Температурні датчики. Термістори - Температурні датчики. Термістори
Однією з найбільш поширених завдань промислової, побутової та медичної автоматики, що вирішуються шляхом температурних вимірювань, є завдання виділення заданого значення температури або діапазону температур, в межах якого контрольовані фізичні процеси протікають нормально, з необхідними параметрами. Це, в першу чергу, відноситься до приладів і пристроїв, що працюють при температурах, що визначаються умовами життєдіяльності людини і використовуваних ним при цьому приладів машин і механізмів, тобто -40 € +100 ° С, наприклад, кондиціювання температури житлових, складських і технологічних приміщень, контроль нагріву різних двигунів, трансмісій, гальмівних пристроїв тощо, системи пожежної сигналізації, контроль температури в медицині, біотехнологіях та сільському господарстві та ін У Як чутливі елементи таких систем останнім часом широко використовуються напівпровідникові термоопору з негативним температурним коефіцієнтом або термістори (NTC-thermistors). Однак, для рішення задачі в цілому, тобто отримання електричного сигналу, що виникає при підвищенні або зниженні температури контрольованого процесу до заданого значення, термістор повинен бути забезпечений додатковимиелектронними схемами, які і здійснюють рішення задачі виділення заданого значення температури. В Інституті проблем управління РАН спільно з фірмою VZ SENSOR Ltd., На основі напівпровідникових структур з L-образної вольтамперной характеристикою були розроблені інтелектуальні (функціональні) термістори (Z-thermistors), які здатні вирішувати завдання виділення заданого значення температури без використання додаткових електронних схем.
Схема включення звичайного термістора
Схема включення Z-термістора
Z-термістори являють собою напівпровідникову pn структуру, що включається в прямому напрямку (+ до p-області структури) в ланцюг джерела постійної напруги. Структура має функцію переходу з одного стійкого стану (з малим струмом), в інший стійкий стан (у 50 - 100 разів більшим струмом) при умові її нагрівання до заданого значення температури. Установка необхідного значення температури спрацьовування здійснюється простим зміною напруги живлення. Тривалість переходу структури (Z-термістора) з одного стійкого стану в інше 1 - 2 мкс. Схема включення Z-термістора складається з джерела живлення U і навантажувального резистора R, який одночасно служить обмежувачем струму Z-термістора при його переході в стан з великим струмом (мал.). Вихідний сигнал (кидок напруги) може бути знятий як з навантажувального резистора R, так і з самого Z-термістора, але з протилежним знаком. Як вже було сказано, Z-термістор може бути налаштований на будь-яке значення температури в діапазоні -40 - +100 ° С шляхом зміни живлячої напруги U. При цьому можуть бути виготовлені різні типи Z-термісторів, що спрацьовують при одній і тій же температурі від різних напруг живлення. Для того, щоб розділити Z-термістори за типами, було введено поняття базової температури. В якості базової було прийняте значення кімнатної температури (room temperature) +20 ° С. Принципово Z-термістори можуть бути виготовлені на будь-які напруги спрацьовування в межах від 1 до 100 В при базовій температурі, але для зручності користувачів ми обмежилися поруч типових значень напруги, найчастіше використовуються в електронній техніці, а саме: 1,5 В; 3 В ; 4,5 В; 9 В; 12 В; 18 В, 24 В (див. таблицю).
Таблиця
Технічні характеристики Z-термісторів при температурі +20 ° C і опорі резистора R = 0.25 + 5 кОм
Тип Z-термістора |
TZ-1 |
TZ-3 |
TZ-4 |
TZ-12 |
TZ-18 |
TZ-24 | |
Порогове напруга |
U Th (B) |
<1,5 |
3 + -0,5 |
4,5 + -1 |
12 + -2 |
18 + -3 |
24 + -3 |
Граничний струм |
I Th (mA) |
<0,05 |
<0,1 |
<0,15 |
<0,2 |
<0,25 |
<0,35 |
Вторинне напруга |
U F (B) |
<0,7 |
<1,5 |
<2 |
<5 |
<8 |
<10 |
Вторинний струм |
I F (mA) |
> 1,5 |
> 1,7 |
> 3 |
> 2,5 |
> 3 |
> 3,5 |
Вихідний сигнал |
U R (B) |
> 0,5 U Th |
" |
" |
" |
" |
" |
Потужність, що розсіюється |
P (mBт) |
<100 |
" |
" |
" |
" |
" |
Тривалість переходу U Th-U F |
T (мкс) |
<5 |
" |
" |
" |
" |
" |
Роздільна здатність |
Т (° C) |
<0,1 |
" |
" |
<<0,1 |
" |
" |
Чутливість ділянки 1 |
S 1 (мВ / ° C) |
> 10 |
" |
" |
> 30 |
" |
" |
Чутливість ділянки 2 |
S 2 (мВ / ° C) |
> 20 |
" |
" |
