Главная Промышленные терморезисторы



Характеристики терморезисторов с отрицательным ТКС позно, ляют получать большой выходной сигнал при небольших измеа. ниях температуры. Такие выходные сигналы можно передавать на большие расстояния без корректировки или компенсации на изме, нения температуры окружающей среды.

Недостатком терморезисторов с отрицательным ТКС являете нелинейность температурной характеристики сопротивления, кот« рая сильно затрудняет измерение и компенсацию температурц Существуют различные методы преобразования нормальной температурной характеристики терморезистора с отрицательньщ ТКС в другую, которая дает линейную зависимость выходного сигнала от температуры в ограниченном интервале температур. Од. нако такое преобразование может сопровождаться некоторой потерей чувствительности, если оно осуществляется с помощью только постоянных резисторов. В ряде случаев, например, при температурной компенсации металлов или схемных элементов, высокий отрицательный ТКС терморезистора нужно уменьшить, чтобы согласовать его с ТКС компенсируемого материала; при этом одновременно происходит линеаризация характеристики терморезистора.

4.1. Получение требуемой формы температурной характеристики сопротивления

Часто форма температурной характеристики сопротивления терморезистора с отрицательным ТКС не отвечает требованию, предъявляемому к ней конкретным применением. При использовании пассивных корректирующих цепей можно так видоизменить эту характеристику, что она будет удовлетворять предъявляемым к ней требованиям в ограниченном диапазоне температур. В простейшем случае эту модификацию выполняют последовательным или параллельным включением постоянных резисторов, температурные коэффициенты которых пренебрежимо малы по сравнению с ТКС терморезистора и ими можно пренебречь.

Простейшая корректирующая цепь состоит из одного постоянного резистора, включенного последовательно или параллельно терморезистору. На рис. 4.1 построено семейство температурных характеристик терморезистора для различных сопротивлений последовательно включенного резистора Ri. Нагрузочное сопротивление этой цепи

Rt=R + R, (4 1)

В=В-~- . (4.2)

Как показано в [1], сопротивление последовательно включенного резистора Ri, которое обеспечивает оптимальную линейность при заданном приложенном напряжении, можно рассчитать, если 4«



ать темтературную зависимость тока, протекающего через Ri и терморезистор:

I = UliR + R,). (4.3)

Эт\ функцию можно разложить в бесконечный ряд в окрестности средней точки Го рабочего интервала температур:

/(Г) = /(Го) + hi (Го) + h-in) + ... + h" , (4.4)

5,де h = T-To и /",...,/"• -соответствен1Но первая, вторая и ге-я лроизводная тока по температуре.

toooe


го ООО -

Только

терморезистор

Нг--50000м

Только

терморезистор

О 40 во 120 Темперагруоа, °С


Рис. 4.1. Семейство температурных зависимостей сопротивления терморезистора с -25ос=1000 Ом, полученное при последовательном соединении постоянного резистора имеющего различные сопротивления

О liO 80 по Темперотдра, "С

Рис. 4.2. Семейство температурных зависимостей сопротивления терморезистора с -25ос=1000 Ом, полученное при параллельном соединении постоянного резистора Ri, имеющего различные сопротивления

В [1] показано, что оптимальная линейность достигается приравниванием второй производной нулю.

Дважды дифференцируя левую часть уравнения (4 3) по тем-перат}ре и приравнивая полученное выражение к нулю, находим

R,=Ro{B~2T,)/{B + 2T,), (4.5)

0 - сопротивление терморезистора при температуре Го.

Подставляя Ri в производные более высоких порядков в уравнении (4.4), можно найти значения h, /г"* и т. д , которые характеризуют отклонения от линейности. При температуре выше 200 К справедливо соотношение h<0,\h, и членами ряда (4.4) с этими коэффициентами можно пренебречь. Было показано, что по-едовательная пара из терморезистора с температурным коэффициентом 3000 К и резистора, сопротивление которого вычисле-



но по уравнению (4.5), имела нелинейность, эквивалентную .максимальной температурной погрешности 0,03° С в интервале температур от 20 до 40° С, и эта погрешность вырастала до 0,1° С при расширении указанного интервала до 15-45° С i[l].

Один постоянный резистор R2, включенный параллельно терморезистору, дает семейство S-образных температурных характеристик сопротивления при изменении R2, причем эти характеристики более линейны, чем характеристика одного терморезистора. На рис. 4.2 построены кривые для того же терморезистора, характе-)истики которого приведены на рис. 4.1, но для других значений Л2- Нагрузочное сопротивление при параллельном подсоединении резистора определяется из выражения

Rt =RR/{R + R), (4.6)

а температурный коэффициент цепи

В=В---. (4.7)

Как видно из рис. 4,3, комбинация из двух постоянных резисторов и одного терморезистора дает два варианта корректирующей цепи. Нагрузочное сопротивление этих цепей может быть найдено из выражений:

i?r = 4 для рис. 4.3, а; R2 + R

Rt =

Rl R + RR

для рнс. 4.3, б.

{Ri+R2)+R

Обе эти цепи описываются общим выражением

где а, b и с-

R, = ±±±3, C+R

положительные коэффициенты.

(4.8) (4.9)

(4.10)



Рис. 4.3. Схемы формирования сигналов с двумя постоянными резисторами

Рис. 4.4. Схемы формирования сигналов с тремя постоянными резисторами

Графически зависимость (4.10) изображается равнобочной гиперболой.

На рис. 4.4 показаны более сложные цепи с тремя постоянными резисторами. Нагрузочные сопротивления этих цепей можно



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [15] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0153