서미스터의 등가 회로를 분석하는 것은 전자 및 온도 감지 분야에 관련된 사람들에게 중요한 측면입니다. 서미스터 공급 업체로서 저는 이러한 구성 요소가 전기 회로 내에서 어떻게 작동하는지 이해하는 것의 중요성을 직접 목격했습니다. 이 블로그 게시물에서는 서미스터의 동등한 회로를 분석하는 프로세스를 안내하여 이러한 다재다능한 구성 요소를 최대한 활용하는 데 도움이되는 통찰력을 제공합니다.
서미스터의 기본 사항 이해
동등한 회로 분석을 탐구하기 전에 서미스터가 무엇인지, 어떻게 작동하는지에 대한 확실한 이해가 있어야합니다. 서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변하는 저항의 한 유형입니다. 서미스터에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 : 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 음의 온도 계수 (NTC) 서미스터와 온도에 따라 저항이 증가하는 양의 온도 계수 (PTC) 서머 스터가 있습니다.
NTC 서머 스터는 온도 측정, 보상 및 제어를 포함한 다양한 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 온도 변화에 매우 민감하여 정확한 온도 감지에 이상적입니다. 반면에 PTC 서머 스터는 종종 과전류 보호 및 자체 조절 가열 요소에 사용됩니다.
서미스터의 동등한 회로
서미스터의 등가 회로는 온도 의존성 저항 값을 갖는 단순 저항으로 표현 될 수 있습니다. 그러나보다 복잡한 응용 분야에서는 서미스터의 동작을 정확하게 모델링하기 위해 추가 구성 요소를 고려해야 할 수도 있습니다.
가장 간단한 형태로, 서미스터의 등가 회로는 온도에 의해 값이 결정되는 저항 (Rth)으로 구성됩니다. NTC 서머 스터의 저항은 Steinhart -Hart 방정식에 의해 설명 될 수 있습니다.
[\ frac {1} {t} = a + b \ ln (r_ {th}) + c (\ ln (r_ {th}))^{3}]
여기서 (t)는 켈빈의 절대 온도이며 (r_ {th})는 서미스터의 저항이고 (a), (b) 및 (c)는 각 서미스터에 특이적인 Steinhart -Hart 계수입니다.
실제 회로에서, 서미스터는 종종 직렬로 연결되거나 다른 저항과 평행하여 전압 - 분배기 회로를 형성합니다. 이를 통해 서미스터 저항의 변화를 측정 가능한 전압 변화로 변환 할 수 있습니다. 예를 들어, 고정 저항 ((r_f))와 NTC 서머 스터 ((r_ {th}))가있는 간단한 전압 - 분배기 회로에서는 다음 공식을 사용하여 출력 전압 ((V_ {Out})를 계산할 수 있습니다.
[v_ {out} = v_ {in} \ frac {r_ {th}} {r_ {th}+r_f}]
온도가 변함에 따라 서미스터의 저항이 변해 출력 전압이 상응하는 변화를 일으 킵니다. 이 전압 변화를 측정하여 온도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
동등한 회로 분석
서미스터의 등가 회로를 분석하려면 회로에서 다른 구성 요소의 작동 온도 범위, 정확도 요구 사항 및 전기 특성을 포함한 몇 가지 요소를 고려해야합니다.
1 단계 : 작동 온도 범위를 결정합니다
등가 회로를 분석하는 첫 번째 단계는 서미스터의 작동 온도 범위를 결정하는 것입니다. 이를 통해 정확한 온도 계산을 위해 적절한 서미스터 유형 (NTC 또는 PTC) 및 Steinhart -HART 계수를 선택하는 데 도움이됩니다.
예를 들어, 디자인하는 경우 a100k 화재 경보 서미스터화재 경보 시스템의 경우, 작동 온도 범위는 20 ℃ 내지 100 ℃ 일 수있다. 이 범위에 적합한 저항 - 온도 특성을 가진 NTC 서머 스터를 선택해야합니다.