> 60 |
" |
" |
Чутливість ділянки 3 |
S 3 (мВ / ° C) |
> 200 |
" |
" |
> 400 |
" |
" |
Швидкодія |
Т (сек) |
<1 |
" |
" |
<<1 |
" |
" |
Діапазон робочих температур: -20 + 100 ° C
Діапазон граничних напруг: 60 - 0,5 B
Розміри Z-термісторів: 1 x 1 x 0,3; 2 x 2 x 0,3; 3 x 1,5 x 0,3 mm
Маркування Z-термісторів: TZ-(1, 3, 4; 12; 18; 24)
Тут: T - функціональний тип сенсора (Thermistor);
Z - фізичний принцип дії (Z-ефект);
(1, 3, 4; 12; 18; 24) - гранична напруга при 20 ° C
Z-термістори можуть бути використані не тільки як високоточні, надійні і прості в експлуатації сигналізатори заданого значення температури, але також, як температурні сенсори для безперервного вимірювання температури, приблизно в тому ж діапазоні (-40 - +100 ° С). Для цього можуть бути використані ділянки 1,2,3 ВАХ (рис.). При цьому, знаючи нижню і верхню межі вимірювань температури, (наприклад, для медичного термометра +34 ° - +43 ° С), напруга живлення вибирається таким, щоб значення струмів термістора, що відповідають цим межам вимірювань, перебували на обраному ділянці ВАХ. Точнісні можливості Z-термісторів при їх використанні як в пороговому режимі, так і в режимі безперервних вимірювань практично повністю визначаються стабільністю напруги живлення і лежать в межах 0,1 - 0,01 ° С. Великий інтерес з практичної точки зору являє собою можливість використання Z-термісторів в частотно-імпульсному режимі роботи. Для цього паралельно Z-термістори підключають ємність С>> 0,05 - 0,15 мкФ (мал.), що викликає генерацію пилкоподібних імпульсів великої амплітуди (порядку 0,5 від напруги живлення), частота проходження яких пропорційна температурі.
Вольтамперна характеристика (ВАХ) Z-термістора
Похожие статьи
-
Датчики знімання ЕКС - Температурні датчики. Термістори
Всі пристрої знімання медичної інформації поділяють на 2 групи: електроди і датчики (перетворювачі). Електроди використовуються для знімання електричного...
-
Висновок, Використана література - Температурні датчики. Термістори
У даній роботі була зроблена спроба розглянути окремі типи медичних датчиків, вивчити фізичні принципи їх роботи, познайомитися з конкретними марками та...
-
Вибір елементної бази - Цифровий датчик тиску повітря у кабіні літака
Вибір процесорного модуля. Процесорний модуль призначений для прийому, збереження й обробки даних, а також видачі керуючих команд периферійним пристроям....
-
В качестве чувствительного элемента в датчике используется пьезоэлемент который мы и будем рассчитывать. Но так как один пьезоэлемент не используют а в...
-
Фотоэлектрический импульсный датчик - Цифровой блок управления резьбонарезным шпинделем
Данное устройство предназначено для контроля положения диска. Оно включает в себя излучатель и фотоприемник. Их располагают по обе стороны диска,...
-
Цифрові засоби управління датчиком тиску здійснюють автоматичне управління на землі й у польоті тиском у кабіні РК(t) і швидкістю його зміни VК усередині...
-
З погляду виробників мікропроцесорної техніки всі задачі, вирішувані системами вбудованого управління, поділяються на два великі класи: управління...
-
ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА - Цифровий датчик тиску повітря у кабіні літака
Характерною ознакою сучасного науково-технічного прогресу практично у всіх сферах діяльності людини є широке застосування комп'ютерних технологій. Адже...
-
Основним обладнанням робітничого місця користувача комп'ютера є: ВДТ, клавіатура, робочий стіл, стілець ( крісло). Робоче місце з ВДТ повинно бути...
-
Для визначення положення використовуются абсолютні датчики положення, які видають код кута обертання і не потребуют визначення початкового значення...
-
Алгоритм роботи датчика тиску з цифровим управлінням По включенню живлення виконується тестування всіх блоків, що складають керуючий модуль, здійснюється...
-
Походження та розвиток значень терміна "документ" - Документ як засіб комунікації
Однією із суттєвих особливостей розуміння поняття "документ" є те, що воно має досить твердо усталені позначення. Китайці на документ кажуть веньцзянь,...
-
Цифровий вимірювач ємності - Мікроконтролерний вимірювач ємності конденсаторів
В роботі наведено відносно простий цифровий вимірювач ємності. Є декілька методів вимірювання ємності, наприклад, за допомогою моста опорів або вимірюючи...
