PTC阻温特性测试仪的研制

    PTC热敏电阻的电阻-温度特性即阻温特性是PTC最重要的特性。从阻温特性曲线中可以直接得到或推导出许多重要的参数,例如,最小电阻R_min、开关电阻R_TC、开关温度T_C、升阻比β、温度系数α等。因此,PTC阻温特性是PTC配方和工艺调整的直接依据,也是研制新产品的重要依据。

    测量PTC元件的阻温特性一般采用人工描点法。即把PTC放在一个手动调压的加热炉中,逐步升高温度,待某一温度平衡后,测量PTC的电阻值,并记下相应的温度,直至测完一组阻温值。然后将该组阻温值逐点描绘在单对数坐标纸上。这种方法精度差、误差大、效率低、劳动强度大。

    介绍的PTC阻温特性测试仪,用计算机系统自动完成阻温测试的全部控制、采集等过程。阻温数据或阻温特性曲线打印输出,同时计算全部阻温特性参数。

    由于PTC在室温下电阻值最小的只有数欧姆,而在高温时电阻值高达100 MΩ以上,阻值的变化范围跨越7～8个数量级。这正是PTC阻温曲线的特点,也是阻温仪中电阻测量部分必须要解决的难题。另外,温度是两个重要参数之一,如何保证温度控制和测量的准确性也是本仪器需要解决的关键问题。现将阻温仪介绍如下。

    1　硬件电路的设计

    图1为PTC阻温特性测试仪原理方框图。图1中由工业控制计算机IPC完成过程控制、数据采集、数据处理和测试结果输出。样品台置于升温炉内,炉温由计算机通过I/O板控制可控硅实现。仪器控温和测温元件采用铂电阻P_t100,图1中P_t1为控温铂电阻,它被置于升温炉体内,Pt2为测温铂电阻,它被置于紧靠样品的样品台上,控温采用PID控制算法。Pt1、Pt2和被测PTC器件的电阻通过多路选择器与FLUKE 45型多用表的电阻档相连。FLUKE 45型多用表为5自动换档仪表,带有RS-232和IEEE-488串行输出接口。这种表对于PTC阻值变化范围大于7个数量级的自动测试是非常合适的。FLUKE 45型表的电阻测量范围是0～300 MΩ;共分7档,自动换档,最小分辨率0.01Ω。由于采用了高精度的优质多用表,使阻温仪的主要技术指标达到了很高水平。I/O卡板上采用了光电离隔器件,增强了仪器抗干扰性能。升温炉采用样品台固定式结构,操作非常方便。

    2　软件设计

    图2为阻温仪程序方框图。阻温仪测试系统的软件是在Windows 98平台上用Visual C++6.0编程实现。Windows 98中32位内核提供了改进的进程调度,实现了抢先(Preemptive)多任务与多线程(Multi-threaded)支持,可使多个应用程序和系统任务同时正常运行。阻温仪测试系统软件中的两个程序可同时在Win-dows 98上运行,实现一边测试一边处理历史数据,它们是两个并发的进程。由于测试过程时间比较长,可将测试程序转入后台运行,用户可用计算机去做别的工作(如文字处理,上网等)。