Συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας: Τύπος και μέθοδος μέτρησης

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Στην ηλεκτρολογική ή ηλεκτρονική μηχανική, όταν η ροή του ρεύματος τροφοδοτείται μέσω καλωδίου τότε θερμαίνεται λόγω του καλωδίου αντίσταση . Σε άριστη κατάσταση, η αντίσταση πρέπει να είναι «0», ωστόσο αυτό δεν συμβαίνει. Όταν το σύρμα θερμαίνεται, τότε η αντίσταση του σύρματος αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Παρόλο που προτιμάται η αντίσταση να παραμένει σταθερή και να είναι ανεξάρτητη η θερμοκρασία . Έτσι, η αλλαγή αντίστασης για κάθε αλλαγή βαθμού στη θερμοκρασία ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης (TCR). Γενικά, συμβολίζεται με το σύμβολο άλφα (α). Το TCR του καθαρού μετάλλου είναι θετικό επειδή όταν η θερμοκρασία αυξάνεται τότε η αντίσταση θα αυξηθεί. Ως εκ τούτου, για να κάνετε πολύ ακριβείς αντιστάσεις όπου η αντίσταση δεν τροποποιεί κράματα είναι απαραίτητη.

Ποιος είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης (TCR);

Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλά υλικά και έχουν κάποια αντίσταση. Η αντίσταση του υλικού αλλάζει με βάση τη διακύμανση της θερμοκρασίας. Η κύρια σχέση μεταξύ της τροποποίησης της θερμοκρασίας και της τροποποίησης της αντίστασης μπορεί να δοθεί από την παράμετρο που ονομάζεται TCR (συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης). Υποδηλώνεται με το σύμβολο α (άλφα).




Με βάση το λαμβανόμενο υλικό, το TCR διαχωρίζεται σε δύο τύπους, όπως ένας θετικός συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης (PTCR) και ένας αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης (NTCR).

συντελεστής θερμοκρασίας-αντίστασης

συντελεστής θερμοκρασίας-αντίστασης



Στο PTCR, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, τότε η αντοχή του υλικού θα αυξηθεί. Για παράδειγμα, σε αγωγούς όταν η θερμοκρασία αυξάνεται τότε η αντίσταση αυξάνεται επίσης. Για τα κράματα όπως το constantan & manganin, η αντίσταση είναι αρκετά χαμηλή σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας. Για ημιαγωγοί όπως μονωτές (καουτσούκ, ξύλο), πυρίτιο και γερμάνιο και ηλεκτρολύτες. η αντίσταση μειώνεται, τότε η θερμοκρασία θα αυξηθεί και έχουν αρνητικό TCR.

Σε μεταλλικούς αγωγούς, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται τότε η αντίσταση θα αυξηθεί λόγω των ακόλουθων παραγόντων που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

  • Ευθεία στην πρώιμη αντίσταση
  • Αύξηση της θερμοκρασίας.
  • Με βάση τη ζωή του υλικού.

Ο τύπος συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας

Η αντίσταση του αγωγού μπορεί να υπολογιστεί σε οποιαδήποτε καθορισμένη θερμοκρασία από τα δεδομένα θερμοκρασίας, είναι το TCR, η αντίστασή του στην τυπική θερμοκρασία και η λειτουργία της θερμοκρασίας. Σε γενικές γραμμές, ο συντελεστής θερμοκρασίας του τύπου αντίστασης μπορεί να εκφραστεί ως


R = Rαναφ(1+α (T−Tref))

Που

«R» είναι η αντίσταση στη θερμοκρασία «T»

«Ραναφ«Είναι η αντίσταση στη θερμοκρασία« Tref »

Το «α» είναι το TCR του υλικού

«T» είναι η θερμοκρασία του υλικού σε ° Κελσίου

«Tref» είναι η θερμοκρασία αναφοράς που χρησιμοποιείται για την οποία αναφέρεται ο συντελεστής θερμοκρασίας.

ο Μονάδα SI του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης είναι ανά βαθμό Κελσίου ή (/ ° C)

ο μονάδα του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης είναι ° Κελσίου

Κανονικά, το TCR (συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης) είναι συνεπές με θερμοκρασία 20 ° C. Έτσι, κανονικά, αυτή η θερμοκρασία λαμβάνεται ως κανονική θερμοκρασία δωματίου. Έτσι το συντελεστής θερμοκρασίας της παραγωγής αντίστασης συνήθως το παίρνει στην περιγραφή:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Που

Το «R20» είναι η αντίσταση στους 20 ° C

Το «α20» είναι το TCR στους 20 ° C

Το TCR του αντιστάσεις είναι θετική, αρνητική αλλιώς σταθερή σε ένα σταθερό εύρος θερμοκρασίας. Η επιλογή της σωστής αντίστασης θα μπορούσε να σταματήσει την ανάγκη για αντιστάθμιση θερμοκρασίας. Απαιτείται ένα μεγάλο TCR για τη μέτρηση της θερμοκρασίας σε ορισμένες εφαρμογές. Οι αντιστάσεις που προορίζονται για αυτές τις εφαρμογές είναι γνωστές ως θερμίστορ , που έχουν PTC (θετικός συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης) ή NTC (αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης).

