Терморезисторы: обзор конструкции, видов и технических параметров, обозначение на схемах

Терморезисторы представляют собой один из типов устройств, используемых в электронике и автоматизации, предназначенных для измерения и регулирования температуры. Они характеризуются изменением сопротивления при изменении температуры окружающей среды. В данной статье рассмотрим конструкцию терморезисторов, их разновидности и основные технические параметры, а также обозначение на схемах.

Основной элемент терморезистора — это проводник с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС). Его сопротивление увеличивается с ростом температуры. Терморезисторы могут быть изготовлены из различных материалов, таких как платина, никель или марганец. Конструкция терморезистора может быть представлена в виде диска, трубки, пластины или проволоки.

Существует несколько разновидностей терморезисторов, различающихся по применяемым материалам и областям применения. Например, платиновые терморезисторы обладают высокой точностью измерения и широким диапазоном рабочих температур. Никелевые терморезисторы широко применяются в электротехнике и имеют низкую стоимость.

Также существуют изоляционные терморезисторы, которые обеспечивают высокую степень изоляции и защиты от внешних воздействий. Эти терморезисторы имеют покрытие, обеспечивающее герметичность и устойчивость к агрессивным средам.

При выборе терморезистора для конкретного применения необходимо учитывать такие технические параметры, как предельное рабочее напряжение, предельную рабочую температуру, допустимую погрешность измерения. Правильное обозначение терморезисторов на схемах имеет большое значение для понимания их функционального назначения.

В данной статье мы рассмотрели основные аспекты терморезисторов: их конструкцию, разновидности, технические параметры и обозначение на схемах. Знание этих аспектов сделает выбор и использование терморезисторов более эффективным и обеспечит точные и надежные измерения температуры в различных сферах применения.

Содержание

Терморезисторы

Терморезисторы — это полупроводниковые элементы, чье сопротивление изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Такие элементы широко используются в различных электронных устройствах для измерения и регулирования температуры.

Конструкция терморезистора обычно состоит из полупроводникового материала, такого как никель, платина или титан, который имеет уникальные терморезистивные свойства. Этот материал внедряется в специальный корпус, обычно с двумя выводами для подключения к электрической схеме.

Виды терморезисторов:

Положительный температурный коэффициент (ПТК) — сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Наиболее распространенные материалы для ПТК-терморезисторов — никель и платина.
Отрицательный температурный коэффициент (ОТК) — сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Наиболее известным материалом для ОТК-терморезисторов является термисторы, которые обычно изготавливаются из оксида металла или полупроводниковых материалов.

Технические параметры терморезистора, которые обычно указываются в его характеристиках, включают:

Номинальное сопротивление — сопротивление терморезистора при определенной температуре (обычно 25°C).
Температурный коэффициент — отношение изменения сопротивления к изменению температуры.
Диапазон рабочих температур — минимальная и максимальная температура, в которых терморезистор может надежно функционировать.
Точность измерений — отклонение измеренных значений температуры от действительной.

Терморезисторы обозначаются на электрических схемах специальными символами, которые позволяют легко распознать их. Обычно используются символы сопротивления с зигзагом или с двойным зигзагом.

Конструкция терморезисторов

Терморезистор – это электрический компонент, который обладает изменяющимся с температурой сопротивлением. Конструкция терморезисторов может быть различной, но в основе обычно лежит использование материалов с термисторными свойствами.

Термоэлементы – это основной элемент конструкции терморезисторов. Они могут быть выполнены из различных материалов, таких как металлы (платина, никель-хром), полупроводники (например, термисторы на основе оксида марганца) или полимерные материалы.

Термоэлементы обычно имеют длинную и тонкую форму, чтобы обеспечить быстрое и равномерное реагирование на изменение температуры. Они могут быть выполнены в виде провода или пленки.

Основа – это часть конструкции терморезисторов, на которой располагаются термоэлементы. Она может быть изготовлена из керамики или пластика, чтобы обеспечить надежную фиксацию и изоляцию термоэлементов.

Оболочка – это защитная оболочка, которая окружает терморезистор и защищает его от воздействия внешней среды. Оболочка может быть изготовлена из металла или пластика в зависимости от требований к прочности и защите от влаги или химических веществ.

Конструкция терморезисторов может также включать дополнительные элементы, такие как выводы для подключения к электрической цепи или специальные покрытия для улучшения теплоотвода или защиты от внешних воздействий.

В целом, конструкция терморезисторов может быть разнообразной и зависит от требований конкретного применения. Однако, все терморезисторы имеют общую цель – измерение или контроль температуры в различных системах и устройствах.

Общая информация о конструкции

Терморезисторы – это электронные компоненты, предназначенные для измерения и регулирования температуры. Они вырабатываются с использованием специальных материалов, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Основными элементами терморезистора являются термочувствительный элемент и выводные контакты. Термочувствительный элемент – это специальный материал (например, металлическая проволока или полупроводниковый материал), который изменяет свое сопротивление при изменении температуры.

