Сопротивление терморезистора: Терморезисторы. Виды и устройство. Работа и параметры — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Содержание

Терморезисторы. Виды и устройство. Работа и параметры

Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от температуры называются терморезисторы. Они имеют свойство значительного температурного коэффициента сопротивления, величина которого больше, чем у металлов во много раз. Они широко применяются в электротехнике.

Они имеют простую конструкцию, выпускаются разных размеров и формы.

В полупроводниках есть свободные носители заряда двух видов: электроны и дырки. При неизменной температуре эти носители произвольно образуются и исчезают. Среднее количество свободных носителей находится в динамическом равновесии, то есть неизменно.

При изменении температуры равновесие нарушается. Если температура повышается, то число носителей заряда также увеличивается, а при снижении температуры концентрация носителей уменьшается. На удельное сопротивление полупроводника оказывает влияние температура.

Если температура подходит к абсолютному нулю, то полупроводник имеет свойство диэлектрика. При сильном нагревании он идеально проводит ток. Основной особенностью терморезистора является то, что его сопротивление наиболее заметно зависит от температуры в обычном интервале температур (-50 +100 градусов).

Популярные терморезисторы производятся в виде стержня из полупроводника, который покрыт эмалью. К нему подведены электроды и колпачки для контакта. Такие резисторы применяются в сухих местах.

Некоторые терморезисторы располагают в металлическом герметичном корпусе. Поэтому они могут использоваться во влажных местах с агрессивной внешней средой.

Герметичность корпуса создается при помощи олова и стекла. Стержни из полупроводника обернуты металлизированной фольгой. Для подключения тока применяется проволока из никеля. Величина номинального сопротивления составляет 1-200 кОм, температура работы -100 +129 градусов.

Принцип действия терморезистора основан на свойстве изменения сопротивления от температуры. Для изготовления используются чистые металлы: медь и платина.

На электрических схемах терморезисторы обозначаются:

Основные параметры

ТКС – термический коэффициент сопротивления, равен изменению сопротивления участка цепи при изменении температуры на 1 градус. Если ТКС положительный, то терморезисторы называют позисторами (РТС-термисторы). А если ТКС отрицательный, то термисторами (NТС-термисторы). У позисторов при повышении температуры повышается и сопротивление, а у термисторов все происходит наоборот.
Номинальное сопротивление – это величина сопротивления при 0 градусах.
Диапазон работы. Резисторы делят на низкотемпературные (менее 170К), среднетемпературные (от 170 до 510 К), высокотемпературные (более 570К).
Мощность рассеяния. Это величина мощности, в пределах которой терморезистор во время работы обеспечивает сохранение заданных параметров по техническим условиям.

Виды и особенности терморезисторов

Все датчики температуры на производстве работают по принципу преобразования температуры в сигнал электрического тока, который можно передавать с большой скоростью на дальние расстояния. Любые величины можно преобразовать в электрические сигналы, переведя их в цифровой код. Они передаются с высокой точностью, и обрабатываются вычислительной техникой.

Металлические терморезисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к терморезисторам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен иметь высокий ТКС, а сопротивление должно зависеть от температуры по линейному графику в большом интервале температур.

Также проводник из металла должен обладать инертностью к агрессивным действиям внешней среды и качественно воспроизводить характеристики, что дает возможность менять датчики без особых настроек и измерительных приборов.

Для таких требований хорошо подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Терморезисторы на их основе называют платиновыми и медными. ТСП (платиновые) термосопротивления работают при температурах -260 — 1100 градусов. Если температура в пределах от 0 до 650 градусов, то такие датчики применяют в качестве образцов и эталонов, так как в этом интервале нестабильность составляет не более 0,001 градусов.

Из недостатков платиновых терморезисторов можно назвать нелинейность преобразования и высокую стоимость. Поэтому точные замеры параметров возможны только в рабочем диапазоне.

Практически широко применяются недорогие медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление и неустойчивость к повышенным температурам, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное использование, не более 180 градусов.

Для монтажа платиновых и медных датчиков применяют 2-проводную линию при расстоянии до прибора до 200 метров. Если удаление больше, то применяют трехжильный кабель, в котором третий проводник служит для компенсирования сопротивления проводов.

Из недостатков платиновых и медных терморезисторов можно отметить их малую скорость работы. Их тепловая инерция достигает нескольких минут. Существуют терморезисторы с малой инерционностью, время срабатывания которых не выше нескольких десятых секунды. Это достигается небольшими размерами датчиков. Такие термосопротивления производят из микропровода в стеклянной оболочке. Эти датчики имеют небольшую инерцию, герметичны и обладают высокой стабильностью. При небольших размерах они обладают сопротивлением в несколько кОм.

Полупроводниковые

Такие сопротивления имеют название термисторов. Если их сравнить с платиновыми и медными образцами, то они обладают повышенной чувствительностью и ТКС отрицательного значения. Это значит, что при возрастании температуры сопротивление резистора снижается. У термисторов ТКС намного больше, чем у платиновых и медных датчиков. При небольших размерах их сопротивление доходит до 1 мегома, что не позволяет оказывать влияние на измерение сопротивлению проводников.

Для осуществления замеров температуры большую популярность приобрели терморезисторы на полупроводниках КМТ, состоящих из оксидов кобальта и марганца, а также термосопротивления ММТ на основе оксидов меди и марганца. Зависимость сопротивления от температуры на графике имеет хорошую линейность в интервале температур -100 +200 градусов. Надежность терморезисторов на полупроводниках довольно высока, свойства имеют достаточную стабильность в течение длительного времени.

Основным их недостатком является такой факт, что при массовом изготовлении таких терморезисторов не получается обеспечить необходимую точность их характеристик. Поэтому один отдельно взятый резистор будет отличаться от другого образца, подобно транзисторам, которые из одной партии могут иметь различные коэффициенты усиления, трудно найти два одинаковых образца. Этот отрицательный момент создает необходимость дополнительной настройки аппаратуры при замене терморезистора.

Для подключения термисторов обычно применяют мостовую схему, в которой мост уравновешивается потенциометром. Во время изменения сопротивления резистора от действия температуры мост можно привести в равновесие путем регулировки потенциометра.

Такой метод ручной настройки используется в учебных лабораториях для демонстрации работы. Регулятор потенциометра оснащен шкалой, которая имеет градуировку в градусах. На практике в сложных схемах измерения эта регулировка происходит в автоматическом режиме.