Συντελεστής αντίστασης θετικής θερμοκρασίας

Ένα PTC αναφέρεται σε ορισμένα υλικά τα οποία βιώνουν μόλις αυξηθεί η θερμοκρασία τους και μετά αυξήθηκε επίσης η ηλεκτρική αντίσταση. Τα υλικά που έχουν υψηλότερο συντελεστή δείχνουν μια γρήγορη άνοδο με τη θερμοκρασία. Ένα υλικό PTC έχει σχεδιαστεί για να επιτυγχάνει τη μέγιστη θερμοκρασία που χρησιμοποιείται για μια δεδομένη τάση i / p επειδή σε ένα συγκεκριμένο σημείο όταν η θερμοκρασία αυξάνεται τότε η ηλεκτρική αντίσταση θα αυξηθεί. Ο συντελεστής θετικής θερμοκρασίας των υλικών αντίστασης είναι αυτοπεριοριζόμενος φυσικά όχι όπως τα υλικά NTC ή η γραμμική αντίσταση θέρμανσης. Μερικά από τα υλικά όπως το καουτσούκ PTC έχουν επίσης εκθετικά αυξανόμενο συντελεστή θερμοκρασίας

Αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης

Ένας NTC αναφέρεται σε ορισμένα υλικά που βιώνουν μόλις αυξηθεί η θερμοκρασία τους, τότε η ηλεκτρική αντίσταση θα μειωθεί. Τα υλικά που έχουν χαμηλότερο συντελεστή τότε δείχνουν γρήγορη μείωση με τη θερμοκρασία. Τα υλικά NTC χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή περιοριστικών ρεύματος, θερμίστορ και αισθητήρες θερμοκρασίας .

Μέθοδος μέτρησης του TCR

Το TCR μιας αντίστασης μπορεί να αποφασιστεί μέσω υπολογισμού των τιμών αντίστασης σε ένα κατάλληλο εύρος θερμοκρασιών. Το TCR μπορεί να μετρηθεί όταν η κανονική κλίση της τιμής αντίστασης είναι πάνω από αυτό το διάστημα. Για γραμμικές σχέσεις, αυτό είναι ακριβές καθώς ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίστασης είναι σταθερός σε κάθε θερμοκρασία. Όμως, υπάρχουν πολλά υλικά που έχουν συντελεστή όπως μη γραμμικό. Για παράδειγμα, ένα Nichrome είναι ένα δημοφιλές κράμα που χρησιμοποιείται για αντιστάσεις και η κύρια σχέση μεταξύ του TCR και της θερμοκρασίας δεν είναι γραμμική.

Καθώς το TCR μετριέται σαν κανονική κλίση, είναι πολύ σημαντικό να προσδιοριστεί το διάστημα του TCR & της θερμοκρασίας. Το TCR μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας μια τυποποιημένη μέθοδο όπως η τεχνική MIL-STD-202 για το εύρος θερμοκρασίας από -55 ° C έως 25 ° C και 25 ° C έως 125 ° C. Επειδή η μέγιστη υπολογισμένη τιμή αναγνωρίζεται ως TCR. Αυτή η τεχνική συχνά επηρεάζει την ένδειξη μιας αντίστασης που προορίζεται για εφαρμογές με χαμηλές απαιτήσεις.

Συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης για ορισμένα υλικά

Το TCR ορισμένων υλικών σε θερμοκρασία 20 ° C παρατίθεται παρακάτω.

  • Για υλικό Silver (Ag), το TCR είναι 0,0038 ° C
  • Για υλικό χαλκού (Cu), το TCR είναι 0,00386 ° C
  • Για το χρυσό (Au) υλικό, το TCR είναι 0,0034 ° C
  • Για υλικό αλουμινίου (Al), ο TCR είναι 0,00429 ° C
  • Για το υλικό βολφραμίου (W), ο TCR είναι 0,0045 ° C
  • Για υλικό σιδήρου (Fe), ο TCR είναι 0,00651 ° C
  • Για υλικό Platinum (Pt), ο TCR είναι 0,003927 ° C
  • Για το μαγγάνιο (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) υλικό, το TCR είναι 0,000002 ° C
  • Για υλικό υδραργύρου (Hg), ο TCR είναι 0,0009 ° C
  • Για υλικό Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%), το TCR είναι 0,0004 ° C
  • Για υλικό Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%), το TCR είναι 0,00003 ° C
  • Για το υλικό άνθρακα (C), το TCR είναι - 0,0005 ° C
  • Για το υλικό Germanium (Ge), ο TCR είναι - 0,05 ° C
  • Για το υλικό πυριτίου (Si), το TCR είναι - 0,07 ° C
  • Για υλικό ορείχαλκου (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%), το TCR είναι 0,0015 ° C
  • Για το υλικό νικελίου (Ni), ο TCR είναι 0,00641 ° C
  • Για υλικό κασσίτερου (Sn), ο TCR είναι 0,0042 ° C
  • Για το υλικό ψευδάργυρου (Zn), ο TCR είναι 0,0037 ° C
  • Για το υλικό μαγγανίου (Mn), ο TCR είναι 0,00001 ° C
  • Για το υλικό Tantalum (Ta), ο TCR είναι 0,0033 ° C

Πείραμα TCR

ο συντελεστής θερμοκρασίας του πειράματος αντίστασης Το t εξηγείται παρακάτω.