2 단계 : 적절한 회로 구성을 선택하십시오
작동 온도 범위를 결정하면 다음 단계는 적절한 회로 구성을 선택하는 것입니다. 앞에서 언급했듯이, 전압 - 분배기 회로는 서미스터 응용 분야에 공통적 인 선택입니다. 그러나 브리지 회로와 같은 다른 구성은 높은 정확도 측정에 더 적합 할 수 있습니다.
브리지 회로에서 서미스터는 3 개의 고정 저항으로 Wheatstone Bridge 구성에 연결됩니다. 브리지의 출력 전압은 서미스터 저항의 변화에 비례하여 온도의보다 선형적이고 정확한 측정을 제공합니다.
3 단계 : 구성 요소 값을 계산합니다
회로 구성을 선택한 후 회로에서 다른 구성 요소의 값을 계산해야합니다. 여기에는 전압의 고정 저항 - 분배기 또는 브리지 회로가 포함됩니다.
전압 - 분배기 회로에서 고정 저항 ((R_F))의 값을 계산하려면 다음 단계를 사용할 수 있습니다.
- 작동 온도 범위에서 원하는 출력 전압 범위를 결정하십시오.
- 알려진 저항 - 온도 특성이있는 서머 스터를 선택하십시오.
- 전압 - 분배기 공식을 사용하여 원하는 출력 전압 범위를 제공하는 (R_F)의 값을 계산하십시오.
예를 들어, 출력 전압이 20 ° C ~ 100 ° C의 온도 범위에서 0.5V에서 4.5V로 변하고 25 ° C에서 10kΩ의 저항을 갖는 NTC 서머 스터를 선택한 경우 전압 - 분배기 공식을 사용하여 (R_F)의 값을 계산할 수 있습니다.
4 단계 : 다른 구성 요소의 효과를 고려하십시오
서미스터 및 고정 저항 외에도 커패시터 및 인덕터와 같은 회로의 다른 구성 요소도 등가 회로의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
커패시터는 회로에서 일정한 시간을 소개 할 수 있으며, 이는 서미스터의 응답 시간에 영향을 줄 수 있습니다. 인덕터는 전자기 간섭 (EMI)을 유발하고 온도 측정의 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 이러한 구성 요소의 영향을 고려하고 그 영향을 최소화하기 위해 적절한 조치를 취하는 것이 중요합니다.
서미스터 등가 회로 분석의 응용
서미스터의 동등한 회로에 대한 분석에는 다양한 산업에서 수많은 응용이 있습니다.
화재 경보 시스템
화재 경보 시스템에서알람 경보 서미스터 센서온도의 변화를 감지하는 데 사용됩니다. 서미스터의 등가 회로를 분석함으로써 설계자는 화재 경보 시스템이 온도의 작은 변화를 감지하면서 오 탐지에 저항 할 수있을 정도로 민감 할 수 있습니다.
온도 보상
서미스터는 종종 전자 회로에서 온도 보상에 사용됩니다. 동등한 회로를 분석하여 엔지니어는 온도 변화에 자동으로 조정하는 회로를 설계하여 전자 구성 요소의 안정성과 정확성을 보장 할 수 있습니다.
의료 기기
의료 기기에서는 서미스터가 온도 측정에 사용됩니다. 서미스터의 등가 회로를 분석하면 환자 안전과 의료 기기의 적절한 기능에 중요한 온도 모니터링이 가능합니다.
결론
서미스터의 동등한 회로를 분석하는 것은 온도 감지 응용 분야에서 작업하는 사람에게는 복잡하지만 필수적인 프로세스입니다. 서미스터의 기본, 동등한 회로 표현 및 분석 기술을 이해함으로써보다 정확하고 신뢰할 수있는 온도 인 감지 회로를 설계 할 수 있습니다.
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참조
- "서미스터 핸드북", 오메가 엔지니어링 Inc.
- "전자 장치 및 회로 이론", Robert L. Boylestad 및 Louis Nashelsky.