Применение терморезисторов

В работе термодатчиков существует два режима действия. При первом режиме температура датчика определяется лишь температурой внешней среды. Протекающий по резистору ток маленький и не способен его нагреть.

При 2-м режиме термистор нагревается протекающим током, а его температура определяется условиями отдачи тепла, например, скоростью обдува, плотностью газа и т.д.

На схемах термисторы (NТС) и резисторы (РТС) имеют соответственно отрицательный и положительный коэффициенты сопротивления, и обозначаются следующим образом:

Применение термисторов:

Измерение температуры.
Бытовая техника: морозильники, фены, холодильники и т.д.
Автомобильная электроника: измерение охлаждения антифриза, масла, контроль выхлопных газов, системы торможения, температура в салоне.
Кондиционеры: распределение тепла, контроль температуры в помещении.
Отопительные котлы, теплые полы, печи.
Блокировка дверей в устройствах нагревания.
Электронная промышленность: стабилизация температуры лазерных фотоэлементов и диодов, а также медных обмоток катушек.
В мобильных телефонах для компенсации нагрева.
Ограничение тока запуска двигателей, ламп освещения, импульсных блоков питания.
Контроль наполнения жидкостей.

Применение позисторов:

Защита от короткого замыкания в двигателях.
Защита от оплавления при токовой перегрузке.
Для задержки времени включения импульсных блоков питания.
Мониторы компьютеров и кинескопы телевизоров для размагничивания и предотвращения нарушения цвета.
В пускателях компрессоров холодильников.
Тепловая блокировка трансформаторов и двигателей.
Приборы измерения.
Автоматика управления техникой.
Устройства памяти информации.
В качестве нагревателей карбюраторов.
В бытовых устройствах: закрывание дверки стиральной машины, в фенах и т.д.

Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики (Автоматизация)

Глава 9

ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

§ 9.1. Назначение. Типы терморезисторов

Терморезисторы относятся к параметрическим датчикам температуры, поскольку их активное сопротивление зависит от тем-гературы. Терморезисторы называют также термометрами сопротивления или термосопротивлениями. Они применяются для !змерения температуры в широком диапазоне от —270 до 1600°С.

Если терморезистор нагревать проходящим через него электрическим током, то его температура будет зависеть от интенсивности теплообмена с окружающей средой. Так как интенсивность теплообмена зависит от физических свойств газовой или жидкой среды (например, от теплопроводности, плотности, вязкости), в которой сходится терморезистор, от скорости перемещения терморезистора относительно газовой или жидкой среды, то терморезисторы используются и в приборах для измерения таких неэлектрических величин, как скорость, расход, плотность и др.

Различают металлические и полупроводниковые терморезисторы. Металлические терморезисторы изготовляют из чистых металлов: меди, платины, никеля, железа, реже из молибдена и вольфрама. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент электрического сопротивления составляет примерно (4—6,5)10^-3 1/°С, т. е. при увеличении температуры на 1°С со-противление металлического терморезистора увеличивается на 0,4— 0,65%. Наибольшее распространение получили медные и платиновые терморезисторы. Хотя железные и никелевые терморезисторы имеют примерно в полтора раза больший температурный коэффициент сопротивления, чем медные и платиновые, однако применяются они реже. Дело в том, что железо и никель сильно окисляются и при этом меняют свои характеристики. Вообще добавление в металл незначительного количества примесей уменьшает температурный коэффициент сопротивления. Сплавы металлов и окисляющиеся металлы имеют низкую стабильность характеристик. Однако при необходимости измерять высокие температуры прихо

дится применять такие жаропрочные металлы, как вольфрам и
молибден, хотя терморезисторы из них имеют характеристики не
сколько отличающиеся от образца к образцу. ‘

Широкое применение в автоматике получили полупроводнико
вые терморезисторы, которые для краткости называют термисто-
рами. Материалом для их изготовления служат смеси оксидов мар
ганца, никеля и кобальта; германий и кремний с различными пои-
месями и др. ^к

По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые имеют меньшие размеры в большие значения номинальных сопротивлений. Термисторы имеют на порядок больший температурный коэффициент сопротивления (до —6 10^-2 1/°С) Но этот коэффициент —отрицательный, т. е. при увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается. Существенный недостаток полупроводниковых терморезисторов по сравнению с металлическими—непостоянство температурного коэффициента сопротивления. С ростом температуры он сильно падает, т. е. термис-тор имеет нелинейную характеристику. При массовом производстве термисторы дешевле металлических терморезисторов, но имеют больший разброс характеристик.

§ 9.2. Металлические терморезисторы

Сопротивление металлического проводника R зависит от температуры:

где С — постоянный коэффициент, зависящий от материала и конструктивных размеров проводника; а —температурный коэффици-ент сопротивления; е — основание натуральных логарифмов.

Абсолютная температура (К) связана с температурой в градусах Цельсия соотношением Т К=273+Т°С.

Определим относительное изменение сопротивления проводника при его нагреве. Пусть сначала проводник находился при начальной температуре Т₀и имел сопротивление . При нагреве до температуры Т его сопротивление R_T = ^T. Возьмем отношение

Так как величина а для меди сравнительно мала и в диапазоне температур до +150°С может быть принята постоянной а=4,3-10-з 1/°с, то и произведение а (Г— Т₀) в этом диапазоне температур меньше единицы. Поэтому не будет большой ошибкой пренебречь при разложении членами ряда второй степени и выше сопротивление при температуре Т через начальное сопротивление при То

Медные терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСМ (термосопротивления медные) с соответствующей градуировкой:

гр. 23 имеет сопротивление 53,00 Ом при 0°С; гр. 24 имеет сопротивление 100,00 Ом при 0°С. Медные терморезисторы выполняются из проволоки диаметром не менее 0,1 мм, покрытой для изоляции эмалью.

Для платиновых терморезисторов, которые применяются в более широком диапазоне температур, чем медные, следует учитывать зависимость температурного коэффициента сопротивления от температуры. Для этого берется не два, а три члена разложения в степенной ряд функции е*.

В диапазоне температур от —50 до 700°С достаточно точное является формула

где для платины =3,94 10^-3 1/°С, = 5,8 10^-7 (1/°С)².

Платиновые терморезисторы выпускаются серийно и обозначаются ТСП (термосопротивления платиновые) с соответствующей градуировкой; гр. 20 имеет сопротивление 10,00 Ом при 0°С, гр. 21—46,00 Ом; гр. 22—100,00 Ом. Платина применяется в виде неизолированной проволоки диаметром 0,05—0,07 мм.