Σκοπός

Ο κύριος στόχος αυτού του πειράματος είναι να ανακαλύψει το TCR ενός δεδομένου πηνίου.

Συσκευή

Η συσκευή αυτού του πειράματος περιλαμβάνει κυρίως καλώδια σύνδεσης, γέφυρα ανάδοξης Carey, κιβώτιο αντίστασης, συσσωρευτή μολύβδου, κλειδί μονής κατεύθυνσης, άγνωστη χαμηλή αντίσταση, jockey, γαλβανόμετρο κ.λπ.

Περιγραφή

Μια ανάγλυφη γέφυρα Carey μοιάζει κυρίως με μια γέφυρα μετρητή, επειδή αυτή η γέφυρα μπορεί να σχεδιαστεί με 4 αντιστάσεις όπως P, Q, R & X και αυτές συνδέονται μεταξύ τους.

γέφυρα σιταριού

Γέφυρα Wheatstone

Στα παραπάνω Γέφυρα Whetstone , το γαλβανόμετρο (G), ένας συσσωρευτής μολύβδου (E) & τα κλειδιά του γαλβανόμετρου και του συσσωρευτή είναι K1 & K αντίστοιχα.

Εάν οι τιμές αντίστασης αλλάξουν, τότε δεν υπάρχει ρεύμα ροής μέσω του «G» και η άγνωστη αντίσταση μπορεί να προσδιοριστεί από οποιαδήποτε από τις τρεις γνωστές αντιστάσεις όπως P, Q, R & X. Η ακόλουθη σχέση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της άγνωστης αντίστασης.

P / Q = R / X

Η ανάγλυφη γέφυρα Carey μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της διαφοράς μεταξύ δύο σχεδόν ίσων αντιστάσεων και γνωρίζοντας τη μία τιμή, την άλλη τιμή μπορεί να υπολογιστεί. Σε αυτό το είδος γέφυρας, οι τελευταίες αντιστάσεις αφαιρούνται στον υπολογισμό. Είναι ένα όφελος και έτσι μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό μιας γνωστής αντίστασης.

Carey-Foster-Bridge

Carey-Foster-Bridge

Οι ίσες αντιστάσεις όπως το P & Q συνδέονται στα εσωτερικά κενά 2 & 3, η τυπική αντίσταση «R» μπορεί να συνδεθεί εντός του κενού1 και το «X» (άγνωστη αντίσταση) συνδέεται εντός του κενού4. Το ED είναι το μήκος εξισορρόπησης που μπορεί να υπολογιστεί από το άκρο «E». Σύμφωνα με την αρχή της Γέφυρας Whetstone

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

Στην παραπάνω εξίσωση, a & b είναι οι τελικές τροποποιήσεις στο άκρο E & F & είναι η αντίσταση για το μήκος κάθε μονάδας στο καλώδιο γέφυρας. Εάν αυτός ο έλεγχος είναι συνεχής αλλάζοντας X & R, το μήκος εξισορρόπησης «l2» υπολογίζεται από το τέλος E.

P/Q = X + a + 12 ρ/ R + b +(100-12) ρ

Από τις δύο παραπάνω εξισώσεις,

X = R + ρ (11 -12)

Αφήστε το l1 & l2 να είναι τα μήκη εξισορρόπησης μόλις η παραπάνω δοκιμή γίνει μέσω μιας τυπικής αντίστασης «r» αντί για «R» & αντί του X, μιας ευρείας χαλκού ταινίας αντίστασης «0».

0 = r + ρ (11 '-12') ή ρ = r / 11 '-12'

Εάν οι αντιστάσεις του πηνίου είναι X1 & X2 σε θερμοκρασίες όπως t1oc & t2oc, τότε το TCR είναι

Α = X2 – X1/(X1t2 – X2t1)

Και επίσης εάν οι αντιστάσεις του πηνίου είναι X0 & X100 σε θερμοκρασίες όπως 0oc & 100oc, τότε το TCR είναι

Α = X100 – X0/(X0 x 100)

Έτσι, αυτό αφορά τον συντελεστή θερμοκρασίας του αντίσταση . Από τις παραπάνω πληροφορίες τελικά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι αυτός είναι ο υπολογισμός της τροποποίησης σε οποιαδήποτε ουσία ηλεκτρικής αντίστασης για κάθε επίπεδο αλλαγής θερμοκρασίας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η μονάδα του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης;