Az elektrotechnikában, amikor az áram áramlik egy vezetéken keresztül, akkor a vezeték miatt hővé válik ellenállás . Tökéletes állapotban az ellenállásnak 0-nak kell lennie, de erre nem kerül sor. Amikor a vezeték felmelegszik, akkor a huzal ellenállása a hőmérséklet függvényében változik. Annak ellenére, hogy előnyös, ha az ellenállásnak stabilnak kell maradnia és függetlennek kell lennie a hőmérséklet . Tehát, az ellenállás változását a hőmérsékleten belüli minden fokváltozásnál az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának (TCR) nevezzük. Általában alfa (α) szimbólummal jelöljük. A tiszta fém TCR-értéke pozitív, mert amikor a hőmérséklet emelkedik, akkor az ellenállás megnő. Ezért nagy pontosságú ellenállások létrehozásához szükség van, ahol az ellenállás nem módosítja az ötvözeteket.

Mennyi az ellenállás hőmérsékleti együtthatója (TCR)?

Tudjuk, hogy sok anyag van, és van némi ellenállásuk. Az anyagváltozás ellenállása a hőmérséklet változása alapján. A hőmérséklet-változás és az ellenállás-változás közötti fő összefüggést a TCR (hőmérsékleti ellenállási együttható) nevű paraméter adhatja meg. Ezt α (alfa) szimbólummal jelölik.

Az elérhető anyag alapján a TCR két típusra oszlik, például pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatóra (PTCR) és negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóra (NTCR).

hőmérséklet-ellenállási együttható

A PTCR-ben, amikor a hőmérséklet megemelkedik, az anyag ellenállása megnő. Például vezetőkben, amikor a hőmérséklet nő, akkor az ellenállás is növekszik. Az olyan ötvözeteknél, mint a konstantán és a manganin, az ellenállás elég alacsony egy adott hőmérsékleti tartományban. Mert félvezetők például szigetelők (gumi, fa), szilícium, germánium és elektrolitok. az ellenállás csökken, akkor a hőmérséklet megnő, így negatív TCR-értékük van.

“mi a bluetooth és hogyan működik ”

Fémes vezetőkben, amikor a hőmérséklet emelkedik, az ellenállás növekszik a következő tényezők miatt, amelyek a következőket tartalmazzák:

Egyenesen a korai ellenállásra
A hőmérséklet emelkedése.
Az anyag élettartama alapján.

A hőmérsékleti ellenállási tényező képlete

A vezető ellenállása bármely meghatározott hőmérsékleten kiszámítható a hőmérsékleti adatok alapján, ez a TCR, az ellenállása a tipikus hőmérsékleten és a hőmérséklet működése. Általánosságban az ellenállási képlet hőmérsékleti együtthatója kifejezhetõ

R = R_ref(1 + α (T - Tref))

Hol

„R” az ellenállás a „T” hőmérsékleten

’R_ref’Az ellenállás a’ Tref ’hőmérsékleten

’Α’ az anyag TCR-je

A „T” az anyag hőmérséklete Celsius-fokban

A „Tref” az a referencia-hőmérséklet, amelyre a hőmérsékleti együtthatót megadják.

A Az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának SI egysége Celsius-fokonként vagy (/ ° C)

A az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának egysége a Celsius-fok

Normális esetben a TCR (az ellenállás hőmérsékleti együtthatója) megegyezik a 20 ° C hőmérsékletével. Tehát általában ezt a hőmérsékletet szokásos szobahőmérsékletnek vesszük. Így a az ellenállás levezetésének hőmérsékleti együtthatója általában ezt veszi a leírásba:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Hol

Az „R20” az ellenállás 20 ° C-on

Az „α20” a TCR 20 ° C-on

A TCR ellenállások pozitív, negatív, egyébként állandó egy meghatározott hőmérséklet-tartományban. A megfelelő ellenállás kiválasztásával megszűnik a hőmérséklet-kompenzáció szükségessége. A hőmérséklet méréséhez egyes alkalmazásokban nagy TCR szükséges. Az ezekre az alkalmazásokra szánt ellenállások néven ismertek termisztorok amelyek PTC-vel (pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval) vagy NTC-vel (negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval) rendelkeznek.

Pozitív hőmérsékleti ellenállási együttható

A PTC olyan anyagokra vonatkozik, amelyeknél a hőmérséklet megemelkedése után az elektromos ellenállás is megnő. A magasabb együtthatójú anyagok gyorsan emelkednek a hőmérséklettel. A PTC anyagot úgy tervezték, hogy elérje a maximális hőmérsékletet, amelyet egy adott i / p feszültséghez használnak, mert egy adott ponton, amikor a hőmérséklet emelkedik, az elektromos ellenállás megnő. Az ellenállási anyagok pozitív hőmérsékleti együtthatója önmagában korlátozódik, nem úgy, mint az NTC anyagok vagy a lineáris ellenállásfűtés. Néhány anyag, például a PTC gumi, szintén exponenciálisan növekvő hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik

“hogyan építsünk 12 voltos tápegységet ”

Negatív hőmérsékleti ellenállási együttható

Az NTC olyan anyagokra vonatkozik, amelyeknél a hőmérséklet megemelkedése után tapasztalják az elektromos ellenállást. Azok az anyagok, amelyek alacsonyabb együtthatóval rendelkeznek, a hőmérséklet hatására gyorsan csökkennek. Az NTC anyagokat főleg áramkorlátozók, termisztorok és hőmérséklet-érzékelők .