В табл. 9.1 приведены зависимости сопротивления металлических терморезисторов от температуры; они называются стандартными градуировочными таблицами.

На рис. 9.1 показано устройство платинового термометра сопротивления. Сам терморезистор выполнен из платиновой проволоки 1, намотанной на слюдяную пластину 2 с нарезкой. Слюдяные накладки 3 защищают обмотку и крепятся серебряной лентой 4. Серебряные выводы 5 пропущены через фарфоровые изоляторы 6. Термосопротивление помещается в металлический защитный чехол 7.

§ 9.3. Полупроводниковые терморезисторы

Сопротивление полупроводниковых терморезисторов (термисторов) резко уменьшается с ростом температуры. Их чувствительность значительно выше, чем металлических, поскольку температурный коэффициент сопротивления полупроводниковых терморезисторов примерно на порядок больше, чем у металлических. Если для металлов = (4-6)*10^-3 1/°С, то для полупроводниковых терморезисторов ||>4*10^-2 1/°С. Правда, для термисторов этот коэффициент непостоянен, он зависит от температуры и им редко пользуются при практических расчетах.

Основной характеристикой терморезистора является зависимость его сопротивления от абсолютной температуры Т:

где А — постоянный коэффициент, зависящий от материала и конструктивных размеров термистора; В — постоянный коэффициент, зависящий от физических свойств полупроводника; е — основание натуральных логарифмов.

Сравнение формулы (9.6) с формулой (9.1) показывает, что у термисторов с ростом температуры сопротивление уменьшается, а у металлических терморезисторов — увеличивается. Следовательно, у термисторов температурный коэффициент сопротивления имеет отрицательное значение.

Вообще чувствительность терморезистора (как датчика температуры) можно оценить как относительное изменение его сопротивления (R/R), деленное на вызвавшее это изменение приращение температуры:

Для металлического терморезистора чувствительность можно получить дифференцируя (9.4). Следовательно, , т. е. именно температурный коэффициент сопротивления определяет чувствительность.

Для полупроводникового терморезистора (термистора) чувствительность получим, дифференцируя (9.6):

Из (9.9) видно, что чувствительность термистора имеет нелинейную зависимость от температуры.

Серийно выпускаются медно-марганцевые (тип ММТ) и кобаль-тово-марганцевые (тип КМТ) термисторы. На рис. 9.2 показаны зависимости сопротивления от температуры для термисторов этих типов и для сравнения — для медного терморезистора. Величина В для термисторов составляет 2—5 тыс. К (меньше — для ММТ, больше для КМТ).

Электрическое сопротивление термистора при окружающей температуре +20°С называют номинальным или холодным сопротивлением. Для термисторов типов ММТ-1, ММТ-4, ММТ-5 эта величина может составлять 1—200 кОм, а для типов КМТ-1, ММТ-4 — от 20 до 1000 кОм.

Верхний диапазон измеряемых температур для типа ММТ — 120°С, а для типа КМТ— 180°С.

Термисторы выпускаются в различных конструктивных исполнениях: в виде стерженьков, дисков, бусинок. На рис. 9.3 показаны некоторые конструкции термисторов.

Термисторы типов ММТ-1, КМТ-1 (рис. 9.3, а) внешне подобны высокоомным резисторам с соответствующей системой герметизации. Они состоят из полупроводникового стержня /, покрытого эма-

левой краской, контактных колпачков 2 с токоотводами 3. Термис-торы типов ММТ-4 и КМТ-4 (рис. 9.3, б) также состоят из полупроводникового стержня 1, контактных колпачков 2 с токоотводами 3. Кроме покрытия эмалью стержень обматывается металлической фольгой 4, защищен металлическим чехлом 5 и стеклянным изолятором 6. Такие термисторы применимы в условиях повышенной влажности.

На рис. 9.3, в показан термистор специального типа ТМ-54 — «Игла». Он состоит из полупроводникового шарика / диаметром от 5 до 50 мкм, который вместе с платиновыми электродами 2 впрессован в стекло толщиной порядка 50 мкм. На расстоянии около 2,5 мм от шарика платиновые электроды приварены к выводам 3 из никелевой проволоки. Термистор вместе с токоотводами помещен в стеклянный корпус 4. Термисторы типа МТ-54 обладают очень малой тепловой инерцией, их постоянная времени порядка 0,02 с, и они используются в диапазоне температур от —70 до 4-250°С. Малые размеры термистора позволяют использовать его, например, для измерений в кровеносных сосудах человека.

§ 9.4. Собственный нагрев термисторов

Термисторы применяются в самых различных схемах автоматики, которые можно разделить на две группы. В первую группу входят схемы с термисторами, сопротивление которых определяется только температурой окружающей среды. Ток, проходящий при этом через термистор, настолько мал, что не вызывает дополнительного разогрева термистора. Этот ток необходим только для измерения сопротивления и для термисторов типа ММТ составляет около 10 мА, а для типа КМТ— 2—5 мА. Во вторую группу входят схемы с термисторами, сопротивление которых меняется за счет

собственного нагрева. Ток, проходящий через термистор, разогревает его. Поскольку при повышении температуры сопротивление уменьшается, ток увеличивается, что приводит к еще большему выделению теплоты. Можно сказать, что в данном случае проявляется положительная обратная связь. Это позволяет получить в схемах с термисторами своеобразные характеристики релейного типа. На рис. 9.4, а показана вольт-амперная характеристика термис-тора. При малых токах влияние собственного нагрева незначительно и сопротивление термистора практически остается постоянным. Следовательно, напряжение на термисторе растет пропорционально току (участок ОА). При дальнейшем увеличении тока (/>/_доп) начинает сказываться собственный нагрев термистора, сопротивление его уменьшается. Вольт-амперная характеристика изменяет свой вид, начинается ее «падающий» участок АБ. Этот участок используется для создания на базе термистора схем термореле, стабилизатора напряжения и др.