Терморезисторы могут быть изготовлены в различных формах. Наиболее распространенные типы терморезисторов:

Проволочные терморезисторы – имеют вид тонкой проволочки, сделанной из специального термочувствительного материала. Обладают высокой точностью измерения и широким диапазоном рабочих температур.
Пленочные терморезисторы – изготавливаются путем нанесения термочувствительного материала на плоскую поверхность. Обладают небольшой точностью и могут быть использованы в узких диапазонах температур.
Керамические терморезисторы – имеют форму керамического стержня или пластины. Обладают высокой стабильностью и могут работать при очень высоких температурах.

Конструкция терморезистора также включает в себя выводные контакты, которые предназначены для подключения к электрической схеме. Обычно контакты сделаны из металла, который обладает хорошей проводимостью электрического тока. Расположение контактов может быть различным в зависимости от типа и формы терморезистора.

Виды терморезисторов по конструкции

Терморезисторы по конструкции делятся на несколько основных видов:

Биполярные терморезисторы — имеют два контакта, причем противоположной полярности. Они обладают линейным изменением сопротивления относительно температуры.
Унисаровские терморезисторы — имеют один контакт и соединение с основной массой. Их преимуществом является возможность одновременного использования их в качестве датчиков температуры и защитных механизмов.
Влагозащищенные терморезисторы — используются в условиях повышенной влажности или при работе в жидкостях. Они способны выдерживать воздействие влаги без потери своих технических характеристик.

Кроме того, существуют терморезисторы планарной структуры, которые представляют собой слой полупроводникового материала, нанесенного на стеклянный или керамический подложку. Такая конструкция позволяет снизить размеры терморезистора и обеспечить его высокую чувствительность.

Также стоит отметить терморезисторы силиконовой структуры, выполненные из специального силиконового материала. Они характеризуются высокой точностью, надежностью и стабильностью параметров при изменении температуры.

Сравнение различных видов терморезисторов по конструкции
Тип терморезистора	Преимущества	Недостатки
Биполярные	Линейное изменение сопротивления, простота конструкции	Ограниченный диапазон рабочих температур
Унисаровские	Компактность, возможность использования в качестве защиты	Сложность включения
Влагозащищенные	Стойкость к воздействию влаги	Более низкая чувствительность
Планарные	Малые размеры, высокая чувствительность	Изменение параметров при воздействии вибрации
Силиконовые	Высокая точность, надежность, стабильность	Высокая стоимость

Технические параметры терморезисторов

Технические параметры терморезисторов определяют их способность реагировать на изменение температуры и передавать соответствующий сигнал на электронные приборы. Важные технические параметры включают:

Номинальное сопротивление (R₀): это сопротивление терморезистора при определенной температуре (обычно 25 °C). Номинальное сопротивление может быть выражено в омах (Ω) или килоомах (кΩ).
Температурный коэффициент сопротивления (α): это отношение изменения сопротивления терморезистора к изменению его температуры. Обычно выражается в процентах или величинах, например, 0,05 Ω/°C.
Точность: описывает, насколько точно терморезистор следует номинальному значению его сопротивления. Точность измеряется в процентах или в абсолютных значениях, например, ±0,1% или ±10 Ω.
Диапазон рабочих температур: указывает на граничные значения температуры, в которых терморезистор может надежно работать. Например, -50 °C до +150 °C.
Время отклика: это время, которое требуется терморезистору для достижения нового стабильного значения сопротивления после изменения температуры. Время отклика может быть измерено в миллисекундах или микросекундах.

Знание этих технических параметров позволяет выбрать подходящий терморезистор для конкретной задачи и обеспечить надежное и точное измерение температуры.

Номинальное сопротивление

Номинальное сопротивление терморезистора – это сопротивление, которое данный терморезистор имеет при нулевой температуре. Обычно оно указывается на схеме или в технической документации для удобства использования.

Номинальное сопротивление определяется при комнатной температуре (обычно 25 °C) и имеет важное значение при расчетах и применении терморезистора в измерительных цепях.

Для различных типов терморезисторов номинальное сопротивление может быть разным. Например, стандартное номинальное сопротивление для терморезисторов PT100 – 100 Ом при 0 °C, а для терморезисторов PT1000 – 1000 Ом при 0 °C.

Информация о номинальном сопротивлении важна при подключении терморезистора к измерительной цепи. Она позволяет правильно подобрать подключаемые элементы (сопротивления, усилители и др.) для достижения необходимой точности и диапазона измерений.

Температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – это величина, которая характеризует изменение сопротивления материала при изменении температуры. Она определяется как отношение относительного изменения сопротивления к изменению температуры в процентах на градус Цельсия.

ТКС является одной из важнейших характеристик терморезисторов и определяет их способность изменять сопротивление в зависимости от температуры.

Обычно ТКС выражается в единицах ppm/°C (parts per million per degree Celsius) или в процентах на градус Цельсия (%/°C).

Существуют два типа ТКС:

Положительный ТКС – сопротивление материала увеличивается при увеличении температуры. Обычно это наблюдается у металлов.
Отрицательный ТКС – сопротивление материала уменьшается при увеличении температуры. Такой эффект является характерным для полупроводников, например, терморезисторов на основе оксида металла.

ТКС является важным параметром для выбора подходящего терморезистора в зависимости от конкретной задачи. Например, при проектировании системы управления температурой, необходимо учитывать ТКС для обеспечения точности измерения и стабильности работы.

Особенности ТКС могут быть учтены при разработке спецификаций и электрических схем, что позволит достичь требуемой точности и надежности системы.

Примеры ТКС различных материалов:
Материал	ТКС, ppm/°C
Термистор на основе никеля (Ni)	+6000 to +7000
Термистор на основе меди (Cu)	+3900 to +4300
Термистор на основе платины (Pt)	+3850 to +3950
Термистор на основе никеля-хрома (NiCr)	+4000 to +4500

Диапазон рабочих температур

Терморезисторы предназначены для работы в широком диапазоне температур в зависимости от их типа и конструкции. В общем случае, диапазон рабочих температур для терморезисторов составляет от -55°C до +125°C.

Определенные модели терморезисторов могут иметь более высокий или нижний предел рабочих температур, что зависит от их конструкции и спецификации.

Для обеспечения корректной работы в пределах заданного диапазона температур, терморезисторы обычно имеют соответствующую маркировку, указывающую на диапазон температур, в котором они работают. Также в документации к терморезисторам указывается информация о предельных температурных значениях, при которых возможно их повреждение.

При выборе терморезистора для конкретного применения, необходимо учитывать требования к рабочим температурам и пределы эксплуатации, чтобы выбрать подходящую модель терморезистора.

Обозначение терморезисторов на схемах

Терморезисторы широко используются в электронике и автоматизации для измерения и контроля температуры. Они являются пассивными элементами, сопротивление которых изменяется с изменением температуры. Для обозначения терморезисторов на схемах применяются специальные символы и обозначения.

Одним из популярных обозначений терморезисторов является символ резистора с дополнительной стрелкой. Стрелка указывает на то, что это терморезистор. Другим распространенным обозначением является символ резистора со значением температуры в градусах Цельсия (°C). В некоторых случаях на схемах используются специальные обозначения в виде букв и цифр.

Для удобства и стандартизации обозначений, существуют общепринятые маркировки терморезисторов. Они включают в себя несколько символов или букв, которые указывают на основные технические параметры терморезистора. Например, тип монтажа (SMD или проволочный), диапазон рабочих температур, точность измерения, номинальное сопротивление и др.

Ниже приведены некоторые общепринятые обозначения терморезисторов на схемах:

NTC — обозначает отрицательный температурный коэффициент (Negative Temperature Coefficient). Это означает, что сопротивление терморезистора уменьшается с увеличением температуры.
PTC — обозначает положительный температурный коэффициент (Positive Temperature Coefficient). Это означает, что сопротивление терморезистора увеличивается с увеличением температуры.
Rt — обозначает терморезистор.
Rt1k — обозначает терморезистор с номинальным сопротивлением 1 килоом.
Rt10k — обозначает терморезистор с номинальным сопротивлением 10 килоом.
Rt100k — обозначает терморезистор с номинальным сопротивлением 100 килоом.

Обозначение терморезистора на схеме помогает инженеру быстро определить тип и основные характеристики элемента. Это упрощает процесс разработки и сопровождения электронных схем.

Универсальное обозначение

Универсальное обозначение терморезистора на схемах электрических соединений представляет собой широко распространенное обозначение для данного типа элемента.

Обычно универсальное обозначение изображается в виде ромбовидной фигуры с указанием типа терморезистора внутри. Такая фигура обычно имеет два вывода, обозначенные вертикальными линиями, которые связывают терморезистор с другими элементами схемы.

Внутри ромба универсального обозначения обычно указывается буквенное обозначение терморезистора, которое может быть дополнено дополнительными символами и индексами, указывающими на особенности конкретного типа терморезистора.

Например, универсальное обозначение терморезистора типа RTD (Resistance Temperature Detector) может иметь следующий вид: RTD Pt1000, где «RTD» указывает на тип терморезистора, «Pt1000» указывает на материал и номинальное сопротивление терморезистора.

Универсальное обозначение терморезистора на схеме позволяет легко идентифицировать данный элемент и обозначить его функциональное предназначение в электрической схеме.