Главная Промышленные терморезисторы



на. Нижний предел калориметра по мощности пучка составляет 5 мВт, а его тепловая постоянная времени равна 30 с. При повышении температуры (AT) менее чем на 2,7° С изменение сопротивления терморезистора с АГ остается линейным с точностью до 1%.

6.2. Применение терморезисторов с отрицательным ТКС на очень низких частотах

Сдвиг фаз между напряжением и током в термочувствительном резисторе был обнаружен рядом исследователей. В 1943 г. Тустин [19] предложил использовать тепловую постоянную времени термочувствительного резистора для опережающего сдвига по фазе сигнала в цепях переменного и постоянного тока. Был проведен простой анализ этого эффекта и выявлена необходимость пропускания через резистор стационарного поляризующего тока. В [20] описано применение терморезисторов с отрицательным ТКС на очень низких частотах. В [21] проделан детальный анализ динамических характеристик термочувствительных терморезисторов, результаты которого применимы к лампе накаливания, использованной для регулирования амплитуды колебаний генератора с частотой 31 Гц. В [22, 23] исследованы определенные параметры терморезисторов и выведены уравнения, описы-0 вающие их динамические характеристики; к оожа-

"iRo лению, эти уравнения оказались неприемлемыми для проектирования схем с терморезисторамн.

Рис. 6.15. Эквивалеитиая схема терморезистора, построенная на основе анализа малых переменных сигналов:

L = T(i?2co-n/?2o)/2/?co

На основании общего анализа полного сопротивления термочувствительных схемных элементов Бурджес [24, 25] показал, что полное сопротивление терморезистора с отрицательным ТКС по отношению к небольшому переменному току в рабочей точке, определяемой током / и напряжением U, можно представить эквивалентной схемой, показанной на рис. 6.15. Аналитическое выражение для полного сопротивления этой эквивалентной схемы имеет вид

Z.=R--"-0-, . (6.5)

* l+j(BT[(/?c<.+/?o)/2/?=o]

где Ro={dUjdl)-дифференциальное сопротивление, определяемое по статической вольт-амперной характеристике и равное полному сопротивлению терморезистора при (в->0; Rco - изотермическое сопротивление в рабочей точке Р при o-voo, когда температура терморезистора не в состоянии следовать за быстрым пере-



IB г

менным возбуждением; Roo также равно статическому сопротивлению (f /) и всегда больше Ro\ х - фундаментальная постоянная времени терморезистора. Сопротивления Ro и Ro изображены графически на вольт-амперной характеристике терморезистора, смещенной в рабочую точку Р за точку перегиба (рис. 6.16). Здесь же показана траектория, описываемая рабочей точкой при небольших синусоидальных возбуждениях.

Экспериментальные определения зависимости полного сопротивления проводились в [26-29]. Для их получения использовался [26] мотор-генератор с постоянной скоростью, генерировавший низкочастотный ток, который выпрямлялся и подавался на мостовую схему с герморезистором; с целью компенсации постоянного напряжения смещения схему балансирова- 7Z ли от батареи. В \[27] описа« а метод определения оконечного полного сопротивления но эл- § липтической вольт-амперной осциллограмме, получаемой с помощью обычного электронного низкочастотного генератора синусоидальных сигналов. Хайд [28] включил терморезистор в одно плечо моста Маис- -Р"- -16. Статическая вольт-амперная велла и иопользовал низкочас- характеристика терморезистора с диф-тотный электронный сигнал-ге- &токи™ "P*"" °РУ Р" нератор для наложения переменного возбуждающего напряжения на постоянное напряжение смещения. Для обнаружения баланса моста испльзовался резонансный усилитель, сигнал с которого подавался на осциллограф.

На рис. 6.17 приведены экспериментальные диаграммы (годографы) полного сопротивления, полученные с помощью этой схе-


* 6-

Тон, мА

Рис. 6.17. Экспериментальный годограф полного сопротивления бусинкового терморезистора с отрицательным ТКС для малого сигнала. Ток смещения; а -2,0 мА; 6-1,0 мА, в - 0,5 мА. Частота - в герцах (по Хайду)


о 5 Ю 15

Активное сопротивление, кОм

МЫ для остеклованного бусинкового терморезистора со статическим сопротивлением 50 кОм (при 20° С), который работал при токах смещения 0,5; 1 и 2 мА и температуре окружающей среды 30° С. При токе 0,5 мА рабочая точка находилась до точки



перегиба, тогда как при двух других значениях тока она смещалась за точку перегиба. Видно, что при токах 1 и 2 мА диаграмма отклоняется от теоретического полукруга на повышенных частотах. Аналогичное отклонение наблюдалось [26] у терморезистора сопротивлением 100 кОм при рабочих токах 8 и 13 мА, Хайд [28] показал, что это отклонение вызвано изменением тепловой постоянной времени вследствие изменения мгновенного значения мощности, рассеиваемой нагретым терморезистором. Мгновенная рассеиваемая мощность ускоряет или замедляет отвод тепла от терморезистора в зависимости от того, питается ли схема постоянным напряжением или постоянным током, т. е. от того, стремится ли полное сопротивление источника к нулю или бесконечности. Хайд получил следующее выражение для «эффективной постоянной времени»:

X " (6 6)

где 5 - последовательное сопротивление источника.

На рис. 6.18 построены экспериментальные и расчетные зависимости для двух значений тока.

,а5мА *2,0мА

"О 25 50 75 100

Последовательное сопротибление,нОм

Рис. 6.18


Рис. 6.19

Рис. 6.18 Зависимость эффективной постоянной времени схемы от последовательного сопротивления бусинкового терморезистора. Точки соответствуют экспериментальным данным: кривые рассчитаны по уравнению Тэ=т(?со-Ь?о) X X{R»+S)l2R(Ro+S). Ток взят в качестве параметра (по Хайду)

Рис. 6.19. Прнципиальная схема терморезисторного генератора

Генераторы на терморезисторах. Теоретические аспекты генерации в схеме, содержащей терморезистор с отрицательным ТКС, рассмотрены в [24, 25]. Было показано, что при смещении терморезистора за точку перегиба его динамическое сопротивление, измеряемое на выводах, будет отрицательным на всех угловых частотах, меньших, чем

.iR + R,)

Это максимальная теоретическая частота, с которой может возбуждаться контур из терморезистора и шунтирующего его конденсатора без потерь. В реальных схемах максимальная частота колебаний будет меньше, так как сопротивление R (рис. 6.19),



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


0.0162