온도변환저는 무엇인가요?
열저항이란?
열저항 정의
열저항(또는 열 저항기)은 온도 변화에 따라 전기 저항이 크게 변하는 저항기를 말합니다.
열저항은 회로에서 수동 구성 요소 역할을 합니다. 열저항은 온도를 측정하는 데 정확하고 저렴하며 견고한 방법입니다.
열저항은 극단적인 온도에서는 효과적이지 않지만, 많은 응용 분야에서 선호되는 센서입니다.
정확한 온도 측정이 필요할 때 열저항은 이상적입니다. 열저항의 회로 기호는 다음과 같습니다:
열저항의 용도
열저항은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 열저항은 많은 유체 및 주변 공기 환경에서 온도를 측정하는 열저항 온도계로 널리 사용됩니다. 열저항의 가장 일반적인 용도는 다음과 같습니다:
디지털 온도계(온도 조절기)
자동차 응용 분야(차량 및 트럭의 오일 및 냉각수 온도 측정)
가전 제품(전자레인지, 냉장고, 오븐 등)
회로 보호(예: 서지 보호)
충전식 배터리(올바른 배터리 온도 유지)
전기 재료의 열 전도율 측정
많은 기본 전자 회로에서 유용(예: 초보자용 아두이노 스타터 키트의 일부로)
온도 보상(즉, 회로의 다른 부분에서 온도 변화로 인해 발생하는 영향을 보상하기 위해 저항 유지)
위튼스톤 다리 회로에서 사용
작동 원리
열저항의 작동 원리는 그 저항이 온도에 따라 달라진다는 것입니다. 우리는 오므미터를 사용하여 열저항의 저항을 측정할 수 있습니다.
온도 변화가 열저항의 저항에 어떻게 영향을 미치는지를 이해하면, 저항을 측정하여 온도를 결정할 수 있습니다.
저항이 얼마나 변하는지는 열저항에 사용된 재료의 종류에 따라 달라집니다. 열저항의 온도와 저항 간의 관계는 비선형입니다. 일반적인 열저항 그래프는 다음과 같습니다:
위와 같은 온도 그래프를 가진 열저항이 있다면, 단순히 오므미터로 측정된 저항을 그래프 상의 온도와 일치시키면 됩니다.
y축에서 저항을 수평선으로 그리고, 이 수평선이 그래프와 교차하는 지점에서 수직선을 내려 그리면, 열저항의 온도를 도출할 수 있습니다.
열저항 유형
열저항은 두 가지 유형이 있습니다:
음의 온도 계수(NTC) 열저항
양의 온도 계수(PTC) 열저항
NTC 열저항
NTC 열저항에서는 온도가 증가할수록 저항이 감소하고, 반대로 온도가 감소할수록 저항이 증가합니다. 이러한 역관계 덕분에 NTC 열저항이 가장 일반적으로 사용됩니다.
NTC 열저항에서 저항과 온도 간의 관계는 다음 식에 의해 규제됩니다:
RT는 온도 T(K)에서의 저항
R0는 온도 T0(K)에서의 저항
T0는 참조 온도(일반적으로 25oC)
β는 재료의 특성에 따라 달라지는 상수. 명목값은 4000으로 취합니다.
β 값이 높을수록 저항-온도 관계가 매우 좋습니다. β 값이 높으면 같은 온도 상승에도 불구하고 저항 변화가 더 커져 - 즉, 열저항의 민감도(그리고 정확도)가 증가합니다.
이 식을 통해 열저항의 민감도를 나타내는 저항 온도 계수를 결정할 수 있습니다.