-
Выбор датчика вибрации - Система автоматического регулирования гидроакустикой батискафа
Датчики вибрации предназначены для преобразования параметров вибрации в электрический сигнал: широтно-импульсный модулированный сигнал для последующей...
-
ВСТУП - Цифровий датчик тиску повітря у кабіні літака
Розробка датчика тиску з цифровим виходом є актуальною, оскільки тиск навколишнього повітря на висоті польоту дуже низький, а для забезпечення...
-
Цифрові засоби регулювання тиском в гермокабіні літака мають два незалежних канали управління, кожний з який містить свій керуючий модуль. Один з каналів...
-
Комплексні випробування датчику тиску Експериментальні випробування та дослідження є основним способом отримання інформації про параметри та...
-
Датчик частоты вращения коленчатого вала - Датчик давления
1. кронштейн крепления 2. магнитный сердечник 3. задающий диск (диск синхронизации) 4. провод 5. уплотнитель 6. магнит 7. корпус 8. обмотка Датчик...
-
Датчик давления во впускном коллекторе - Датчик давления
Датчик давления во впускном коллекторе является одним из датчиков, используемых в электронной системе управления бензинового двигателя. Данные, которые...
-
У Європі дослідна робота по W-CDMA була розпочата за проектами наукових досліджень Європейського Союзу CODIT і FRAMES, а також низкою великих...
-
Програмне забезпечення (ПЗ) є однією з важливих частин будь-якого обчислювального пристрою. Взагалі ПЗ являє собою сукупність програм, функціонально...
-
Материалы для изготовления - Пьезоэлектрические датчики
Наиболее перспективным пьезоэлектрическим материалом является пьезокерамика. Возможность использования пьезокерамики в приборостроении и автоматике...
-
Примеры современных пьезоэлектрических датчиков - Пьезоэлектрические датчики
1. ПД-4, ПД-6 - пьезоэлектрические датчики пульсации давления В топливном трубопроводе дизельного двигателя. Описание и технические характеристики...
-
Можно придерживаться следующей общей классификации интеллектуальных датчиков: 1. Датчики, имеющие аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и интерфейс...
-
Принцип работы пьезоэлектрического датчика на примере датчика давления - Пьезоэлектрические датчики
Рассмотрим работу пьезоэлектрического датчика на примере датчика давления. На рис. 1 показано, как можно воспользоваться пьезоэлектрическим эффектом в...
-
Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти все. Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость...
-
Призначення датчика тиску з цифровим блоком управління Датчики тиску з цифровим управлінням доцільно використовувати на пасажирських та транспортних...
-
Важливою первагою сучасних частотних перетворювачів є можливість керування за допомогою локальноїй мережі. Так керування частотними перетворювачами...
-
Даний тип системи є найбільш досконалим. Причина в тому, що вона працює шляхом обробки даних з безлічі датчиків. Вона активно застосовується тільки на...
-
Механический расходомер воздуха - Датчик давления
Механический расходомер воздуха использовался в системах распределенного впрыска Jetronic, а также объединенных системах впрыска и зажигания. В системе...
-
Классификация пьезоэлектрических датчиков - Пьезоэлектрические датчики
Пьезоэлектрические датчики содержат кристаллы или текстуры, электризующиеся под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и деформирующиеся...
-
История развития пьезоэлектричества - Пьезоэлектрические датчики
История развития пьезоэлектричества насчитывает более 120 лет. В 1880 г. Пьер и Жак Кюри обнаружили, что под воздействием силы на поверхности некоторых...
-
Автоматика -- это передний край научно-технического прогресса. В области автоматики изменения происходят очень быстро. Элементы автоматики непрерывно...
-
Датчик температуры наружного воздуха ДТНВ представляет собой термочувствительный элемент, выходное напряжение которого меняется пропорционально изменению...
-
Опис пінів - Сучасні мікроконтролери
VCC - Живлення. GND - Земля. Port А (PA7..PA0) - порт А - 8-ми бітовий, двонаправлений порт введення висновку. Піни порту можуть використовувати...
-
Перелік виробничих чинників, що діють у робочій зоні користувача комп'ютера Характерною ознакою сучасного науково-технічного прогресу практично у всіх...
-
Важно отметить, что одним из этапов развития волоконно-оптических датчиков было функциональное расширение операций, выполняемых в блоке обработки данных...
-
Первые попытки создания датчиков на основе оптических волокон можно отнести к середине 1970-х годов. Публикации о более или менее приемлемых разработках...
-
А ось безконтактна система вже ближче до ідеалу. У ній немає контактної групи, яка є найбільш вразливим місцем. Отже, обслуговувати її не потрібно. Всі...
-
Расходомер воздуха - Датчик давления
Экологические требования к современным двигателям внутреннего сгорания предполагают поддержание определенного (стехиометрического) соотношения воздуха и...
Температурні датчики. Термістори - Температурні датчики. Термістори