Резко выраженная нелинейность вольт-амперной характеристики термистора позволяет использовать его в релейном режиме. На рис. 9.4, б представлена схема включения, а на рис. 9.4, в — характеристика термистора в этом режиме. Если в цепи термистора от сутствует добавочное сопротивление(R_ДОБ0), то при некотором значении напряжения ток в цепи термистора резко увеличивается, что может привести к разрушению термистора (кривая U_Tна рис. 9.4, в). Для ограничения роста тока необходимо в цепь термистора R_Tвключить добавочный резистор R_ДОБ(рис. 9.4, б) с прямолинейной характеристикой (кривая U_Rна рис. 9.4, в). При графическом сложении этих двух характеристик {U_t+U_r) получим общую вольт-амперную характеристику U₀(имеющую S-образный вид на рис. 9.4, в). Эта характеристика похожа на характеристику бесконтактного магнитного реле (см. гл. 26). Рассмотрим по этой характеристике процесс изменения тока I в цепи (рис. 9.4, б) при плавном увеличении напряжения питания U₀При достижении значения напряжения срабатывания U_cp(этому напряжению соответствует ток I₁) ток скачком возрастает от значения 1 до существенно большего значения /₂. При дальнейшем увеличении напряжения ток будет плавно возрастать от I₂. При уменьшении напряжения ток вначале плавно уменьшается до значения I₃(этому току соответствует напряжение отпускания U₀_T), а затем скачком падает до значения /₄, после чего ток плавно уменьшается до^—нуля. Скачкообразное изменение тока происходит не мгновенно, а постепенно из-за инерционности термистора.

§ 9.5. Применение терморезисторов

При использовани терморезисторов в качестве датчиков систем автоматики различают два основных режима. В первом режиме температура терморезистора практически определяется только температурой окружающей среды. Ток, проходящий через терморезистор, очень мал и практически не нагревает его. Во втором режиме терморезистор нагревается проходящим по нему током, а температура терморезистора определяется изменяющимися условиями теплоотдачи, например интенсивностью обдува, плотностью окружающей газовой среды и т. п.

При использовании терморезисторов в первом режиме они играют роль датчиков температуры и называются обычно термометрами сопротивления. Наибольшее распространение получили термометры сопротивления типов ТСП (платиновые) и ТСМ (медные), включаемые в мостовую измерительную схему.

В процессе измерения температуры с помощью термометров сопротивления могут возникать следующие погрешности: 1) от колебания напряжения питания; 2) от изменения сопротивления соединительных проводов при колебаниях температуры окружающей среды; 3) от собственного нагрева датчика под действием протекающего через него тока.

Рассмотрим схему включения термометра сопротивления (рис. 9.5), в которой приняты меры для уменьшения отмеченных трех видов погрешностей. Для уменьшения погрешности от колебаний питания используется измерительный прибор логомет.-рического типа (см. гл. 2). Угол отклонения подвижной системы логометра пропорционален отношению токов в двух катушках, одна из которых создает вращающий, а вторая — противодействующий моменты. Через одну катушку проходит ток разбаланса, зависящий от сопротивлеия терморезистора Rt. Вторая катушка питается тем же напряжением, что и мостовая измерительная схема.

При колеоаниях напряжении питания

одновременно будут изменяться токи в обеих катушках, а их отношение будет оставаться постоянным.

В автоматических уровновешенных мостах колебание напряжения питания не приводит к появлению пропорциональной погрешности измерения, незначительно изменяется лишь порог чувствительности.

Для уменьшения погрешности от изменения сопротивления соединительных проводов необходимо правильно выбирать сопротивление датчика. Эта погрешность сводится к минимуму, если сопротивление датчика выбрать из условия намного больше R_пр, где R_пр— сопротивление соединительных проводов. При больших расстояниях (сотни метров) R_пр может достигать 3—5 ОмЛЕще одним способом уменьшения погрешности от температурных изменений со-

противления соединительных проводов является применение «п»-гопроводных схем. На рис. 9.5 показана схема включения датчика R_Дв мостовую схему посредством трех проводов (а, б, в). Сопротивления проводов а и б включены в смежные плечи моста, поэтому одновременное их изменение не нарушает равновесия моста. Сопротивление проводов b вообще не входит в мостовую схему. Погрешность за счет самонагрева датчика может быть учтена при градуировке шкалы измерительного прибора.

При быстром изменении температуры появляется динамическая погрешность, обусловленная тепловой инерцией датчика. Передача теплоты от измеряемой среды к терморезистору происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени.

Для количественной оценки тепловой инерции датчика пользуются понятием «постоянная времени»:

коэффициент теплопередачи; s — поверхность соприкосновения датчика со средой.

Если холодный датчик поместить в среду с температурой Т_ср(°С), то его температура будет изменяться во времени по следующему закону:

Чем больше постоянная времени т, тем больше пройдет времени, пока температура датчика сравняется с температурой среды. За время датчик нагреется только до температуры Т_ср=0,63°С,

В лекции «9. Билеты для самотестирования по ключевым вопросам» также много полезной информации.

а за время / до температуры Т^,_ср=0_>99^оС. Графиком уравнения (9.11) является экспонента, показанная на рис. 1.3, в.

Рассмотрим теперь некоторые примеры использования собственного нагрева терморезисторов в устройствах для измерения различных физических величин, косвенно связанных с температурой.

Автоматическое измерение скорости газового потока проводится с помощью термоапемометра. Датчик этого прибора (рис. 9.6, а) состоит из терморезистора, представляющего собой тонкую платиновую проволоку /, припаянную к двум манганиновым стержням 2, закрепленным в изоляционной втулке 3. С помощью выводов 4 терморезистор включается в измерительную схему. Через терморезистор пропускается ток, вызывающий его нагрев. Но температура (а следовательно, и сопротивление) терморезистора будет определяться скоростью газового потока, в который помещен датчик. Чем больше будет эта скорость, тем интенсивнее будет отводиться теплота от терморезистора. На рис. 9.6, б показана градуи-ровочная кривая термоанемометра, из которой видно, что при увеличении скорости примерно вдвое сопротивление терморезистора уменьшается примерно на 20%.

На аналогичном принципе основана работа электрического газоанализатора. Если взять два одинаковых саморазогреваемых терморезистора и поместить один в камеру, наполненную воздухом, а другой — в камеру, наполненную смесью воздуха с углекислым газом СО₂, то из-за различной теплопроводности воздуха и углекислого газа сопротивление терморезисторов будет разным. Так как теплопроводность углекислого газа значительно меньше теплопроводности воздуха, то и отвод теплоты от терморезистора в камере с С0₂ будет меньше, чем от терморезистора в камере с воздухом. По разнице сопротивлений терморезисторов можно судить о процентном содержании углекислого газа в газовой смеси.

