Какво представляват термисторите и за какво са предназначени?

Устройство и видове

Термисторът е полупроводниково устройство, чието съпротивление зависи от неговата температура. В зависимост от вида на елемента, съпротивлението може да нарасне или да падне при нагряване. Има два типа термистори:

• NTC (отрицателен температурен коефициент) - с отрицателен температурен коефициент на съпротивление (TCS). Често те се наричат ​​„Термистори“.
• PTC (положителен температурен коефициент) - с положителна TKS. Наричат ​​ги още „Позистори“.

Важно! Температурният коефициент на електрическо съпротивление е зависимостта на съпротивлението от температурата. Описва колко Ом или процент от номиналната стойност променя съпротивлението на елемента с повишаване на неговата температура с 1 градус по Целзий. Например обикновени резистори положителна TKS (при нагряване съпротивлението на проводниците се увеличава).

Термисторите са нискотемпературни (до 170К), среднотемпературни (170-510К) и високотемпературни (900-1300К). Корпусът на елемента може да бъде направен от пластмаса, стъкло, метал или керамика.

Условното графично обозначение на термисторите в диаграмата прилича на обикновени резистори и единствената разлика е, че те се зачеркват с лента и буквата t е посочена до нея.

Между другото, по този начин са обозначени всякакви резистори, чието съпротивление се променя под въздействието на околната среда, а типът на действащи величини се обозначава с буквата, t е температурата.

Основни характеристики:

• Номинална устойчивост при 25 градуса по Целзий.
• Максимално разсейване на ток или мощност.
• Диапазонът на работните температури.
• TKS.

Интересен факт: Термисторът е изобретен през 1930 г. от учения Самуел Рубен.

Нека разгледаме по-подробно как работи и за какво е предназначен всеки от тях.

NTC

Основна информация

Съпротивлението на NTC термисторите намалява с нагряването, техният TCS е отрицателен. Температурната зависимост на съпротивлението е показана на графиката по-долу.

Тук можете да сте сигурни, че при нагряване съпротивлението на NTC термистора намалява.

Такива термистори са направени от полупроводници. Принципът на действие е, че с повишаване на температурата концентрацията на носителите на заряд се увеличава, електроните преминават в проводимата лента. В допълнение към полупроводниците се използват оксиди на преходните метали.

Обърнете внимание на такъв параметър като бета коефициент.Той се взема предвид при използване на термистор за измерване на температура, за осредняване на графика на съпротивлението спрямо температурата и извършване на изчисления с помощта на микроконтролери. Бета уравнението за приближаване на кривата на промяна на съпротивлението на термистора, който виждате по-долу.

Чудя се: в повечето случаи се използват термистори в температурния диапазон 25-200 градуса по Целзий. Съответно те могат да се използват за измервания в тези граници, докато термодвойките работят при 600 градуса по Целзий.

Къде се използва

Отрицателните TCS термистори често се използват за ограничаване на стартовите токове на електродвигателите, стартови релета, за защита на литиевите батерии от прегряване и в захранването за намаляване на токовете на зареждане на входния филтър (капацитивен).

Диаграмата по-горе показва пример за използване на термистор в захранване. Това приложение се нарича директно нагряване (когато самият елемент се загрява, когато през него тече ток). На таблото за захранване NTC резисторът е както следва.

На фигурата по-долу виждате как изглежда NTC термисторът. Тя може да се различава по размер, форма и по-рядко по цвят, най-често срещаните са зелени, сини и черни.

Ограничението на пусковия ток на електродвигателите с помощта на NTC термистор е широко разпространено в домакинските уреди поради лекотата на изпълнение. Известно е, че при стартиране на двигателя той може да консумира ток многократно и десетки пъти по-висок от номиналната му консумация, особено ако двигателят е стартиран не под товар, а под товар.

Принципът на работа на такава схема:

Когато термисторът е студен, неговото съпротивление е високо, ние включваме двигателя и токът във веригата е ограничен от активното съпротивление на термистора. Постепенно този елемент се загрява и съпротивлението му пада и двигателят навлиза в работен режим. Термисторът е избран така, че в горещо състояние съпротивлението е близо до нула. На снимката по-долу виждате изгорял термистор на дъската на месомелачката Zelmer, където се използва такова решение.

