /* Затем мы просто усредняем все эти выборки для "сглаживания" измерений. */ for (int i = 0; i < SAMPLE_NUMBER; i++) { adcAverage += adcSamples[i]; // складываем все выборки. . . } adcAverage /= SAMPLE_NUMBER; // . . . усредняем их с помощью деления /* Здесь мы рассчитываем сопротивление термистора, используя уравнение, описываемое в статье. */ rThermistor = BALANCE_RESISTOR * ((MAX_ADC / adcAverage) - 1); /* Здесь используется бета-уравнение, но оно отличается от того, что описывалось в статье. Не беспокойтесь! Оно было перестроено, чтобы получить более "красивую" формулу. Попробуйте сами упростить уравнение, чтобы поупражняться в алгебре. Или просто используйте показанное здесь или то, что приведено в статье. В любом случае всё будет работать! */ tKelvin = (BETA * ROOM_TEMP) / (BETA + (ROOM_TEMP * log(rThermistor / RESISTOR_ROOM_TEMP))); /* Я буду использовать градусы Цельсия для отображения температуры. Я сделал это, чтобы увидеть типовую комнатную температуру, которая составляет 25 градусов Цельсия. */ tCelsius = tKelvin - 273.15; // преобразовать кельвины в цельсии return tCelsius; // вернуть температуру в градусах Цельсия }Lehetséges következő lépések
Ebben a cikkben minden egy meglehetősen egyszerű módszert mutat be a hőmérséklet mérésére egy olcsó termisztor segítségével. Van még néhány módszer a rendszer javítására:
- adjunk hozzá egy kis kondenzátort párhuzamosan az osztó kimenettel. Ez stabilizálja a feszültséget, és akár szükségtelenné is válik a nagyszámú minta átlagolására (ahogyan a kódban is történt) - vagy legalábbis kevesebb mintát tudunk átlagolni;
- Használjon precíziós ellenállásokat (kevesebb, mint 1%-os tolerancia) a kiszámíthatóbb mérések érdekében. Ha a mérési pontosság kritikus fontosságú az Ön számára, ne feledje, hogy a termisztor önmelegedése befolyásolhatja a méréseket; Ez a cikk nem kompenzálja az önmelegedést.
Természetesen a termisztorok csak egy a hőmérséklet mérésére használt érzékelők közül. Egy másik népszerű választás a szenzorchipek (egyikükkel való munkavégzés példáját ismertetjük). Így nem kell linearizálással és összetett egyenletekkel foglalkoznia. A másik két lehetőség a hőelem és az infravörös érzékelő típusa; ez utóbbi fizikai érintkezés nélkül is képes hőmérsékletet mérni, de már nem olyan olcsó.
Remélem hasznos volt a cikk. Hagyj megjegyzéseket!