Зависимость теплопроводности газа от его давления позволяет использовать терморезисторы с собственным нагревом в элек- • трическнх вакуумметрах. Чем глубже вакуум ( т. е. более разрежен газ), тем хуже условия теплоотдачи с поверхности терморезистора, помещенного в вакуумную камеру. Если через терморезистор пропускать ток для его нагрева, то температура терморезистора будет возрастать при уменьшении давления контролируемого газа.

Таким образом, с помощью терморезисторов можно измерять скорости и расход газов и жидкостей, давление и плотность газов, определять процентное содержание газов в смеси. Кроме платины в таких приборах используют вольфрам, никель, полупроводниковые терморезисторы. Для того чтобы исключить влияние колебаний температуры окружающей среды, стремятся обеспечить достаточно интенсивный собственный нагрев (до 200—500°С).

Расчет температуры по сопротивлению — датчики North Star

Расчет температуры по сопротивлению

Одной из важных характеристик термистора NTC является его способность неоднократно и предсказуемо изменять свое сопротивление в зависимости от температуры тела.

Характеристика зависимости сопротивления от температуры (R/T) (также известная как кривая R/T) термистора NTC формирует эталонную «шкалу» для устройства, используемого в качестве датчика температуры. Характеристика R/T термистора NTC представляет собой нелинейную отрицательную экспоненциальную функцию.

Существует четыре основных способа, которыми производители термисторов с отрицательным температурным коэффициентом определяют характеристики кривой R/T термистора с отрицательным температурным коэффициентом: по уравнению Стейнхарта-Харта , по коэффициенту сопротивления между двумя температурными точками, по коэффициенту бета ( β) и/или Alpha (α) или отрицательный температурный коэффициент [NTC] при 25 °C.

Уравнение Стейнхарта-Харта

Уравнение Стейнхарта-Харта обеспечивает превосходную аппроксимацию кривой для определенных интервалов температур в диапазоне температур от -80 ̊C до 260 ̊C. 92 члена уравнения, мы в North Star Sensors, основываясь на опубликованных исследованиях, считаем, что эта практика была основана на чрезмерном упрощении уравнения Штейна-Харта Харта и должна использоваться только в относительно узких диапазонах температур. Если вам нужна дополнительная техническая информация, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Для определения коэффициентов A, B, C, D для определенного диапазона температур сопротивление термистора NTC измеряется в условиях нулевой мощности в четырех температурных точках, где T1 — самая низкая температура диапазона, T2 и Т3 – это средние температуры, а Т4 – это самые высокие температуры диапазона. Наш любимый метод расчета коэффициентов — умножение матриц в электронной таблице. Мы создали калькулятор, который поможет вам рассчитать коэффициенты:

Калькулятор коэффициентов Стейнхарта-Харта — версия Excel

Важно отметить, что сопротивления и температуры для этого калькулятора ограничены конкретными кривыми NTC.

При использовании уравнения Стейнхарта-Харта необходимо соблюдать определенные меры предосторожности, чтобы пользователь мог достичь желаемой точности и неопределенности вычисляемых данных зависимости сопротивления от температуры. Понимая сильные стороны и ограничения уравнения Стейнхарта-Харта, можно оптимизировать результаты для конкретного приложения. Ниже перечислены некоторые рекомендации, которые показывают величину ошибки интерполяции, вносимую уравнением для каждого из следующих условий, где диапазон температур, для которого должны быть рассчитаны данные R/T, определяется конечными точками tlow и бедренная кость, выраженными в единицах градусы Цельсия (°C):

≤ 0,001 °C погрешность для 50 °C интервалы температур в диапазоне температур (t) 0 °C ≤ t ≤ 260 °C.
≤ 0,01 °C погрешность для диапазона температур 50 °C в диапазоне температур (t) -80 °C ≤ t ≤ 0 °C.
Погрешность ≤ 0,01 °C для диапазона температур 100 °C в диапазоне температур (t) 0 °C ≤ t ≤ 260 °C.
Погрешность ≤ 0,02 °C для диапазона температур 100 °C в диапазоне температур (t) -80 °C ≤ t ≤ 25 °C.

Если в приложении требуется аппроксимация кривой с максимально возможной точностью в диапазоне температур, превышающем 50 °C или 100 °C, желаемый диапазон температур может быть разбит на приращения 50 °C или 100 °C для расчета коэффициенты A, B, C, D и сопротивление в зависимости от температуры. Соотношение сопротивлений (Rt/R25) и температуры в таблицах, опубликованных North Star Sensors, были получены на основе расчетов по уравнению Стейнхарта-Харта, выполненных для нескольких диапазонов температур 50 °C, таких как от -50 °C до 0 °C, от 0 °C до 50 °C. С, от 50°С до 100°С и от 100°С до 150°С.

Конкретные коэффициенты термистора A, B, C, D зависят как от кривой термистора NTC, так и от R25 этого термистора. Например, часть кривой 44 с R25 10 кОм и часть кривой 40 с R25 10 кОм будут иметь разные коэффициенты A, B, C, D, даже если они имеют одинаковое сопротивление при 25 °C. Кроме того, часть кривой 44 с R25 10 кОм и часть кривой 44 с R25 5 кОм также будут иметь разные коэффициенты A, B, C, D, даже если они имеют одинаковую кривую. Однако любая деталь с такой же кривой и одинаковым R25 будет иметь одинаковые коэффициенты A, B, C, D в пределах своего диапазона допуска.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть несколько примеров коэффициентов A, B, C, D по кривой и R25

В отличие от коэффициентов A, B, C, D, все термисторы одной кривой имеют одинаковое значение отношения R/R25. Компания North Star Sensors опубликовала таблицы соотношения R/R25 для каждого материала термистора. Таблицы R/T при температуре 1 °C также публикуются для обычных значений R25. Пожалуйста, свяжитесь с North Star Sensors, если вам нужна дополнительная информация или спецификации R/T.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о температурных кривых датчиков North Star

Бета (β)

Значение бета (β) термистора является индикатором наклона характеристики кривой сопротивление-температура и рассчитывается путем измерения значений сопротивления устройства в условиях нулевой мощности, в двух температурных точках, обычно при 0 ̊C и 50 ̊C. Затем значения сопротивления вводятся в следующее уравнение:

Где T1 = 273,15 K (0 °C) и T2 = 323,15 K (50 °C) и R1 и R2 — сопротивление (Ом) при соответствующих температурах.