Недостатъкът на този дизайн е, че при рестартиране, когато термисторът все още не се е охладил, не възниква ограничение на тока.

Има не съвсем позната аматьорска употреба на термистор за защита на лампи с нажежаема жичка. Диаграмата по-долу показва опцията за ограничаване на токовия удар при включване на такива лампи.

Ако за измерване на температурата се използва термистор, този режим на работа се нарича индиректно нагряване, т.е. Тя се нагрява от външен източник на топлина.

Чудя се: термисторите нямат полярност, така че могат да се използват както в постояннотокови, така и в променливотокови вериги, без страх от обръщане на полярността.

маркиране

Термисторите могат да бъдат маркирани както по азбучен ред, така и да съдържат цветна маркировка под формата на кръгове, пръстени или ивици. В същото време има много начини за маркиране с букви - това зависи от производителя и вида на специфичния елемент. Една възможност:

На практика, ако се използва за ограничаване на тока на включване, най-често срещаните са дискови термистори, които са маркирани, както следва:

5D-20

Когато първата цифра показва съпротивление при 25 градуса по Целзий - 5 ома, а "20" - диаметърът, толкова по-голям е - толкова повече мощност може да се разсее. Виждате пример за това на фигурата по-долу:

За да дешифрирате цветната маркировка, можете да използвате таблицата по-долу.

Поради изобилието от опции за маркиране, можете да направите грешка в декодирането, следователно за точност на декодиране е по-добре да потърсите техническа документация за конкретен компонент на уебсайта на производителя.

PTC

Основна информация

Позисторите, както беше казано, имат положителен TCS, тоест тяхната устойчивост се увеличава при нагряване. Те се правят на базата на бариев титанат (BaTiO₃). Позисторът има такава графика на температура и устойчивост:

Освен това трябва да обърнете внимание на характеристиката му на токово напрежение:

Режимът на работа зависи от избора на работната точка на позитора на I-V характеристика, например:

• Линеен участък се използва за измерване на температура;
• Секцията надолу по веригата се използва в стартови релета, време реле, измерване на силата на електромагнитното излъчване върху микровълновата, пожарната аларма и други неща.

Видеото по-долу описва какви са позисторите:

Където е приложимо

Обхватът на позисторите е достатъчно широк. Те се използват главно в схеми за защита на оборудване и устройства от прегряване или свръхтовар, по-рядко за измерване на температура, а също и като самостабилизиращ се нагревателен елемент. Накратко избройте примери за употреба:

1. Защита на двигателя. Инсталиран във фронталната част на всяка намотка на двигателя (за еднофазна трифазна 3, за двустепенна 6 и т.н.), PTC термисторът предотвратява изгарянето на намотката в случай на задръстване на ротора или в случай на повреда на системата за принудително охлаждане. Как работи тази схема? Позисторът се използва като сензор, свързан към управляващо устройство с задействащи релета, стартери и контактори. В случай на спешност съпротивлението му се повишава и този сигнал се предава на управляващото тяло, двигателят се изключва.
2. Защитете намотките на трансформатора от прегряване и (или) претоварване, след това позиционерът се инсталира последователно с първичната намотка.
3. Система за демагнетизация на кинескопи за CRT телевизори и монитори. Между другото, тази част често се проваля и трябва да се справите с този случай по време на ремонта, докато повредата на предпазителя е характерна.
4. Нагревателен елемент в пистолети за лепило. Например при автомобили за отопление на всмукателния тракт снимката по-долу показва нагревателния канал XX на карбуратора Пиербург.

Термисторите са група устройства, които могат да преобразуват температурата в електрически сигнал, който се отчита чрез измерване на спада на напрежението или тока във веригата, където е инсталиран. Или те самите могат да бъдат регулаторен орган, ако параметрите му го позволяват. Простотата и достъпността на тези устройства позволява те да бъдат широко използвани както за професионален дизайн на устройства, така и за любителска радио практика.

И накрая, препоръчваме да гледате видеоклип, който подробно описва какво е термистор, как работи и къде се използва:

Със сигурност не знаете:

• Онлайн изчисление на резистора за светодиода
• Как зависи съпротивлението на проводник в зависимост от температурата
• Как сами да си направите терморегулатор