위에서我们可以看到αT有一个负号。这个负号表示NTC热敏电阻的负电阻-温度特性。
如果β = 4000 K且T = 298 K，则αT = –0.0045/oK。这比铂RTD的灵敏度要高得多。这将能够测量非常微小的温度变化。
然而，现在可以买到替代形式的高度掺杂热敏电阻（价格昂贵），它们具有正温度系数。
表达式（1）表明，即使在很小的温度范围内，也无法对曲线进行线性近似，因此热敏电阻确实是一个非线性传感器。
**PTC热敏电阻**
PTC热敏电阻的温度和电阻之间关系相反。当温度升高时，电阻增加。
当温度降低时，电阻降低。因此，在PTC热敏电阻中，温度和电阻成反比。
尽管PTC热敏电阻不如NTC热敏电阻常见，但它们经常被用作电路保护的一种形式。类似于保险丝的功能，PTC热敏电阻可以用作限流装置。
当电流通过设备时，会产生少量的电阻加热。如果电流足够大，产生的热量超过了设备向周围环境散发的热量，那么设备就会升温。
在PTC热敏电阻中，这种加热还会导致其电阻增加。这会产生一种自我强化效应，使电阻上升，从而限制电流。这样，它就起到了限流装置的作用——保护电路。
**热敏电阻特性**
描述热敏电阻特性的关系如下所示：
\[ \frac{R_1}{R_2} = \exp\left[\beta\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)\right] \]
- R1 = 绝对温度T1[°K]下的热敏电阻阻值
- R2 = 温度T2 [°K]下的热敏电阻阻值
- β = 依赖于换能器材料的常数（例如振荡换能器）
从上面的方程中可以看出，温度与电阻之间的关系是高度非线性的。标准NTC热敏电阻通常表现出约0.05/°C的负热阻温度系数。
**热敏电阻构造**
为了制造热敏电阻，将两种或多种金属氧化物半导体粉末与粘合剂混合制成浆料。
将少量这种浆料滴在引线上。为了干燥目的，必须将其放入烧结炉中。
在这个过程中，浆料会收缩并附着在引线上形成电气连接。
这种处理过的金属氧化物通过涂上一层玻璃来密封。这层玻璃涂层赋予热敏电阻防水性能——有助于提高其稳定性。
市场上有不同形状和大小的热敏电阻。较小的热敏电阻呈直径从0.15毫米到1.5毫米的小珠状。
热敏电阻也可以是盘状和垫圈状，通过高压压制热敏材料成扁平圆柱形，直径从3毫米到25毫米不等。
典型的热敏电阻尺寸为0.125mm至1.5 mm。商业上可用的热敏电阻标称值为1K、2K、10K、20K、100K等。这些值表示25°C温度下的电阻值。
热敏电阻有多种型号：珠型、棒型、盘型等。热敏电阻的主要优点是体积小且成本相对较低。
这种尺寸优势意味着在套管中操作的热敏电阻的时间常数较小，尽管尺寸减小也降低了其散热能力，从而使自热效应更大。这种效应可能会永久损坏热敏电阻。
为了避免这种情况，热敏电阻必须以比电阻温度计低得多的电流水平运行——从而导致测量灵敏度降低。
**热敏电阻与热电偶**
热敏电阻和热电偶之间的主要区别是：
**热敏电阻**
- 较窄的感应范围（55至+150°C——尽管这取决于品牌）
- 感应参数 = 电阻
- 电阻与温度之间的非线性关系
- NTC热敏电阻的电阻随温度升高而大致呈指数下降
- 适用于检测小的温度变化（很难在超过50°C的范围内准确且高分辨率地使用热敏电阻）
- 感应电路简单，不需要放大且非常简单
- 未经校准的情况下，精度通常难以优于1°C
**热电偶**
- 具有广泛的温度感应范围（Type T = -200-350°C；Type J = 95-760°C；Type K = 95-1260°C；其他类型可达到更高的温度）
- 可以非常精确
- 感应参数 = 不同温度下接点产生的电压
- 热电偶电压相对较低
- 电压与温度之间呈线性关系
**热敏电阻与RTD**
电阻温度检测器（也称为RTD传感器）与热敏电阻非常相似。RTD和热敏电阻都具有随温度变化的电阻。
两者之间的主要区别在于它们所使用的材料类型。热敏电阻通常由陶瓷或聚合物材料制成，而RTD则由纯金属制成。在性能方面，热敏电阻在几乎所有方面都优于RTD。
热敏电阻更准确、更便宜，并且响应时间更快。热敏电阻与RTD相比唯一的真正缺点是在温度范围上。RTD可以测量比热敏电阻更宽的温度范围。
除了这一点外，没有理由选择RTD而不是热敏电阻。
**输出规范**
- 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。
- 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。
- 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。
- 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。
- 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。
**译文**
열저항이란? 열저항 정의 열저항(또는 열 저항기)은 온도 변화에 따라 전기 저항이 크게 변하는 저항기를 말합니다. 열저항은 회로에서 수동 구성 요소 역할을 합니다. 열저항은 온도를 측정하는 데 정확하고 저렴하며 견고한 방법입니다. 열저항은 극단적인 온도에서는 효과적이지 않지만, 많은 응용 분야에서 선호되는 센서입니다. 정확한 온도 측정이 필요할 때 열저항은 이상적입니다. 열저항의 회로 기호는 다음과 같습니다: 열저항의 용도 열저항은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 열저항은 많은 유체 및 주변 공기 환경에서 온도를 측정하는 열저항 온도계로 널리 사용됩니다. 열저항의 가장 일반적인 용도는 다음과 같습니다: 디지털 온도계(온도 조절기) 자동차 응용 분야(차량 및 트럭의 오일 및 냉각수 온도 측정) 가전 제품(전자레인지, 냉장고, 오븐 등) 회로 보호(예: 서지 보호) 충전식 배터리(올바른 배터리 온도 유지) 전기 재료의 열 전도율 측정 많은 기본 전자 회로에서 유용(예: 초보자용 아두이노 스타터 키트의 일부로) 온도 보상(즉, 회로의 다른 부분에서 온도 변화로 인해 발생하는 영향을 보상하기 위해 저항 유지)
