Temperatuuritakistustegur: valem ja mõõtmismeetod

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Elektri- või elektroonikaseadmetes saab voolu juhtmest läbi juhtme soojus juhtme tõttu vastupanu . Ideaalses seisukorras peab takistus olema 0, kuid seda ei toimu. Kui traat kuumeneb, muutub traadi takistus vastavalt temperatuurile. Kuigi eelistatakse, et vastupanu peab püsima stabiilne ja see peab olema sõltumatu temperatuur . Niisiis, takistuse muutust temperatuuri iga kraadimuutuse korral nimetatakse takistuse temperatuurikoefitsiendiks (TCR). Üldiselt tähistatakse seda sümboliga alfa (α). Puhta metalli TCR on positiivne, kuna temperatuuri tõustes suureneb takistus. Seetõttu on ülitäpsete takistuste saavutamine vajalik seal, kus takistus ei muuda sulameid.

Mis on temperatuuritakistuse koefitsient (TCR)?

Me teame, et materjale on palju ja neil on teatud vastupidavus. Materjali muutumiskindlus sõltub temperatuuri kõikumisest. Peamise seose temperatuuri muutmise ja takistuse muutmise vahel annab parameeter nimega TCR (takistuse temperatuuritegur). Seda tähistatakse sümboliga α (alfa).






Saadava materjali põhjal on TCR jagatud kahte tüüpi, nagu positiivne temperatuuritakistuse koefitsient (PTCR) ja negatiivne resistentsuse temperatuurikoefitsient (NTCR).

temperatuuritakistustegur

temperatuuritakistustegur



PTCR-is suureneb temperatuuri tõstmisel materjali vastupidavus. Näiteks juhtmetel, kui temperatuur tõuseb, suureneb ka takistus. Selliste sulamite nagu konstantaan ja manganiin puhul on vastupidavus teatud temperatuurivahemikus üsna madal. Sest pooljuhid nagu isolaatorid (kumm, puit), räni, germaanium ja elektrolüüdid. takistus väheneb, siis temperatuuri tõstetakse, seega on neil TCR negatiivne.

Metalljuhtmetes suureneb temperatuuri tõustes takistus järgmiste tegurite tõttu, mis hõlmavad järgmist.

  • Otse varajasele vastupanule
  • Temperatuuri tõus.
  • Lähtudes materjali elueast.

Temperatuuritakistusteguri valem

Juhi takistust saab arvutada temperatuuriandmete põhjal igal kindlaksmääratud temperatuuril, see on TCR, selle takistus tüüpilisel temperatuuril ja temperatuuri toimimine. Üldiselt takistuse valemi temperatuurikoefitsient saab väljendada kui


R = Rviide(1 + α (T - Tref))

Kus

‘R’ on takistus temperatuuril T

‘Rviide’On takistus temperatuuril Tref

‘Α’ on materjali TCR

‘T’ on materjali temperatuur Celsiuse kraadides

„Tref” on võrdlustemperatuur, mille jaoks on määratud temperatuuri koefitsient.

The Takistuse temperatuurikoefitsiendi SI ühik on Celsiuse kraadi või (/ ° C)

The temperatuuri takistuse koefitsiendi ühik on ° C

Tavaliselt on TCR (resistentsuse temperatuurikoefitsient) kooskõlas 20 ° C temperatuuriga. Nii võetakse tavaliselt seda temperatuuri toatemperatuurina. Seega temperatuuri vastupanuvõime koefitsient võtab selle tavaliselt kirjeldusse:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Kus

‘R20’ on vastupidavus temperatuuril 20 ° C

‘Α20’ on TCR temperatuuril 20 ° C

TCR takistid on positiivne, negatiivne, muidu konstantne fikseeritud temperatuurivahemikus. Õige takisti valimine võib temperatuuri kompenseerimise vajaduse peatada. Mõnes rakenduses on temperatuuri mõõtmiseks vaja suurt TCR-i. Nende rakenduste jaoks mõeldud takistid on tuntud kui termistorid , millel on PTC (resistentsuse positiivne temperatuuritegur) või NTC (takistuse negatiivne temperatuurikoefitsient).

Positiivne temperatuuritakistustegur

PTC viitab mõnele materjalile, mille temperatuur tõuseb, siis suureneb ka elektritakistus. Materjalid, millel on suurem koefitsient, näitavad temperatuuri kiiret tõusu. PTC materjal on loodud selleks, et saavutada maksimaalne temperatuur, mida kasutatakse antud i / p pinge jaoks, kuna temperatuuri tõustes teatud punktis suureneb elektritakistus. Resistentsusmaterjalide positiivne temperatuurikoefitsient on loomulikult isepiirav, mitte nagu NTC materjalid või lineaarne takistuse kuumutamine. Mõnel materjalil, nagu PTC-kumm, on ka temperatuuri koefitsient tõusev

Negatiivne temperatuuritakistustegur

NTC viitab mõnele materjalile, mille temperatuur tõuseb ja elektritakistus väheneb. Materjalid, mille koefitsient on madalam, näitavad temperatuuri kiiret langust. NTC materjale kasutatakse peamiselt voolupiirikute, termistorite ja temperatuuriandurid .

TCR mõõtemeetod

Takisti TCR saab otsustada vastupanuväärtuste arvutamise teel sobivas temperatuurivahemikus. TCR-i saab mõõta, kui takistuse väärtuse normaalne kalle on üle selle intervalli. Lineaarsete seoste korral on see täpne, kuna takistuse temperatuurikoefitsient on igal temperatuuril stabiilne. Kuid on mitmeid materjale, millel on koefitsient nagu mittelineaarne. Näiteks on nikroom populaarne sulam, mida kasutatakse takistite jaoks, ja TCR-i ja temperatuuri peamine seos pole lineaarne.

Kuna TCR-i mõõdetakse nagu tavalist kalle, on TCR-i intervalli ja temperatuuri tuvastamine väga oluline. TCR-i saab arvutada standardmeetodi, näiteks MIL-STD-202 tehnika abil temperatuurivahemikus -55 ° C kuni 25 ° C ja 25 ° C kuni 125 ° C. Kuna maksimaalne arvutatud väärtus on TCR. See tehnika toimib sageli eespool, näidates takisti, mis on mõeldud madala nõudlikkusega rakenduste jaoks.

Mõne materjali temperatuuritakistustegur

Mõnede materjalide TCR temperatuuril 20 ° C on loetletud allpool.

  • Hõbe (Ag) materjali puhul on TCR 0,0038 ° C
  • Vase (Cu) materjali puhul on TCR 0,00386 ° C
  • Kuld (Au) materjali puhul on TCR 0,0034 ° C
  • Alumiiniumi (Al) materjali puhul on TCR 0,00429 ° C
  • Volfram (W) materjali puhul on TCR 0,0045 ° C
  • Raud (Fe) materjali puhul on TCR 0,00651 ° C
  • Platinum (Pt) materjali puhul on TCR 0,003927 ° C
  • Manganiini (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) materjali TCR on 0,000002 ° C
  • Elavhõbeda (Hg) materjali puhul on TCR 0,0009 ° C
  • Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) materjali puhul on TCR 0,0004 ° C
  • Constantani (Cu = 55% + Ni = 45%) materjali puhul on TCR 0,00003 ° C
  • Süsinik (C) materjali puhul on TCR - 0,0005 ° C
  • Germaanium (Ge) materjali puhul on TCR - 0,05 ° C
  • Räni (Si) materjali puhul on TCR - 0,07 ° C
  • Messingist (Cu = 50-65% + Zn = 50-35%) materjali TCR on 0,0015 ° C
  • Nikkel (Ni) materjali puhul on TCR 0,00641 ° C
  • Tina (Sn) materjali puhul on TCR 0,0042 ° C
  • Tsingi (Zn) materjali puhul on TCR 0,0037 ° C
  • Mangaani (Mn) materjali puhul on TCR 0,00001 ° C
  • Tantaali (Ta) materjali puhul on TCR 0,0033 ° C

TCR katse

The takistuse katse temperatuuri koefitsient t on selgitatud allpool.

Eesmärk

Selle katse peamine eesmärk on avastada antud mähise TCR.

Aparaat

Selle katse aparaat sisaldab peamiselt juhtmeid, Carey tugisilda, takistuskarbi, pliiakumulaatorit, ühesuunalist võtit, tundmatut madalat takistit, tõukurit, galvanomeetrit jne.

Kirjeldus

Carey hooldussild sarnaneb peamiselt meetrisillaga, kuna seda silda saab kavandada nelja takistusega nagu P, Q, R & X ja need on omavahel ühendatud.

nisukivi-sild

Wheatstone-sild

Eespool Whetstone'i sild , galvanomeeter (G), pliiakumulaator (E) ning galvanomeetri ja aku võtmed on vastavalt K1 ja K.

Kui takistuse väärtusi muudetakse, puudub voolu läbi G-ga ja tundmatu takistuse saab määrata mis tahes kolmest teadaolevast takistusest nagu P, Q, R & X. Tundmatu takistuse määramiseks kasutatakse järgmist seost.

P / Q = R / X

Carey hooldussilla abil saab arvutada erinevuse kahe peaaegu võrdse takistuse vahel ja teades üht väärtust, saab arvutada ka teise väärtuse. Sellises sillas eemaldatakse arvutamisel viimased takistused. See on eelis ja seega saab seda hõlpsasti kasutada teadaoleva takistuse arvutamiseks.

hooldus-kasvataja-sild

Carey-kasu-sild

Võrdsed takistused, nagu P & Q, on ühendatud sisemistesse piludesse 2 ja 3, tüüpilise takistuse ‘R’ saab ühendada pilu1 sisse ja ‘X’ (tundmatu takistus) on ühendatud pilus4. ED on tasakaalustuspikkus, mida saab arvutada E-otsa järgi. Vastavalt Whetstone'i silla põhimõttele

P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100-1 l) ρ

Ülaltoodud võrrandis on a & b lõppmuudatused E & F otsas ja vastupanu sillajuhtme iga üksuse pikkusele. Kui seda katsetamist jätkatakse X & R muutmisega, arvutatakse tasakaalupikkus 'l2' otsast E.

P / Q = X + a + 12 ρ / R + b + (100-12) ρ

Kahest ülaltoodud võrrandist

X = R + ρ (11-12)

Olgu l1 ja l2 tasakaalustuspikkused, kui ülaltoodud testimine viiakse läbi tüüpilise takistuse „r” asemel „R” ja X asemel laia vaskribaga „0”.

0 = r + ρ (11 ’-12’) või ρ = ​​r / 11 ’-12’

Kui mähise takistused on X1 ja X2 temperatuuridel nagu t1oc ja t2oc, siis on TCR

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

Ja kui mähise takistused on X0 ja X100 temperatuuridel nagu 0 ° C ja 100 ° C, siis on TCR

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Seega on see kõik umbes temperatuurikoefitsient vastupanu . Lõpuks võime ülaltoodud teabe põhjal järeldada, et see on mis tahes temperatuuri muutuse taseme elektritakistuse muutmise arvutamine. Siin on teile küsimus, milline on takistuse temperatuurikoefitsiendi ühik?