Значение β не является истинной константой материала и зависит от температуры. Однако он полезен для расчета значений сопротивления в узком диапазоне температур. В зависимости от температурного диапазона ошибки, связанные с расчетами бета-версии, варьируются от ошибки 0,01 °C для диапазона 10 °C до ошибки 0,3 °C для диапазона 50 °C.

Вот различные температурные диапазоны для значений β кривых датчиков North Star:

Кривая:	44	35	38	40	43	47
0 °C / 50 °C β:	3891	3107	3407	3575	3811	4142
25 °C / 85 °C β:	3978	3192	3486	3694	3943	4262
0 °C / 70 °C β:	3918	3132	3430	3610	3850	4178
25 °C / 125 °C β:	4007	н/д	н/д	3746	4001	4313

Отношение сопротивления к температуре

Производители термисторов NTC также определяют свои различные материалы R/T, публикуя отношения сопротивления и допуски отношения для R0/R50, R0/R70 и R25/R125, при этом «Rt» — это сопротивление при нулевой мощности. при соответствующей температуре в градусах Цельсия. Если указан допуск процентного отношения, указанный процент зависит от того, используется ли термистор в качестве точечного согласованного устройства с более широким допуском или сменного устройства с жестким допуском.

Вот различные значения соотношения кривых R/T компании North Star Sensors:

Кривая:	44	35	38	40	43	47
0 ̊C / 70 ̊C Соотношение:	18,65	10,38	12,96	14,82	17,73	22,64
0 ̊C / 50 ̊C Отношение:	9.062	5.814	6.889	7,575	8,659	10.448
25 ̊C / 125 ̊C Соотношение:	29. 248	н/д	н/д	23.474	29.098	37.850

Таблицы коэффициентов сопротивления для 1 °C для каждой кривой при каждой температуре можно найти на следующей странице:

Температурные кривые датчиков North Star

Отрицательный температурный коэффициент [NTC]

Температурный коэффициент сопротивления или альфа (∝) термистора определяется как отношение скорости изменения сопротивления с температурой к сопротивление термистора при заданной температуре (T), как показано в следующем выражении:

Где T = температура в Кельвинах и R = сопротивление в Омах при температуре T.

Значение альфа используется для расчета температурного коэффициента термистора NTC в температурной точке.

Для термисторов NTC альфа или температурный коэффициент выражается в единицах минус процент изменения сопротивления на градус Цельсия. Из-за полупроводниковой природы термистора NTC температурный коэффициент сопротивления уменьшается с повышением температуры и наоборот. Обычно, когда используется для указания материала кривой R/T, используется NTC на R25.

Компания North Star Sensors использует NTC на R25 для каждого из своих материалов R/T Curve в базовом номере термистора, чтобы упростить сопоставление своих термисторов с кривыми отраслевого стандарта. Например, кривая 44 имеет значение NTC, равное -4,4 %/°C

Поскольку NTC отличается для каждой температурной точки на кривой R/T, взаимозаменяемые термисторы NTC указаны с температурным допуском, а не с допуском сопротивления в диапазоне температур. [т.е. ± 0,2 °С от 0 °С до 100 °С]. Поскольку температурный допуск пропорционален процентному допуску электрического сопротивления в конкретной температурной точке, NTC полезен для расчета допусков сопротивления, выраженных в процентах. Допуск сопротивления в процентах определяется путем умножения заданного допуска температуры на NTC термистора в заданной температурной точке.

NTC (%/°C) × допуск температуры (± °C) = ± % допуск сопротивления.

Например, для определения допустимого отклонения сопротивления термистора Curve 44 с допуском ± 0,2 °C при 100 °C, -2,93 % / °C [NTC при 100 °C] × (±0,2) [Допуск температуры] = ± 0,586 % Допуск сопротивления .

Вот значения NTC при 25 ̊C для кривых R/T датчиков North Star:

Таблицы значений NTC для 1 °C для каждой кривой при каждой температуре рядом со значениями отношения сопротивлений можно найти на следующей странице. :

Температурные кривые датчиков North Star

Использование термисторов в источниках питания для отслеживания температуры

Abstract
В этой статье представлено простое, интуитивно понятное руководство по термисторам с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и по их основному использованию в целом и, в частности, в регуляторах электропитания. Хорошим примером применения является их использование для устранения влияния температуры на контрастность ЖК-дисплея. Показаны два простых метода линеаризации термисторов с отрицательным температурным коэффициентом, а процедуры проектирования регуляторов и примеры демонстрируют их применение. Каждый пример включает схему и сравнивает измеренное выходное напряжение в зависимости от температуры с целевым значением.
Регуляторы питания по определению предназначены для обеспечения стабильного выходного напряжения, несмотря на изменения в линии (входное напряжение), нагрузку и температуру. В то время как для большинства приложений целью является стабильный выходной сигнал, есть некоторые приложения, в которых выгодно обеспечить выходное напряжение, зависящее от температуры. В этой статье содержится руководство, процедура проектирования и примеры схем с использованием термисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) в источниках питания с отслеживанием температуры.

Безусловно, наиболее распространенным применением регулирования в зависимости от температуры являются источники смещения для ЖК-дисплеев, где контрастность дисплея зависит от температуры окружающей среды. Применяя зависящее от температуры напряжение смещения, температурные эффекты ЖК-дисплея могут быть автоматически устранены, чтобы поддерживать постоянную контрастность в широком диапазоне температур. Примеры в этой статье ориентированы на решение проблемы смещения ЖК-дисплеев; тем не менее, учебник и расчетные уравнения просты и могут быть легко применены в различных схемах.

