Терморезистор маркировка: Терморезисторы.

Терморезисторы.

В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы – электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры.

Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике – познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.

На принципиальных схемах терморезистор обозначается вот так.

В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но вы всегда его определите по характерной надписи t или t°.

Основная характеристика терморезистора – это его ТКС. ТКС – это температурный коэффициент сопротивления. Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 1°C (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.

У терморезисторов несколько важных параметров. Приводить я их не буду, это отдельный рассказ.

На фото показан терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Если подключить его к мультиметру и нагреть, например, термофеном или жалом паяльника, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.

Терморезисторы есть практически везде. Порой удивляешься тому, что раньше их не замечал, не обращал внимания. Давайте взглянем на плату от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.

Вот первый терморезистор. Так как он в корпусе SMD и имеет малые размеры, то запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор – контролирует температуру ключевых транзисторов.

Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока. Забавно. Вроде терморезистор, а служит в качестве защитного элемента.

Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.

Также терморезисторы устанавливаются в автомобильные усилители. Вот терморезистор в усилителе Supra SBD-A4240. Здесь он задействован в цепи защиты усилителя от перегрева.

Вот ещё пример. Это литий-ионный аккумулятор DCB-145 от шуруповёрта DeWalt. Вернее, его «потроха». Для контроля температуры аккумуляторных ячеек применён измерительный терморезистор.

Его почти не видно. Он залит силиконовым герметиком. Когда аккумулятор собран, то этот терморезистор плотно прилегает к одной из Li-ion ячеек аккумулятора.

Прямой и косвенный нагрев.

По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:

• Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).

• Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.

NTC-термисторы и позисторы.

По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

NTC-термисторы.

Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC – Negative Temperature Coefficient, или «Отрицательный Коэффициент Сопротивления». Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается. Кстати, вот так обозначается NTC-термистор на схеме.

Обозначение термистора на схеме

Как видим, стрелки на обозначении разнонаправлены, что указывает на основное свойство NTC-термистора: температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление падает (стрелка вниз). И наоборот.

На практике встретить NTC-термистор можно в любом импульсном блоке питания. Например, такой термистор можно обнаружить в блоке питания компьютера. Мы уже видели NTC-термистор на плате ИКАР’а, только там он был серо-зелёного цвета.

На этом фото NTC-термистор фирмы EPCOS. Применяется для ограничения пускового тока.

Для NTC-термисторов, как правило, указывается его сопротивление при 25°C (для данного термистора это 8 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно это несколько ампер.

Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V. Взгляните на схему.

Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 — VD4).

При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить «плавный запуск» электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.

Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в «подогретом» состоянии.

Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.

Далее на фото наглядный пример – сгоревший NTC-термистор 5D-11, который был установлен в зарядном устройстве ИКАР-506. Он ограничивал пусковой ток при включении.

Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства привел к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгорел.

Позисторы. PTC-термисторы.

Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт, называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC – Positive Temperature Coefficient, «Положительный Коэффициент Сопротивления»).

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение, чем NTC-термисторы.

Условное обозначение позистора на схеме.

Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.

На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.

Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.

Как я уже говорил, позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.

Наверное, каждый помнит характерный звук «бдзынь», когда включается телевизор – это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.

Кроме двухвыводных позисторов широко применяются трёхвыводные позисторы. Вот такие.

Далее на фото трёхвыводный позистор СТ-15-3.

Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-«таблеток», которые установлены в одном корпусе. На вид эти «таблетки» абсолютно одинаковые. Но это не так. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3 ~ 3,6 кОм, а у другой всего лишь 18 ~ 24 Ом.

Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.

Более детально о применении позисторов в цепи размагничивания кинескопов я уже рассказывал здесь.

Так же, как и NTC-термисторы, позисторы используются в качестве устройств защиты. Одна из разновидностей позистора – это самовосстанавливающийся предохранитель.

SMD-терморезисторы.

С активным внедрением SMT-монтажа, производители стали выпускать миниатюрные терморезисторы, адаптированные и под него. Размеры их корпуса, как правило, соответствуют стандартным типоразмерам (0402, 0603, 0805, 1206), которые имеют чип резисторы и конденсаторы. Маркировка на них не наносится, что затрудняет их идентификацию. По внешнему виду SMD-терморезисторы очень похожи на керамические SMD-конденсаторы.

Встроенные терморезисторы.

В электронике активно применяются и встроенные терморезисторы. Если у вас паяльная станция с контролем температуры жала, то в нагревательный элемент встроен тонкоплёночный терморезистор. Также терморезисторы встраиваются и в фен термовоздушных паяльных станций, но там он является отдельным элементом.

