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热敏电阻

翁德沃彭:

  • 热敏电阻
  • PTC电阻
  • NTC电阻
  • 确定 NTC 特性

热敏电阻:
热敏电阻是电阻值取决于温度的元件的名称。 英文单词是热敏和电阻这两个词的组合。 热敏电阻用于汽车技术等领域 温度传感器 en 过载保护.
热敏电阻可分为 2 组; 即电阻值随温度升高而增大(PTC)或电阻值随温度升高而减小(NTC)。 下面进一步解释术语 NTC 和 PTC。

正温度系数电阻:
PTC电阻器是具有正温度系数的电阻器。 它们主要用作电器中的温度保护。 随着温度升高,电阻也增大。 PTC电阻器的阻值与温度的关系呈线性关系。 也就是说,电阻与温度的升高成比例地增加。 这可以在下图中通过精确的直线看到。

PTC 电阻器用于镜子加热等。 如果没有这个保护电阻,接通后加热元件上将保留 12 伏的恒定(最大)电压和 1,25 安培的电流。 这些最终会烧毁,因为所提供的电流继续引起加热。 在正极线中添加PTC电阻可以防止过载。 该电阻器监控加热元件的温度。 如果在冬季期间开启镜像耗尽,则PTC电阻首先不会起作用。 那么温度就太低了。 现在,完整的 12v / 1,25A 电流流过加热元件,导致镜面玻璃最初快速加热。 (水分会尽快从镜面玻璃上消失)。
随着温度升高,电阻增大(见下图)。 当镜面玻璃温度达到20度时,PTC的电阻值为20欧姆。 电流现已从 1,25A 降至 0,6A。 这可以用以下公式计算 欧姆定律:

我= U / R
我 = 12 / 20
我= 0,6A

电流现已减半,确保镜面玻璃升温速度减慢。 如果玻璃的温度升至40度,则PTC的电阻值为40欧姆。 电流现已降至 0,3A。

在最高温度为 60 摄氏度时,PTC 电阻器的电阻将为 60 欧姆。 现在电流仅为0,18A。 加热功率现在是恒定的,并且不会由于低电流而进一步增加。 镜面玻璃的温度现在保持恒定并且不会过热。 上述值是虚构的,纯粹作为示例,以便尽可能清楚地说明。 每个制造商都会使用自己的安培数(以及电阻值)来加热镜子。
汽车中还有其他部件具有 PTC 电阻器,例如车窗电机。 如果车窗机构很重(由于机械负载较高)或车窗连续多次打开和关闭,则车窗操作电机的温度会升高。 该电动机还由 PTC 电阻器监控。 当温度变得过高时,该信号通过 PTC 电阻器发送到控制单元。 这会暂时关闭电机的电源,直到温度下降。 这纯粹是为了安全目的,防止过热

NTC电阻:
NTC电阻是具有负温度系数的电阻。 这些电阻器用作 温度传感器 其中包括冷却剂和进气。 随着温度升高,电阻降低(见图)。 通常向传感器施加 1 至 5 伏之间的恒定电压。 温度较低时,电阻值较高,因此电压较低。 随着温度升高,电阻降低,电压升高。

电压的增加由特征场控制装置控制,特征场控制装置决定了喷射器的喷射量。 该值还可以传递到仪表板上的冷却液温度计,或气候控制显示屏上的外部空气温度。

NTC电阻的阻值和温度之间没有线性关系。 这意味着电阻不会随着温度的升高而按比例降低。 这可以从图像中的曲线看出。 这条线被称为“特征线”并且是对数的。

确定 NTC 特性:
通过确定三个温度下相应的电阻值,可以部分勾勒出NTC特性。 为此,可以将温度传感器悬挂在加热水壶中时用欧姆表进行测量。
可以在不同的温度和电阻值下绘制点。 可以在这些点之间绘制线条(见下图)。 原则上,这使得可以公平地估计在低于 20 摄氏度和高于 100 摄氏度时该特性将如何发展。

深入研究这一点很有趣。 通过三个测量的电阻值,可以在无限大的温度范围内使用“Steinhart-Hart 方程”确定准确的电阻。 也可以准确地确定该特性。 可以在本页底部下载 Excel 文件,用该文件可以形成特征。

斯坦哈特-哈特方程为:

  • T 是开尔文温度;
  • R 是 T 处的电阻,以欧姆为单位;
  • A、B 和 C 是 Steinhart-Hart 系数,取决于特定温度下的电阻值。

要计算给定温度下半导体的电阻,必须使用 Steinhart-Hart 方程的倒数 (R)。 该方程如下:

其中 x 和 y 使用以下公式确定:

为了找到 Steinhart-Hart 的 A、B 和 C 系数,必须确定某个温度(T1、T2 和 T3)下的三个电阻值(R1、R2 和 R3)。 这些应该在半导体的规格中查找或使用温度计和欧姆表进行测量。 L1、L2 和 R3 通过确定电阻值的倒数来计算。 Y1、Y2 和 Y3 通过计算开尔文温度的 -1 次方来确定。

然后可以计算 Steinhart-Hart 系数(A、B 和 C):

输入这些系数和 ln (R) 即可得出正确的温度。 完成上述公式后,可得出:

将所有数据填入 Steinhart-Hart 方程:

给出:

变量“T”允许您更改所需的温度。 计算结果表明,T 为 120 摄氏度时,电阻为 122 欧姆。

可以用之前测量的三个温度来完成该公式,并用其绘制特性:

  • 2500°C 时为 20 欧姆;
  • 626°C 时为 60 欧姆;
  • 200°C 时为 100 欧姆。

 

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