Почему термистор NTC?
Термистор NTC обеспечивает почти оптимальное решение для регулирования в зависимости от температуры. Он недорог, легко доступен у различных поставщиков (Murata, Panasonic и т. д.) и доступен в небольших упаковках для поверхностного монтажа размером от 0402 до 1206. Кроме того, имея только базовое понимание, термистор NTC легко применить к вашей схеме.
NTC Характеристика
Как следует из названия, термистор — это просто резистор, зависящий от температуры. К сожалению, зависимость очень нелинейна (см. рис. 1) и сама по себе не очень полезна для большинства приложений. К счастью, есть два простых метода линеаризации поведения термистора.
Рис. 1. Сопротивление термистора NTC сильно нелинейно зависит от температуры. Это затрудняет использование термистора без его применения в линеаризующей сети. (R

25C = 10 кОм, β = 3965 К).
Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
, где R _25C — номинальное сопротивление термистора при комнатной температуре, β (бета) — постоянная материала термистора в K, а T — фактическая температура термистора в градусах Цельсия.
Это уравнение является очень близким приближением к фактической температурной характеристике, как показано на рис. 2. Обратите внимание на использование логарифмической шкалы для оси Y.
Рис. 2. Сопротивление термистора в зависимости от температуры почти линейно на полулогарифмическом графике. Фактическое измеренное сопротивление термистора соответствует формуле Бета с довольно высокой степенью точности. (R
25C = 10 кОм, β = 3965 К).
R _25C и β обычно публикуются в паспорте производителя. Типичные значения R _25C в диапазоне от 22 Ом до 500 кОм. Типичные значения β составляют от 2500 до 5000К.
Как видно на рисунке 3, более высокие значения β обеспечивают повышенную зависимость от температуры и полезны, когда требуется более высокое разрешение в более узком диапазоне температур. И наоборот, более низкие значения β обеспечивают менее наклонную температурную зависимость и более желательны при работе в более широком диапазоне температур.
Рис. 3. Термистор NTC характеризуется устойчивостью к комнатной температуре (R _25C ) и его константа материала β (бета). Бета – это мера наклона температурной зависимости. (R _25C = 10 кОм, β в К).

Самонагрев
Термистор — это резистор, и, как любой резистор, он выделяет тепловую энергию всякий раз, когда через него проходит ток. Тепловая энергия вызывает уменьшение сопротивления термистора NTC, что затем указывает на температуру, немного превышающую температуру окружающей среды. В спецификациях производителя и примечаниях по применению обычно есть таблицы, формулы и текст, подробно описывающие это явление. Однако ими можно в значительной степени пренебречь, если ток через термистор поддерживается относительно низким, так что ошибка самонагрева мала по сравнению с требуемой точностью измерения, как в примерах конструкции в этой статье.
Линеаризация
Термистор с отрицательным температурным коэффициентом проще всего использовать в цепи линеаризации. Есть два простых метода линеаризации: режим сопротивления и режим напряжения.

Режим сопротивления
В режиме линеаризации сопротивления обычный резистор размещается параллельно термистору NTC, что приводит к линеаризации сопротивления комбинированной цепи.
Если номинал резистора выбран равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R _25C ), то область относительно линейного сопротивления будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рисунке 4).
Рис. 4. Линеаризацию режима сопротивления легко выполнить, поместив обычный резистор параллельно термистору. Если нормальный резистор имеет то же значение, что и R _25C , то область почти линейной зависимости сопротивления от температуры будет симметрична около +25°C. (R _25C = 10 кОм, β в К).
Обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, в то время как более высокие значения β обеспечивают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур. Эквивалентное сопротивление варьируется от примерно 90% R
25C при низких температурах (-20°C) до 50% R _25C при комнатной температуре (+25°C) и примерно 15% R _25C при горячих ( +70°С).

Режим напряжения
В режиме линеаризации по напряжению термистор NTC подключается последовательно с обычным резистором, образуя цепь делителя напряжения. Цепь делителя смещена от регулируемого источника питания или опорного напряжения, В _REF . В результате выходное напряжение линейно зависит от температуры. Если значение резистора выбрано равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R _25C ), то область линейного напряжения будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рисунке 5).
Рис. 5. Линеаризацию режима напряжения легко выполнить, подключив обычный резистор последовательно к термистору и сместив полученный резистивный делитель напряжения с источником постоянного напряжения. Если нормальный резистор имеет то же значение, что и R _25C , то область почти линейной зависимости выходного напряжения от температуры будет симметрична около +25°C. (R _25C = 10 кОм, β в К).
Опять же, обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, в то время как более высокие значения β дают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур. Выходное напряжение изменяется от почти нуля вольт при низких температурах (-20°C) до В _REF/2 при комнатной температуре (+25°C) до почти В _REF в горячем (+70°С).
Процедура проектирования
Для создания регулируемого выходного напряжения, линейно зависящего от температуры, к цепи обратной связи регулятора применяется схема линеаризованного термистора.

