Számítása az alapvető paraméterek és jellemzők termisztorcsaládokra
Célkitűzés: Értékelje a működési elve, felépítése, számítási módszerek alapvető jellemzőit és paramétereit termisztorokat
alapfogalmak
mérési eljárások automatikus szabályozás és vezérlés szempontjából egy munkafolyamat közös érzékelők, jeladók és műszerek. Hőmérséklet mérés ezekben a rendszerekben a hő- és villamos konverter konvertálni a hőmérséklet változik taktikai értéke változása az elektromos feszültség. Ezek az átalakítók közé termoelektromos hőmérők (hőelem) és ellenállás hőmérők.
Action termoelektromos hőmérők alapuló tulajdonát fémek és ötvözetek nagy hőmérsékletkülönbség elektromotoros erő a hőmérséklet függvényében a csomópont végei két eltérő vezető, amely az érzékelő a hőmérő - hőelem. Nagysága a kimeneti feszültség Uki határozza termoelem hőmérséklet különbség a hideg és meleg csomópont t1 t0. Uki = f (t1 -t0).
Az 1. ábra a szerkezet a hőelem áramkör.
1. ábra - Diagram a hőelem tervez.
Action ellenállás hőmérők változása alapján az ellenállásban vezetők vagy félvezetők, attól függően, hogy hőmérséklet-változás.
Részletek az érzékelő: az érzékelő anyagot kell kémiailag inert; fizikai és kémiai tulajdonságok az anyag stabilnak kell maradnia magasabb hőmérsékleten; Van egy nagy állandó hőmérséklet együttható ellenállás; Az ellenállások változását az érzékelő elem a hőmérséklet változására kell közel lineáris.
Különböztesse fém (drót) RTD - tiszta fémeket használnak, mint egy érzékelő elem anyaga: platina (Pt), réz (Cu), nikkel (Ni).
A hőmérséklet-tartományban mért -260 o C 1100 o C redukciót platina RTD (huzalátmérő - 0,05 mm 0,2) nem-lineáris statikus jellemző:
a és b - állandó együtthatók
apt = 0,0039 o C -1 - Pt ellenállás-hőmérséklet együttható.
A tartomány a mért hőmérséklet -200 ° C-tól +200 ° C - rezisztencia réz használják hőelemek ().
Lineáris statikus jellemző :; .
A hőmérséklet mérési tartomány - 60 ° C - 300 ° C, nikkel-rezisztenciát alkalmazunk hőelemek (): nemlineáris statikus jellemző :;
Semiconductor hőelemek rezisztencia (termisztorok) - mint anyag az érzékelőelem használt germánium, keverékei tartozó fémek oxidjaiból (réz, mangán, vas, nikkel, vanádium), tömörített és szintereljük, magas hőmérsékleten.
A hőmérséklet-tartományban 1,5 K 30 K használunk termisztorok antimonnal adalékolt germánium 4,2 - 13,8K - germánium. Az érzékelő elemek készült tabletták, hengerek, filmek.
Főbb jellemzők termisztor
1. Statikus (hőmérséklet) egyik jellemzője az ellenállása az érzékelő anyag hőmérséklete:
ahol T - a hőmérséklet K-ben,
Példa 1-1. MFR mért ellenállási értékek hőmérsékleten T1 = 293 és T2 = 373 ° K: R1 = 965 * 10 3. -R2 = 27,6 * március 10 ohm. Számítsuk ki a hőmérséklet jellemző.
Függvényében ábrázoljuk az együttható a hőmérséklet jellemző a multiplicitás MFR rezisztencia (szeres rezisztencia lesz az úgynevezett aránya R1 / R2, ábrán látható. 1-1, azt találjuk, hogy a multiplicitása R1 / R2 = 35 megfelel B = 4850 ° K. A kapott értéke az együttható B és R1 és megfelelő hőmérséklet-T1 ismert érték helyettesíti az expressziós (1-4):
Számítási eredmények a hőmérséklet jellemző MFR táblázatban megadott. 1-1, a nagyon jellemzők beépített látható. 1-2.
2. Az áram-feszültség jelleggörbe
A statikus voltamper jellemző félvezető termisztorok (MFR) az összefüggés a rajtuk keresztülfolyó áram és a feszültségesés a folyamatos fűtés üzemmódban.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a folyosón keresztül folyó áram MFR hőt termel, a munkaközeg hőmérséklete a környezeti hőmérséklet felett. MFR ellenállás értéket veszi ennek megfelelő teljes hőmérséklet (környezeti hőmérséklet plusz túlmelegedés).
Mivel az ellenállás társított hőmérsékletfüggését nemlineáris áram-feszültség karakterisztika is lineáris. A voltamper jellemző kísérletileg eltávolítjuk állandó hőmérsékletű környezetben. A tápoldat összetétele és a sebesség a relatív mozgást a felszínre a MFR állandó értéken kell tartani a kísérlet során.
Mivel a nemlinearitás az áram-feszültség jellemző a statikus ellenállás MFR függ az egyensúlyi jelenlegi keresztül a MFR. Ez a meghatározás szerint az arány a feszültségesést az SSS a rajtuk keresztülfolyó áram állandósult állapotban:
ahol U - feszültségesés a PTR, B;
I - az állandósult áram segítségével a PTR, A ..