A TCR mérési módszere

Az ellenállás TCR-jét úgy lehet eldönteni, hogy kiszámoljuk az ellenállás értékeit egy megfelelő hőmérsékleti tartományban. A TCR akkor mérhető, ha az ellenállásérték normál meredeksége meghaladja ezt az intervallumot. Lineáris összefüggések esetén ez pontos, mivel az ellenállás hőmérsékleti együtthatója stabil minden hőmérsékleten. Számos olyan anyag létezik, amelynek együtthatója nemlineáris. Például a Nichrome egy népszerű ötvözet, amelyet ellenállásokhoz használnak, és a TCR és a hőmérséklet közötti fő kapcsolat nem lineáris.

Mivel a TCR-t a normális meredekséghez hasonlóan mérjük, nagyon fontos meghatározni a TCR intervallumát és a hőmérsékletet. A TCR kiszámítható standardizált módszerrel, például a MIL-STD-202 technikával -55 ° C és 25 ° C, valamint 25 ° C és 125 ° C közötti hőmérséklet-tartományra. Mivel a maximálisan kiszámított érték TCR. Ez a technika gyakran fentebb jelzi az ellenállást, amelyet alacsony igényű alkalmazásokhoz szánnak.

Néhány anyag hőmérsékleti ellenállási együtthatója

Néhány anyag 20 ° C-os hőmérsékleten történő TCR-jét az alábbiakban soroljuk fel.

Ezüst (Ag) anyag esetében a TCR 0,0038 ° C
Réz (Cu) anyag esetén a TCR 0,00386 ° C
Arany (Au) anyag esetén a TCR 0,0034 ° C
Alumínium (Al) anyag esetében a TCR 0,00429 ° C
Volfrám (W) anyag esetén a TCR 0,0045 ° C
Vas (Fe) anyag esetében a TCR 0,00651 ° C
Platina (Pt) anyag esetében a TCR 0,003927 ° C
Manganin (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) anyag esetében a TCR 0,000002 ° C
A higany (Hg) anyag esetében a TCR 0,0009 ° C
Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) anyag esetében a TCR 0,0004 ° C
Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%) anyag esetében a TCR 0,00003 ° C
Szén (C) anyag esetében a TCR értéke - 0,0005 ° C
Germanium (Ge) anyag esetében a TCR értéke - 0,05 ° C
A szilícium (Si) anyag esetében a TCR értéke 0,07 ° C
Sárgaréz (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%) anyag esetében a TCR 0,0015 ° C
Nikkel (Ni) anyag esetében a TCR 0,00641 ° C
Ón (Sn) anyag esetén a TCR 0,0042 ° C
Cink (Zn) anyag esetében a TCR 0,0037 ° C
Mangán (Mn) anyag esetében a TCR 0,00001 ° C
A tantál (Ta) anyag esetében a TCR 0,0033 ° C

TCR kísérlet

A az ellenállási kísérlet hőmérsékleti együtthatója t alább ismertetjük.

Célkitűzés

A kísérlet fő célja egy adott tekercs TCR-jének felfedezése.

Berendezés

Ennek a kísérletnek a készüléke főként összekötő vezetékeket, Carey-áthidalót, ellenállási dobozt, ólomakkumulátort, egyirányú kulcsot, ismeretlen alacsony ellenállást, zsokét, galvanométert stb.

Leírás

A Carey nevű híd főleg hasonló egy méteres hídhoz, mert ezt a hidat 4 ellenállással lehet megtervezni, például P, Q, R & X, és ezek összekapcsolódnak egymással.

Wheatstone-híd

A fentiekben Whetstone hídja , a galvanométer (G), az ólomakkumulátor (E), valamint a galvanométer és az akkumulátor gombjai K1 és K.

Ha az ellenállási értékeket megváltoztatják, akkor nincs áramlási áram a „G” -en keresztül, és az ismeretlen ellenállást három ismert ellenállás bármelyikével meghatározhatjuk, például P, Q, R & X. Az ismeretlen ellenállás meghatározásához a következő összefüggést használjuk.

P / Q = R / X

A Carey-híd segítségével kiszámítható a két, szinte egyenlő ellenállás közötti különbség, és az egyik érték ismeretében kiszámítható a másik érték. Ebben a fajta hídban a számítás során eltávolítják az utolsó ellenállásokat. Előny, és így könnyen felhasználható egy ismert ellenállás kiszámítására.

Carey-nevelő-híd

Az egyenlő ellenállások, mint például a P & Q, a 2 és 3 belső hézagokban vannak összekötve, a tipikus „R” ellenállás az 1. résen belül, az „X” (ismeretlen ellenállás) pedig a résen belül 4. Az ED az egyensúlyi hosszúság, amely kiszámítható az „E” végből. A Whetstone Bridge elv szerint

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

A fenti egyenletben az a & b az E & F végén végső módosítás, és a híddrót minden egységének hosszúságú ellenállása. Ha ez a tesztelés folytonos az X & R megváltoztatásával, akkor az „l2” kiegyenlítő hosszt E végétől számítjuk.

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

A fenti két egyenletből:

X = R + ρ (11-12)

Legyen az l1 és l2 a kiegyensúlyozó hosszúság, ha a fenti tesztet egy tipikus „r” ellenálláson keresztül végezzük az „R” helyett, az X helyett pedig egy széles rézsávon, a „0” ellenálláson.

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

Ha a tekercs ellenállása X1 és X2 olyan hőmérsékleten, mint t1oc és t2oc, akkor a TCR

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

És ha a tekercs ellenállása X0 és X100 olyan hőmérsékleten, mint 0 ° C és 100 ° C, akkor a TCR

“hogyan működnek a piezoelektromos érzékelők ”

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Így itt minden a hőmérsékleti együtthatóról szól ellenállás . Végül a fenti információk alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy ez az elektromos ellenállás bármely anyagában bekövetkező módosulás kiszámítása a hőmérséklet-változás minden szintjére. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának mértékegysége?