Режим сопротивления
Схема режима сопротивления является самым простым решением для создания регулируемого выходного напряжения, зависящего от температуры, поскольку цепи обратной связи регулятора почти всегда состоят из резистивного делителя напряжения. Как видно на рисунке 6, линеаризованная схема термистора включена последовательно с одним из резисторов обратной связи. В этом случае линеаризованная схема включена последовательно с верхним резистором цепи делителя обратной связи для создания выходного напряжения с отрицательным температурным коэффициентом при V _OUT, как обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев. (Для создания выходного сигнала с положительным температурным коэффициентом цепь линеаризации должна быть включена последовательно с нижним резистором R2 делителя обратной связи.)
Рис. 6. Схема линеаризованного термистора в режиме сопротивления применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он заменяет часть одного из обычных резисторов обратной связи, причем эта часть зависит от требуемого температурного коэффициента на выходе регулятора.
Процедура проектирования относительно проста. Сначала найдите соответствующий ток смещения цепи обратной связи, i2, из таблицы данных регулятора. Обычно он находится в диапазоне от 10 до 100 мкА, и его точное значение может варьироваться. Затем рассчитайте значение термистора NTC как:
, где T _C — отрицательный температурный коэффициент V _OUT в %/°C. Значение i2 следует регулировать до тех пор, пока R _25C не станет доступным значением термистора NTC.
Для упрощенного расчета конструкции выберите R2 и R1 как:
, где V _FB — номинальное напряжение обратной связи, указанное в паспорте регулятора.
Для более точного расчета конструкции конечное значение i2 в конечном итоге будет немного изменено, чтобы согласовать β термистора с желаемым T _C . Поэтому рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
Затем рассчитайте линеаризованное сопротивление при двух температурах следующим образом:
Рассчитать значение R2 и i2 как:
И, наконец, вычислите значение R1 как:
Пример конструкции режима сопротивления
Напряжение смещения ЖК-дисплея необходимо в системе, работающей от одноэлементной перезаряжаемой батареи Li+. Требуемое напряжение смещения: V _OUT = 20 В при комнатной температуре с T _C = -0,05%/°C. Для задачи выбран регулятор MAX1605. Приведенные выше расчетные формулы используются для расчета необходимых компонентов следующим образом:
Согласно техническому описанию, i2 должен быть больше 10 мкА при погрешности выходного сигнала менее 1%; поэтому выберите i2 примерно в пять раз больше для уменьшения ошибки:
Термистор NTC выбирается с R _25C = 20 кОм и β = 3965 К и линеаризуется с параллельным резистором 20 кОм. MAX1605 имеет номинальное напряжение обратной связи V _FB = 1,25 В. В соответствии с упрощенными расчетными формулами R2 и R1 рассчитываются как:
При более точном расчете конструкции сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:
Линеаризованные сопротивления при 0°C и +50°C будут:
Затем значения для R2, i2 и R1 рассчитываются как:
В данном случае эти более точные значения существенно не отличаются от полученных с помощью упрощенных расчетов. Окончательную схему можно увидеть на рисунке 7.
Рис. 7. Термистор NTC используется с повышающим преобразователем MAX1605 для реализации примера схемы режима сопротивления, как описано в тексте.
Выходное напряжение схемы на рис. 7 демонстрирует почти идеальную температурную зависимость, как видно на рис. 8.
Рис. 8. Фактическая температурная зависимость схемы на Рис. 7 очень близка к целевому температурному коэффициенту -0,05%/°C в большей части расширенного диапазона температур потребителя.
Режим напряжения
Хотя схема режима сопротивления более сложная, чем схема режима сопротивления, схема режима напряжения имеет некоторые уникальные преимущества. Во-первых, схема режима напряжения обеспечивает аналоговое напряжение, зависящее от температуры, которое можно легко преобразовать в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для предоставления информации о температуре микропроцессору системы. Кроме того, температурный коэффициент выходного напряжения регулятора можно легко настроить, изменив значение только одного резистора. Это преимущество позволяет проводить простую разработку методом проб и ошибок в лаборатории, а также может быть очень ценным для использования в производстве термисторов или ЖК-панелей с несколькими источниками.
Как видно на рис. 9, линеаризованная схема термистора смещена опорным напряжением для создания зависящего от температуры напряжения V _TEMP . Затем V _TEMP суммируется в узел обратной связи через резистор R3, задающий коэффициент усиления температурной зависимости. Чтобы V _TEMP не нуждался в буферизации, номинальное сопротивление термистора должно быть значительно ниже R3. Как показано на рис. 9, регулятор имеет выходное напряжение с отрицательным температурным коэффициентом при V _OUT, как обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев. (Чтобы создать выходной сигнал с положительным температурным коэффициентом, необходимо поменять местами R и Rt. )
Рис. 9. Схема линеаризованного термистора в режиме напряжения применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он добавляет ток i3 в узел обратной связи, так что i1 = i2 + i3. Если V _REF вдвое больше V _FB , то i3 равно нулю при 25°C, R1 и R2 рассчитываются, как обычно описано в паспорте регулятора, а температурная зависимость может быть скорректирована простым масштабированием R3. Кроме того, В _TEMP может быть получен хост-системой через аналого-цифровой преобразователь.
Хотя это и не обязательно, простейшая реализация рисунка 9 — это когда V _REF = 2xVfb. (Для удобства многие стабилизаторы имеют V _FB = 1,25 В, многие источники опорного напряжения имеют V _REF = 2,5 В, а многие АЦП имеют диапазон входного напряжения от 0 до 2,5 В.) Когда V _REF = 2xVfb, V _TEMP будет равно V _FB при +25°C, а i3 будет равно нулю. Это позволяет R1 и R2 установить номинальное выходное напряжение на +25°C независимо от R3 и термистора. Выберите R2 в соответствии с рекомендациями в паспорте регулятора. Затем вычислите R1 и i2 как:
Затем рассчитайте приблизительное значение R3 как:
, где T _C — отрицательный температурный коэффициент V _OUT в %/°C. (Этого значения R3 будет достаточно для упрощенного расчета конструкции, и его можно будет позже скорректировать экспериментально в лаборатории.) Затем, чтобы избежать необходимости в буферном усилителе между V _TEMP и R3, выберите номинальное значение термистора:
Для более точного расчета окончательное значение R3 будет немного изменено, чтобы соответствовать термистору β до нужного T _C . Для этого сначала рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
Затем рассчитайте линеаризованное напряжение В _TEMP при двух температурах следующим образом:
Более точное значение R3, наконец, дано как:
Пример конструкции режима напряжения
В системе, работающей от литий-ионной батареи, требуется напряжение смещения ЖК-дисплея. Желаемое напряжение смещения составляет В _OUT = 20 В при комнатной температуре с T _C = -0,05%/°C. Для этой задачи был выбран регулятор MAX629, поскольку он имеет выходное опорное напряжение, которое можно использовать для смещения схемы линеаризации термисторов. Расчетные формулы режима напряжения используются для расчета необходимых компонентов следующим образом:
Согласно техническому описанию, R2 должен находиться в диапазоне от 10 кОм до 200 кОм, а V _FB = 1,25 В; поэтому:
Приблизительное значение R3 будет:
Номинальное сопротивление термистора не должно превышать 46,9 кОм. Поэтому термистор NTC выбирается с R _25C = 20 кОм и β = 3965 K и линеаризуется с последовательным резистором 20 кОм и V _REF = 2,5 В смещения.
При более точном расчете конструкции сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:
Линеаризованное напряжение при 0°C и +50°C будет:
Затем рассчитывается новое значение для R3:
В этом случае более точное значение R3 существенно не отличается от значения, полученного с помощью упрощенных расчетов, и следует выбирать ближайший эталонный номинал резистора.

Пример конструкции, когда V
_REF ≠ 2xVfb
В приведенном выше примере конструкции с режимом напряжения, если в системе еще нет источника питания V _REF = 2,5 В, его добавление может быть непомерно дорогим. К счастью, подойдет любое регулируемое напряжение. В этом примере вывод REF микросхемы MAX629используется и V _REF ‘ = 1,25 В. По сравнению с приведенным выше примером, V _TEMP теперь будет изменяться в два раза меньший диапазон; таким образом, R3 необходимо уменьшить вдвое до R3′ = 475 кОм, чтобы сохранить тот же температурный коэффициент выходного напряжения T _C = -0,05%/°C. Также рекомендуется уменьшить номинал термистора и резистора линеаризации до R = R _25C = 10 кОм. Кроме того, поскольку V _TEMP ниже, чем V _FB при 25 °C, i3 будет ненулевым, а выходное напряжение регулятора будет немного выше желаемого на:
Чтобы устранить это, уменьшите R1 с 375 кОм до:
Окончательную схему можно увидеть на рисунке 10.