Стоит отметить, что в электронике наряду с терморезисторами активно применяются термопредохранители и термореле (например, типа KSD), которые также легко обнаружить в электронных приборах.

Теперь, когда мы познакомились с терморезисторами, пора узнать об их параметрах.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Самовосстанавливающийся предохранитель.

• Выбираем паяльную станцию.

 

Как обозначается термистор на схеме. Маркировка специальных резисторов маркировка термисторов

Обычно маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о терморезисторе. Во всех случаях обязательным показателем является номинальное сопротивление, для обозначения которого используется буквенно-цифровая маркировка см. рис. 3.1 Цветовая маркировка NTC термисторов осуществляется точками либо полосами. Значения маркировочных цветов приведены на цветном рис. 3.2.

Рис. 3.1. Сведения о маркировке нелинейных резисторов

Р

ис. 3.2. Сведения о цветовой маркировкеNTC термисторов.

Система обозначений термисторов

В основу условных обозначений терморезисторов положен буквенно-цифровой (или цифровой) код, которым обозначают тип и значения основных и дополнительных параметров, конструктивное исполнение и вид упаковки.

До введения новых стандартов на специальные резисторы в основу обозначения терморезисторов входил состав материала, из которого изготавливался термочувствительный элемент: КМТ – кобальто-марганцевые, ММТ – медно-марганцевые и т. д. Позднее, названия нелинейных термозависимых сопротивлений (терморезисторов) начинались с букв «СТ» (табл. 3.1).

Таблица 3.1.

Обозначения терморезисторов

Окончание табл. 3.1.

	Материал терморезистора
	На основе никель-кобальто-марганцевых сплавов
	На основе BaTiO 3
	На основе легированных твердых растворов Ba(Ti,Sn)O 3
	На основе легированных специальных твердых растворов
	На основе VO 2 и ряда поликристаллических твердых растворов
	На основе VO 2
	На основе (Ba,Sr)TiO 3
	На основе соединений (Ba,Sr)/(Ti,Sn)O 3 , легированных цезием

На рис. 3.3 показана система обозначения терморезисторов, выпускаемых отечественными фирмами. Пример маркировки термисторов представлены на рис. 3.1.

Рис. 3.3. Система обозначений терморезисторов отечественных производителей.

Обозначает тип терморезистора.

обозначает номинальное сопротивление.

Третий элемент (цифры и буквы) обозначает допустимую мощность рассеяния в ваттах.

Четвертый элемент обозначает документ на поставку, в котором оговариваются дополнительные параметры (коэффициент температурной чувствительности, коэффициент рассеяния, ТКС и постоянную времени).

Система обозначений варисторов

Обычно маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о варисторе. Во всех случаях обязательным показателем является классификационное напряжение (и/или) классификационный ток. Примеры обозначений различных типов варисторов приведены на рис. 3.5.

В основу условных обозначений варисторов положен буквенно-цифровой код, которым обозначаются тип и значения основных параметров (классификационное напряжение или ток и вариант конструктивного оформления).

Рис. 3.5. Система обозначений варисторов отечественных производителей

Первый элемент (буквы и цифры) обозначает вид (подкласс) варисторов.

Второй элемент (цифры и буквы) обозначает классификационное напряжение.

Третий элемент (цифры) обозначает допустимые отклонения.

Четвертый элемент (цифры) обозначает температурный коэффициент напряжения.

Пятый элемент (цифры) обозначает документ на поставку, в котором оговариваются дополнительные параметры.

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.

Терморезистор

— полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводникового материала от температуры.

Главный параметр терморезистора это большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов)- то есть его сопротивление очень сильно зависит от температуры и может изменяться в десятки а то и сотни раз.

Достоинства терморезисторов — простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, относительно невысокая долговременная стабильность характеристик.

Основная область применения терморезисторов это температурные датчики в различных устройствах или защитные функции (при большом токе через него происходит разогрев и изменение сопротивления)

Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в пределах от 1–10 мкм до 1–2 см.

Основными параметрами терморезистора являются: номинальное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния.

Терморезисторы по своим рабочим параметрам делятся на две категории:

1. При нагреве сопротивление уменьшается. Такие терморезисторы называют термистор или NTC-термисторы (Negative temperature coefficient).
2. При нагреве сопротивление увеличивается. Такие терморезисторы называют позистор или PTC-термисторы (Positive temperature coefficient). Они применяются в системе размагничивания кинескоп телевизоров

Обозначение терморезисторов на схеме

На схеме терморезисторы (не важно термистор это или позистор) обозначается так:

Терморезисторы бывают низкотемпературные (рассчитанные на работу при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (170–510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Кроме того, существуют терморезисторы, предназначенные для работы при 4,2 К и ниже и при 900–1300 К. Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы с ТКС от −2,4 до −8,4 %/К и номинальным сопротивлением 1–10 6 Ом.

Изготовляются также терморезисторы специальной конструкции — с косвенным подогревом. В таких терморезисторах имеется подогревная обмотка, изолированная от полупроводникового резистивного элемента (если при этом мощность, выделяющаяся в резистивном элементе, мала, то тепловой режим терморезистора определяется температурой подогревателя, то есть током в нём). Таким образом, появляется возможность изменять состояние терморезистора, не меняя ток через него. Такой терморезистор используется в качестве переменного резистора, управляемого электрически на расстоянии.

Обычно маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о терморезисторе. Во всех случаях обязательным показателем является номинальное сопротивление, для обозначения которого используется буквенно-цифровая маркировка см. рис. 3.1 Цветовая маркировка NTC термисторов осуществляется точками либо полосами. Значения маркировочных цветов приведены на цветном рис. 3.2.

Рис. 3.1. Сведения о маркировке нелинейных резисторов

Р

ис. 3.2. Сведения о цветовой маркировкеNTC термисторов.

Система обозначений термисторов

В основу условных обозначений терморезисторов положен буквенно-цифровой (или цифровой) код, которым обозначают тип и значения основных и дополнительных параметров, конструктивное исполнение и вид упаковки.

До введения новых стандартов на специальные резисторы в основу обозначения терморезисторов входил состав материала, из которого изготавливался термочувствительный элемент: КМТ – кобальто-марганцевые, ММТ – медно-марганцевые и т.

д. Позднее, названия нелинейных термозависимых сопротивлений (терморезисторов) начинались с букв «СТ» (табл. 3.1).

Таблица 3.1.

Обозначения терморезисторов

Окончание табл. 3.1.

	Материал терморезистора
	На основе никель-кобальто-марганцевых сплавов
	На основе BaTiO 3
	На основе легированных твердых растворов Ba(Ti,Sn)O 3
	На основе легированных специальных твердых растворов
	На основе VO 2 и ряда поликристаллических твердых растворов
	На основе VO 2
	На основе (Ba,Sr)TiO 3
	На основе соединений (Ba,Sr)/(Ti,Sn)O 3 , легированных цезием

На рис. 3.3 показана система обозначения терморезисторов, выпускаемых отечественными фирмами. Пример маркировки термисторов представлены на рис. 3.1.

Рис. 3.3. Система обозначений терморезисторов отечественных производителей.

Обозначает тип терморезистора.

обозначает номинальное сопротивление.

Третий элемент (цифры и буквы) обозначает допустимую мощность рассеяния в ваттах.

Четвертый элемент обозначает документ на поставку, в котором оговариваются дополнительные параметры (коэффициент температурной чувствительности, коэффициент рассеяния, ТКС и постоянную времени).

Система обозначений варисторов

Обычно маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о варисторе. Во всех случаях обязательным показателем является классификационное напряжение (и/или) классификационный ток. Примеры обозначений различных типов варисторов приведены на рис. 3.5.

В основу условных обозначений варисторов положен буквенно-цифровой код, которым обозначаются тип и значения основных параметров (классификационное напряжение или ток и вариант конструктивного оформления).

Рис. 3.5. Система обозначений варисторов отечественных производителей

Первый элемент (буквы и цифры) обозначает вид (подкласс) варисторов.

Второй элемент (цифры и буквы) обозначает классификационное напряжение.

Третий элемент (цифры) обозначает допустимые отклонения.

Четвертый элемент (цифры) обозначает температурный коэффициент напряжения.

Пятый элемент (цифры) обозначает документ на поставку, в котором оговариваются дополнительные параметры.

Процесс производства термистора

NTC — информация о термисторе

 

Входной контроль

Все сырьевые материалы после получения проверяются на соответствие их физическим и электрическим характеристикам. Уникальный идентификационный номер назначается и используется для отслеживания партии.

Сырьевая смесь

NTC Производство термисторов начинается с точного смешивания сырья с раствором органического связующего. Это сырье представляет собой порошкообразные оксиды переходных металлов, такие как оксиды марганца, никеля, кобальта и меди. В смесь добавляются и другие стабилизаторы. Оксиды и связующие объединяются с использованием метода мокрого процесса, называемого шаровой мельницей. В процессе шаровой мельницы материалы смешиваются, а размер частиц оксидных порошков уменьшается. Готовая однородная смесь имеет консистенцию густой кашицы. Точный состав различных оксидов металлов и стабилизаторов определяет термостойкость и удельное сопротивление обожженного керамического компонента.

Tape Cast

«Жидкость» распределяется по движущемуся пластиковому несущему листу с использованием ракельной техники. Точная толщина материала регулируется путем регулировки высоты ракеля над пластиковым несущим листом, скорости несущего листа и регулировки вязкости суспензии. Литой материал высушивается, когда его проводят через длинную туннельную печь при повышенных температурах на плоской литейной ленте. Полученная «зеленая» лента пластична и легко формуется. Затем лента подвергается проверке качества и анализу. Эта термисторная лента отливается в широком диапазоне толщин от 0,001 дюйма до более 0,100 дюйма в зависимости от спецификации конкретного компонента.

Формование вафель

Теперь литая лента готова для формирования вафель. Когда нужен тонкий материал, ленту просто разрезают на квадратики. Для более толстых пластин лента разрезается на квадраты, которые затем укладываются друг на друга. Эти сложенные пластины затем ламинируют друг с другом. Это позволяет нам производить пластины практически любой требуемой толщины. Затем пластины проходят дополнительную проверку качества для обеспечения высокой однородности и качества. Затем пластины подвергают циклу выгорания связующего. Этот процесс удаляет большую часть органических связующих из пластины. Во время цикла выгорания связующего поддерживается точный контроль времени/температуры, чтобы предотвратить неблагоприятные физические нагрузки на термисторные пластины.

Агломерат

Пластины нагреваются до очень высоких температур в окислительной атмосфере. При этих высоких температурах оксиды реагируют друг с другом и сплавляются вместе, образуя шпинельную керамическую матрицу. В процессе спекания материал уплотняется до заданной степени, и границы зерен керамики могут расти. В процессе спекания поддерживается точный температурный профиль, чтобы избежать разрушения пластин и обеспечить производство готовой керамики, способной производить компоненты с однородными электрическими характеристиками. После спекания пластины снова подвергаются контролю качества, а их электрические и физические характеристики документируются.

Электрод

Омический контакт с керамической пластиной достигается с использованием толстопленочного электродного материала. Материал обычно представляет собой серебро, палладий-серебро, золото или платину в зависимости от применения. Электродный материал состоит из смеси металла, стекла и различных растворителей и наносится на две противоположные поверхности пластины или чипа трафаретной печатью, распылением или кистью. Электродный материал обжигают на керамике в толстопленочной ленточной печи, и между керамикой и электродом образуется электрическое соединение и механическая связь. Затем металлизированные пластины проверяются, и их характеристики документируются. Точный контроль во время электродного процесса гарантирует, что компоненты, изготовленные из пластин, будут иметь исключительную долгосрочную надежность.

Кубики

Электродные термисторные пластины нарезаются на мелкие кусочки с помощью высокоскоростных полупроводниковых пил. В пилах используются алмазные диски, и они способны производить большое количество чрезвычайно однородных штампов. Полученные чипы термистора могут иметь площадь от 0,010 до более 1000 квадратных дюймов. Различия в размерах чипов в группе нарезанных кубиками термисторных чипов практически неизмеримы. Типичная пластина термистора может дать тысячи чипов термистора. После нарезки чипы очищают и проверяют на размерные и электрические характеристики. Электрическая проверка включает в себя проверку номинального значения сопротивления, характеристик сопротивление-температура, выход продукции и определение приемлемости партии для конкретного применения. Сопротивление и сопротивление-температура измеряются с помощью прецизионных температурных бань, регулируемых с точностью до 0,001° Цельсия. Все испытательное оборудование U.S. Sensor Corp.®, приобретенное Littelfuse в 2017 году, регулярно калибруется и соответствует требованиям N.I.S.T. Кроме того, Littelfuse поддерживает первичные стандарты температуры и сопротивления.

Испытание на сопротивление

Все термисторы проверяются на надлежащее значение сопротивления, обычно 25°C. Обычно чипы тестируются автоматически, но их также можно тестировать вручную в зависимости от произведенного количества и спецификации. Автоматические устройства обработки чипов связаны с оборудованием для проверки сопротивления и компьютерами, которые программируются оператором для размещения чипов в различные ячейки в зависимости от их значения сопротивления. Каждый автоматический обработчик стружки способен тестировать до 9000 деталей в час с исключительной точностью. В дополнение к сортировщикам стружки у Littelfuse есть несколько автоматических манипуляторов выводных компонентов, которые способны сортировать готовые термисторы по одиннадцати ячейкам. Автоматические сортировщики обеспечивают повышение качества продукции, а также сокращение сроков выполнения заказов и снижение затрат.

Крепление для подводящих проводов

В некоторых случаях термисторы продаются в виде микросхем и не требуют подводящих проводов, однако в большинстве случаев подводящие провода необходимы. Микросхемы термисторов прикрепляются к выводным проводам либо пайкой, либо прижимным контактом в корпусе диодного типа. В процессе пайки чипы термисторов нагружаются на выводные рамки, которые опираются на натяжение пружины проводов, чтобы удерживать чип во время процесса пайки. Затем сборку погружают в ванну с расплавленным припоем и извлекают. Скорость погружения и время выдержки точно контролируются, чтобы термистор не подвергался чрезмерному тепловому удару. Также используются специальные флюсы для повышения эффективности пайки без повреждения микросхемы термистора. Припой прилипает к электроду чипа и к подводящему проводу, тем самым обеспечивая прочное соединение провода с чипом. Для термисторов в корпусе диодного типа «DO-35» чип термистора удерживается между двумя выводными проводами в осевом направлении. Стеклянный рукав помещается вокруг сборки, и сборка нагревается до повышенной температуры, при которой стеклянная втулка плавится вокруг микросхемы термистора и прилегает к выводным проводам. Как и в диодной конструкции, давление, которое стекло оказывает на сборку, обеспечивает необходимый контакт между выводами и чипом термистора.

Провода, используемые в термисторах, обычно изготовлены из меди, никеля или сплава и обычно покрыты оловом или припоем. Материал подводящего провода из сплава с низкой теплопроводностью может использоваться в определенных приложениях, требующих термической изоляции термистора от подводящего провода. В большинстве приложений это позволяет термистору быстрее реагировать на изменения температуры. После крепления проверяется соединение между выводным проводом и чипом. Прочный интерфейс припоя помогает гарантировать долгосрочную надежность готового термистора.

Инкапсуляция

Для защиты термистора от рабочей атмосферы, влажности, химического воздействия и контактной коррозии термистор с выводами часто покрывают защитным конформным покрытием. Герметик обычно представляет собой эпоксидную смолу с высокой теплопроводностью. Другие герметики включают силикон, керамический цемент, лак, уретан и термоусадочную оболочку. Герметик также помогает обеспечить хорошую механическую целостность устройства. При выборе герметизирующего материала учитывают тепловую реакцию термистора. В приложениях, где важна быстрая тепловая реакция, используется тонкий слой герметика с высокой теплопроводностью. Если защита окружающей среды более важна, может быть выбран другой герметик. Герметики, такие как эпоксидная смола, силикон, керамический цемент, лак и уретан, обычно наносятся методом погружения, и материал либо оставляют для отверждения при комнатной температуре, либо помещают в печь при повышенной температуре. На протяжении всего процесса используется точный контроль времени, температуры и вязкости, чтобы гарантировать, что не образуются точечные отверстия или другие деформации.

Заделка

Термисторы часто поставляются с клеммами, прикрепленными к концам подводящих проводов. Перед установкой клемм изоляция на подводящих проводах зачищается соответствующим образом, чтобы соответствовать указанной клемме. Эти клеммы прикрепляются к токоведущим проводам с помощью специальных приспособлений для нанесения. Впоследствии клеммы могут быть вставлены в пластиковые или металлические корпуса перед отправкой заказчику.

Датчик в сборе

В целях защиты окружающей среды или для механических целей термисторы часто залиты в корпуса зондов. Эти корпуса могут быть изготовлены из таких материалов, как эпоксидная смола, винил, нержавеющая сталь, алюминий, латунь и пластик. В дополнение к подходящему механическому креплению термисторного элемента корпус защищает его от окружающей среды, которой он будет подвергаться. Правильный выбор подводящего провода, материала изоляции подводящего провода и герметика обеспечит удовлетворительное уплотнение между термистором и внешней средой.

Маркировка

Готовый термистор можно пометить для облегчения идентификации. Это может быть как простая цветная точка, так и более сложная, например код даты и номер детали. В некоторых случаях в материал покрытия корпуса термистора может быть добавлен краситель для получения определенного цвета. Цветная точка обычно добавляется к корпусу термистора с использованием процесса погружения. Маркировка, требующая буквенно-цифровых символов, производится с помощью маркировочной машины. Эта машина просто помечает деталь перманентными чернилами. Краска отверждается при повышенной температуре.

Окончательная проверка

Все выполненные заказы проверяются на наличие физических и электрических дефектов на основе «Нулевого дефекта». Все параметры проверяются и документируются перед отгрузкой продукции.

Упаковать и отправить

Все термисторы и узлы тщательно упакованы и снабжены этикеткой со штрих-кодом, содержащей как минимум следующую информацию:

1. Номер детали Littelfuse 
2. Номер детали заказчика
3. Заказ клиента на поставку №
4. Дата отгрузки
5. Количество
6. Заказ на продажу Littelfuse №

Термисторы для печатных плат NTC в качестве датчиков температуры | Проекты

Во введении к этой серии мы начали работу по тестированию всех доступных типов температуры, создав набор шаблонов проектов: один для аналоговых датчиков и один для цифровых датчиков. Вы можете найти эти шаблоны и реализации датчиков для этих термисторов NTC на GitHub. Как всегда, эти проекты с открытым исходным кодом выпущены под лицензией MIT, что позволяет вам использовать их с очень небольшими ограничениями.

В этой статье мы начнем с нашего первого типа датчика температуры, термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Термисторы NTC, вероятно, являются наиболее часто используемым классом датчиков температуры, поскольку они дешевы, просты в использовании и, несмотря на то, что не являются невероятно точными, достаточно точны для большинства приложений.

Если вы хотите приобрести термисторы NTC, зайдите в Octopart и посмотрите, что есть в наличии у вашего любимого дистрибьютора. Вы также можете найти полный спектр термисторов NTC и многие десятки тысяч других компонентов и датчиков в моей Celestial Altium Library, крупнейшей библиотеке с открытым исходным кодом для Altium Designer®.

В этой серии мы рассмотрим широкий спектр датчиков температуры , , расскажем об их преимуществах и недостатках, а также об общих реализациях/топологиях для их реализации. В эту серию входят:

• Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
• Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)
• Датчики температуры сопротивления (RTD)
• ИС аналогового датчика температуры
• ИС цифрового датчика температуры
• Термопары

Несмотря на то, что я только что сказал о термисторах, они не очень точны, они широко используются. Большинству приложений не требуется точность температуры выше нескольких градусов Цельсия. При встроенной базовой тепловой защите или тепловой компенсации термисторы PTC или NTC достаточно хороши. Большинство 3D-принтеров используют термисторы для обогреваемых столов и горячих концов, поэтому вам необходимо откалибровать настройки температуры нити накала для каждого принтера. Для меня, печатающего один и тот же материал тремя разными хотэндами, я получаю три температуры в диапазоне почти 10 °C. Температурные датчики PTC или NTC очень дешевы в использовании, что является фантастическим для недорогих устройств, особенно когда вы можете либо калибровать датчик в цепи во время производства, либо это может сделать пользователь.

Источник: Методы снижения погрешности линеаризации термисторов, требования к памяти и питанию в широком диапазоне рабочих температур

Стоимость термисторов компенсируется дополнительными инженерными усилиями по получению точных измерений температуры, особенно в широком диапазоне температур. Это делает их очень хорошими для приложений защиты, где приемлемо общее представление о температуре. В большинстве литий-ионных аккумуляторных батарей используется термистор NTC 10k, который отключает зарядку, если элементы становятся слишком горячими, чтобы предотвратить катастрофический сбой.

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор NTC представляет собой резистор, сопротивление которого падает при повышении температуры. Это позволяет типичным методам измерения сопротивления в цепи рассчитать температуру резистора. К сожалению, изменение температуры нелинейно, что означает, что вы не можете напрямую измерить изменение температуры по изменению сопротивления. Многие производители предоставляют кривую сопротивление-температура и, возможно, даже формулу для расчета температуры по сопротивлению, что означает, что микроконтроллер может использоваться для получения достаточно точных измерений. Допустим, производитель не предоставляет эту информацию. В этом случае вы можете использовать точный датчик температуры или климатическую камеру для измерения датчика в определенных заданных точках, чтобы самостоятельно определить формулу.

В этом проекте мы рассмотрим два разных термистора NTC и несколько вариантов их реализации. Это термисторы с жесткими допусками, но они все же не слишком дороги по сравнению с другими термисторами с более низкими допусками.

Оба компонента предназначены для поверхностного монтажа; тем не менее, сквозные компоненты легко доступны. Обычным применением компонентов сквозного отверстия является их пайка на конце пары проводов для дистанционного зондирования. Если вы хотите протестировать термистор на проводе, не тратя много денег, ищите датчики температуры для 3D-принтеров, обычно это термистор 10К. Однако в некоторых принтерах вместо них используются термисторы на 100К.

Деталь	НКП03ВФ104Ф05РЛ	НКП15Сх203Ф03РК
Мин. температура измерения	-40°С	-40°С
Максимальная температура измерения	+125°С	+125°С
Диапазон чувствительности	Местный	Местный
Стойкость при 25°C	100 кОм	10 кОм
Допуск сопротивления	1%	1%
Допуск значения B	1%	1%
Рабочая температура	от -40 °C до +125 °C	от -40 °C до +125 °C
В0/50	—	—
В15/75	4250К	3380К
В25/75	—	—
В25/85	4311К	3434К
Б25/100	4334К	3455К
Максимальная мощность (мВт)	100 мВт	100 мВт
Производитель	Мурата	Мурата
Пакет	0201	0402

Диапазон температур срабатывания термисторов является преимуществом по сравнению с некоторыми датчиками, которые мы рассмотрим позже. Диапазон чувствительности покрывает весь рабочий диапазон датчика, что позволяет использовать его в самых разных приложениях. Поскольку термисторы настолько просты, вы можете использовать их далеко за пределами этих номинальных диапазонов, если ваш припой не превратится в расплавленное состояние или тепловое сжатие не повредит устройство.

Основное различие между двумя датчиками, кроме размера упаковки, заключается в сопротивлении при 25 °C. У нас есть термистор NTC 100k и 10k, которые являются наиболее часто используемыми значениями.

Спецификации для этих двух датчиков выглядят довольно линейно, пока вы не поймете, что ось сопротивления логарифмическая. В линейной шкале, как на графике ниже, мы видим, что сопротивление далеко от линейного при непосредственном считывании.

Источник: Термисторы/Измерение температуры с помощью термисторов NTC

Мы можем поместить резистор, который соответствует сопротивлению термистора, в центре интересующего температурного диапазона параллельно термистору, чтобы сделать небольшой участок кривой более линейным. Это может упростить расчет и калибровку в линейном температурном диапазоне. Предположим, у вас есть возможность измерить полный профиль термистора, чтобы рассчитать значения для формулы термистора, или производитель достаточно любезен, чтобы предоставить их в таблице данных. В этом случае вы можете сэкономить резистор и по-прежнему получать точные измерения во всем диапазоне.

Источник: Термисторы/Измерение температуры с помощью термисторов NTC

Применение термистора NTC: Делитель напряжения

Самый простой способ измерения температуры — с помощью делителя напряжения. Вы можете использовать термистор как в верхней, так и в нижней части делителя напряжения. Если вы используете термистор в качестве «верхней» ветви делителя потенциала, напряжение будет увеличиваться по мере увеличения температуры. Если вы используете термистор в качестве нижнего плеча делителя напряжения, то напряжение будет уменьшаться при повышении температуры.

Любой метод допустим. Однако я бы предложил попробовать уменьшить ток через делитель, чтобы предотвратить самонагрев термистора. В зависимости от значения термистора NTC и требований, вы можете оптимизировать реализацию, изменив топологию.

В своей реализации я использую простой делитель, который не оптимизирован для какого-либо конкретного диапазона температур, используя верхний делитель, который соответствует сопротивлению термистора при 25 °C. При 25 °C следует ожидать половину входного напряжения. Предположим, вы строите таким образом датчик температуры. В этом случае вы должны иметь представление о диапазоне температур, с которым вы работаете, и оптимизировать сопротивление и топологию, чтобы обеспечить максимально широкий диапазон напряжения, чтобы иметь возможность более точного измерения температуры.

Обратите внимание, что по мере повышения температуры сопротивление термистора NTC уменьшается. Это означает, что большая часть мощности будет падать на эталонном резисторе, так как на нем больше падение напряжения. Это также помогает предотвратить самонагрев и является хорошей стратегией, если мы хотим измерить температуру выше температуры окружающей среды.

Компоновка печатной платы

Для создания печатной платы мы будем использовать шаблон проекта карты датчика температуры, который мы создали в предыдущей статье этой серии. Шаблон также доступен на GitHub, если вы хотите использовать его для своих собственных датчиков.

Вы можете заметить, что имена досок такие же, как и в шаблоне проекта. Это не упростит управление потенциально десятками этих плат, если все они будут иметь одинаковые имена файлов схем и печатных плат!

Я спросил своего друга Давиде Бортолами, есть ли у него способ переименовать файлы в проекте Altium, так как моя практика заключалась в том, чтобы удалить файл из проекта — переименовать его, а затем снова добавить в проект. Мой способ был довольно неуклюжим, поэтому Давиде сразу же предложил Диспетчер хранилища для переименования файлов. Вы можете найти диспетчер хранилища под кнопкой панелей в правом нижнем углу Altium.

Диспетчер хранилища работает нормально, даже если у вас нет текущего проекта в репозитории с контролем версий. Все, что нам нужно сделать, это щелкнуть правой кнопкой мыши на схеме или плате и выбрать «Переименовать» (или нажать F2).

Это гораздо более элегантное решение, чем метод, который я обычно использовал.

Затем мы добавляем одну из приведенных выше реализаций на лист схемы. Единственное изменение, которое необходимо внести в шаблонные разделы схемы, — это подключить аналоговый выход датчика к краевому разъему платы.

Поскольку эти схемы несимметричные, а не дифференциальные, мы можем соединить отрицательную сторону пары с землей, а положительная сторона получит выходной сигнал от подключенного к ней делителя напряжения. Затем все, что нам нужно сделать, это обновить плату, чтобы добавить новые компоненты.

Работая над платой, я также заполняю таблицу аналоговых каналов, которую мы поместили в шаблон, чтобы определить, какой канал использует конкретная сенсорная карта. Это должно снизить вероятность добавления двух датчиков, использующих один и тот же канал, в один стек.

Платы для них, конечно, невероятно просты, на каждую плату добавлено всего два компонента. Я мог бы разместить оба датчика на одной плате, но я хочу оставить по одному датчику на плату. Благодаря тому, что каждая реализация датчика изолирована от своей собственной печатной платы, ни один датчик не будет влиять на результаты любого другого, поскольку они используют общую плату.

Плата термистора 100k NTC практически идентична компонентам резистора и термистора. Шаблон проекта упрощает работу по созданию серии очень похожих печатных плат.

Реализация NTC: добавление параллельного резистора

Как упоминалось выше, мы можем добавить резистор параллельно термистору NTC в нашем делителе напряжения. Это поможет линеаризовать часть делителя напряжения. Наличие линейного вывода для интересующего диапазона температур может быть полезным, если вы не можете запустить алгоритм на собранных данных для преобразования значения в точную температуру. Это также может быть полезно, если у вас нет средств для точного сбора необходимых данных для определения значений алгоритма. Для линейного участка температурного диапазона потребуется показание напряжения, которое можно интерпретировать напрямую как дифференциальную температуру.

Для этой реализации я просто добавляю параллельный резистор, который линеаризует термистор около 25 °C. Ваша реализация должна соответствовать сопротивлению термистора NTC в центральной точке диапазона температур, который вы пытаетесь измерить.

Для этой реализации я поместил два резистора 10K 0603 вместе, так как не ожидаю заметной разницы в физическом положении параллельного резистора по отношению к термистору. Если бы у нас были достаточно точные приборы, мы, вероятно, могли бы почувствовать некоторое тепло от параллельного резистора, нагревающего термистор, если бы они были близко друг к другу. Тем не менее, это было бы настолько ничтожно маленькое количество, что оно не имело бы никакого значения для любого реального приложения.

Реализация NTC: добавление повторителя напряжения

Для повышения стабильности схемы мы также можем использовать операционный усилитель в качестве повторителя напряжения. Это также может дать нам дополнительную точность в зависимости от того, как реализован вывод, измеряющий напряжение. Микроконтроллер или выделенный АЦП будут иметь некоторое сопротивление на землю, которое обычно очень велико, но они все равно будут действовать как параллельный резистор для нашего делителя напряжения. Используя операционный усилитель с буфером/повторителем напряжения, мы можем изолировать вывод микроконтроллера от делителя напряжения.

Для этой схемы я использую относительно недорогой буферный усилитель. Инструментальный усилитель стоил бы примерно столько же. Стоит отметить, что некоторые из аналоговых и цифровых датчиков, которые мы рассмотрим позже, стоят меньше, чем просто буферный усилитель, и имеют большую точность и линейность, чем термисторы с положительным или отрицательным температурным коэффициентом. Таким образом, хотя эта схема должна обеспечивать более точное считывание, она, вероятно, не будет иметь особого смысла в реальной реализации устройства, если только вы не считываете показания термистора с внешнего устройства/машины, где вы не можете заменить чувствительный элемент.

Вы также можете использовать для этого операционный усилитель общего назначения с меньшими затратами. Буферные усилители имеют коэффициент усиления, равный единице, поэтому не требуют подключения обратной связи и, что более важно, имеют исключительно высокий входной и выходной импеданс. Этот высокий импеданс по сравнению с обычным операционным усилителем обеспечивает большую точность при считывании показаний делителя напряжения, такого как этот. При этом такой буферный усилитель является огромным излишеством для термистора NTC, поскольку он более чем способен обрабатывать гигагерцовые сигналы.

Печатная плата повторителя напряжения выполнена в том же общем стиле, что и остальные, с буферным усилителем и резистором делителя на противоположной стороне терморазрыва. Опять же, я бы не ожидал, что будет какое-то измеримое тепло от буферного усилителя, передаваемого на термистор, если они будут помещены вместе. Эта конструкция продолжает тему сохранения только чувствительного элемента внутри области теплового разрыва, поэтому все наши измерения будут согласованными и не будут искажены другими компонентами поблизости.