A statikus ellenállás, míg a fennmaradó mindig pozitív, csökken, ahogy a távolság pontok az áram-feszültség karakterisztika a származási, ahol R megfelel a környezeti hőmérséklet. Így, a maximális pont ábrán látható. 1-4 voltamper jellemzők, R = 27,6 com, és azon a ponton K, ahol U = 12,2 V és I = 6,9 mA, R = 1,77 com.
A értéke statikus ellenállás R megtalálható munkaközeg hőmérséklete MFR, megfelelő adott pontján az áram-feszültség karakterisztika. Ehhez pozicionálás, a hőmérséklet jellemző az MPI.
A differenciális ellenállás egyenlő a határérték feszültség arányt lépésekben a növekmény MFR aktuális ott, amikor az utóbbi növekszik nullára, továbbá csökken az átmeneti a származási hazudik a jobb pontokat. Ha az áram-feszültség karakterisztika van egy maximális pontot, akkor ezen a ponton a differenciális ellenállás
Ahhoz, hogy a jogot a legmagasabb pont GD <0.
A statikus ellenállás arányos a szög tangense α, kialakítva egy szekáns húznak a kiindulási az adott pont az áram-feszültség jellemzőinek és jelenlegi tengelyével. A differenciális ellenállás arányos a szög tangense β, által alkotott az érintő a ponton jellemzőket áramlási tengelyével.
Ahhoz, hogy meghatározzuk az érték a differenciális ellenállás egy adott ponton az áram-feszültség karakterisztikának kell felhívni a érintője és, adott aktuális növekmény Aj, osztva a megfelelő növekmény Au ez feszültségek venni érintőlegesen. Mert pont hazudik a jogot a maximum, mint Au és Aj vehet a lehallgatott az érintő a koordináta tengelyekkel. Például, egy pont K (. Ábra 1-4) rA = l7,5: 21,6 = 0,81 com.
Az egyensúlyi állapot fűtés PTR áram folyik át rajta, az összes termelt villamos energia az MPI-munkaközeg eloszlik a környezetbe. Ez az állapot lehet írott formában az energiamérleg egyenlet egyensúlyi állapotban:
ahol b - szórási együttható figyelembevételével mindenféle hő terjedési a dolgozó MFR test (hővezetés, konvekció és hősugárzás);
Θ - .. túimeiegedését, azaz a különbség a munkaközeg hőmérséklete T a folyamatos üzemmódban, és a környezeti hőmérséklet a közeg.
A nagysága a szóródási koefficiens b függ a anyaga, mérete, felületének állapotát a munkaközeg és MFR áramvezető részek, valamint a tulajdonságait a környezetet. Egyenletben (1-9), az együttható a szórási függvénye a túlhevítési hőmérséklet :.
3. szórás jellemző - a függőség az energia mennyisége adta fel a felszínre a termisztor túlmelegedés ellen
b - a hőátadási koefficiens, W / cm 2 ° C;
Ahhoz, hogy épít egy szétszórt tulajdon, elég, hogy egy áram-feszültség karakterisztika egy példányát az MPI típusú vett állandó hőmérsékleten tény és annak hőmérsékletét. funkciót. Az áram-feszültség jellemző a kiválasztott képpontok számát, amelyek mindegyike számít a statikus ellenállás, kifejezés alkalmazásával (1-7). Ezután a hőmérsékletet jellemzők hőmérséklet MFR, megfelelő minden egyes kiválasztott pontok az áram-feszültség jellemzőit, valamint kivonjuk azokból a környezeti hőmérséklet meghatározásához értékeinek Θ túlhevítés. A kiszámított B érték a kifejezés (1-9). Példa így megkonstruált szórási jellemzők ábrán látható. 1-5.
Mint már jeleztük, az áram-feszültség jellemző MFR lehet egy maximum pontot, és így a régióban, ahol a differenciális ellenállás kisebb, mint nulla. Ez a régió gyakran nevezik az eső részén az aktuális ammer'noy jellemzőit. Miután a maximális pontot az áram-feszültség karakterisztika MFR okozhat megjelenése áramkör ellenállás számos különleges tulajdonságot. Ezért rendkívül vazhyo tudja a feltételeket, amelyek mellett az áram-feszültség karakterisztika maximális pontot.
Szerint a hő egyensúly egyenlet (1-9), ahol a feszültségesés a jelenlegi termék MFR helyébe a megfelelő érték a statikus ellenállás, tudjuk írni:
Behelyettesítve a kifejezés (1-4), megkapjuk
Egyenletek (1-12) és (1-14) vannak egyenlete az áram-feszültség tulajdonságokat egy paraméteres formában. Feltételezve, hogy a b = const, különbséget egyenlet (1-14) T hőmérsékleten egyenlővé a származék nullára, kapjuk:
Megoldása a kapott egyenlet T, a kifejezés a Tm hőmérsékleten a félvezető. megfelel annak a legnagyobb pont az áram-feszültség karakterisztika:
A kifejezést (1-17), hogy a hőmérséklet megfelel annak a legnagyobb pont az áram-feszültség karakterisztika függ a hőmérséklet a közeg. Az is nyilvánvaló, hogy az áram-feszültség karakterisztika MFR lehet egy maximum pontot, ha: