热敏电阻低成本温度传感器

市场上最常见的温度传感器之一是热敏电阻,它是“热敏电阻”的缩写版本。 热敏电阻是非常坚固耐用的低成本传感器。 热敏电阻是要求高灵敏度和高精度应用的首选温度传感器。 由于其对温度的非线性响应,热敏电阻受限于小型工作温度范围应用。

施工

热敏电阻是两种由烧结金属氧化物制成的导线组件,可用于多种封装类型以支持各种应用。 最常见的热敏电阻封装是一根直径为0.5至5毫米的小玻璃珠,带有两根导线。 热敏电阻也可用于表面贴装封装,光盘,并嵌入管状金属探头中。 玻璃珠热敏电阻非常坚固耐用,最常见的故障模式是损坏两根引线。 但是,对于要求更高强度的应用,金属管探头型热敏电阻提供更好的保护。

优点

热敏电阻有几个优点,包括准确性,灵敏度,稳定性,快速响应时间,简单的电子元件以及低成本。 与热敏电阻接口的电路可以像上拉电阻一样简单,并测量热敏电阻两端的电压。 然而,热敏电阻对温度的响应是非常非线性的,并且除非使用线性化电路或其他补偿技术,否则它们通常被调谐到小的温度范围,这将其精度限制在小窗口。 非线性响应确实使热敏电阻对温度变化非常敏感。 此外,热敏电阻体积小,重量轻,可以使热敏电阻对温度变化作出快速响应。

行为

热敏电阻可提供负温度系数或正温度系数(NTC或PTC)。 随着温度的升高,具有负温度系数的热敏电阻的电阻变得更小,而具有正温度系数的热敏电阻随着温度的升高而变大。 PTC热敏电阻通常与电流浪涌可能导致损坏的元件串联使用。 作为电阻元件,当电流流过它们时,热敏电阻会产生热量,从而导致电阻的变化。 由于热敏电阻需要使用电流源或电压源,因此使用热敏电阻时,自发热引起的电阻变化是不可避免的现实。 在大多数情况下,自热效应最小,只有在需要高精度时才需要补偿。

操作模式

除了典型的电阻与温度工作模式之外,热敏电阻还有两种工作模式 。 电压与电流模式使用热敏电阻器处于自发热稳定状态。 这种模式通常用于流量计,流过热敏电阻的流体流量的变化会导致热敏电阻耗散的功率,其电阻以及电流或电压的变化,这取决于它如何被驱动。 热敏电阻也可以在热敏电阻承受电流的电流随时间模式下工作。 电流将导致热敏电阻自热,在NTC热敏电阻的情况下增加电阻,并保护电路不受高电压尖峰的影响。 或者,可以使用同一应用中的PTC热敏电阻来防止大电流浪涌。

应用

热敏电阻具有广泛的应用范围,最常见的是直接温度感应和浪涌抑制。 NTC和PTC热敏电阻的特性适用于以下应用:

线性化

由于热敏电阻的非线性响应,通常需要线性化电路来在一系列温度范围内提供良好的精度。 对热敏电阻温度的非线性电阻响应由Steinhart-Hart方程给出,该方程对温度曲线拟合提供良好的抗性。 但是,除非使用高分辨率模数转换,否则非线性特性会导致实际精度不高。 使用热敏电阻对并联,串联或并联和串联电阻进行简单的硬件线性化,可以大大提高热敏电阻响应的线性度,并以某种精度为代价扩展热敏电阻的工作温度窗口。 应选择线性化电路中使用的电阻值,以使温度窗口居中以获得最大有效性。