Was sind Thermistoren und wofür sind sie?
Gerät und Typen
Ein Thermistor ist ein Halbleiterbauelement, dessen Widerstand von seiner Temperatur abhängt. Je nach Art des Elements kann der Widerstand beim Erhitzen steigen oder fallen. Es gibt zwei Arten von Thermistoren:
- NTC (Negative Temperature Coefficient) - mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCS). Oft werden sie "Thermistoren" genannt.
- PTC (Positiver Temperaturkoeffizient) - mit positivem TKS. Sie werden auch "Posistoren" genannt.
Wichtig! Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands ist die Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur. Beschreibt, um wie viel Ohm oder Prozent des Nennwerts den Widerstand des Elements bei einer Temperaturerhöhung um 1 Grad Celsius ändert. Zum Beispiel gewöhnlich Widerstände positive TKS (beim Erhitzen steigt der Widerstand der Leiter).
Thermistoren sind Niedertemperatur (bis zu 170 K), Mitteltemperatur (170-510 K) und Hochtemperatur (900-1300 K). Der Körper des Elements kann aus Kunststoff, Glas, Metall oder Keramik bestehen.
Die bedingte grafische Bezeichnung der Thermistoren im Diagramm ähnelt gewöhnlichen Widerständen, und der einzige Unterschied besteht darin, dass sie durch einen Streifen durchgestrichen sind und der Buchstabe t daneben angegeben ist.
Übrigens werden alle Widerstände auf diese Weise angezeigt, deren Widerstand sich unter dem Einfluss der Umgebung ändert, und die Art der einwirkenden Größen wird durch den Buchstaben angegeben, t ist die Temperatur.
Hauptmerkmale:
- Nennwiderstand bei 25 Grad Celsius.
- Maximale Strom- oder Verlustleistung.
- Der Bereich der Betriebstemperaturen.
- Tks.
Interessante Tatsache: Der Thermistor wurde 1930 vom Wissenschaftler Samuel Ruben erfunden.
Schauen wir uns genauer an, wie es funktioniert und wofür jeder von ihnen ist.
NTC
Grundlegende Informationen
Der Widerstand von NTC-Thermistoren nimmt beim Erhitzen ab, ihr TCS ist negativ. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstands ist in der folgenden Grafik dargestellt.
Hier können Sie sicherstellen, dass beim Erhitzen der Widerstand des NTC-Thermistors abnimmt.
Solche Thermistoren bestehen aus Halbleitern. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass mit zunehmender Temperatur die Konzentration der Ladungsträger zunimmt und die Elektronen in das Leitungsband gelangen. Neben Halbleitern werden Übergangsmetalloxide eingesetzt.
Achten Sie auf einen Parameter wie einen Beta-Koeffizienten.Dies wird berücksichtigt, wenn ein Thermistor verwendet wird, um die Temperatur zu messen, den Widerstandsgraphen gegen die Temperatur zu mitteln und Berechnungen unter Verwendung von Mikrocontrollern durchzuführen. Die Beta-Gleichung zur Approximation der Kurve der Widerstandsänderung des Thermistors sehen Sie unten.
Interessant: In den meisten Fällen werden Thermistoren im Temperaturbereich von 25 bis 200 Grad Celsius eingesetzt. Dementsprechend können sie für Messungen in diesen Bereichen verwendet werden, während Thermoelemente bei 600 Grad Celsius arbeiten.
Wo wird verwendet
Negative TCS-Thermistoren werden häufig verwendet, um die Anlaufströme von Elektromotoren und Anlaufrelais zu begrenzen, Lithiumbatterien vor Überhitzung zu schützen und in Stromversorgungen die Ladeströme des Eingangsfilters (kapazitiv) zu reduzieren.
Das obige Diagramm zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines Thermistors in einer Stromversorgung. Diese Anwendung wird als direkte Erwärmung bezeichnet (wenn sich das Element selbst erwärmt, wenn Strom durch es fließt). Auf der Stromversorgungsplatine ist der NTC-Widerstand wie folgt.
In der folgenden Abbildung sehen Sie, wie der NTC-Thermistor aussieht. Es kann sich in Größe, Form und seltener in Farbe unterscheiden. Am häufigsten sind Grün, Blau und Schwarz.
Die Begrenzung des Anlaufstroms von Elektromotoren mit Hilfe eines NTC-Thermistors ist bei Haushaltsgeräten aufgrund der einfachen Implementierung weit verbreitet. Es ist bekannt, dass der Motor beim Starten ein Vielfaches und Zehnfaches seines Nennverbrauchs verbrauchen kann, insbesondere wenn der Motor nicht im Leerlauf, sondern unter Last gestartet wird.
Das Funktionsprinzip eines solchen Systems:
Wenn der Thermistor kalt ist, sein Widerstand hoch ist, schalten wir den Motor ein und der Strom im Stromkreis wird durch den aktiven Widerstand des Thermistors begrenzt. Allmählich erwärmt sich dieses Element und sein Widerstand fällt ab, und der Motor geht in den Betriebsmodus über. Der Thermistor wird so gewählt, dass der Widerstand im heißen Zustand nahe Null ist. Auf dem Foto unten sehen Sie einen ausgebrannten Thermistor auf der Platine eines Zelmer-Fleischwolfs, in dem eine solche Lösung verwendet wird.
Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass beim Neustart, wenn der Thermistor noch nicht abgekühlt ist, keine Strombegrenzung auftritt.
Es gibt eine nicht ganz bekannte Amateur-Verwendung eines Thermistors zum Schutz von Glühlampen. Das folgende Diagramm zeigt die Möglichkeit, den Stromstoß zu begrenzen, wenn solche Lampen eingeschaltet werden.
Wenn ein Thermistor zum Messen der Temperatur verwendet wird, wird diese Betriebsart als indirekte Erwärmung bezeichnet, d.h. Es wird durch eine externe Wärmequelle erwärmt.
Interessant: Thermistoren haben keine Polarität, daher können sie sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstromkreisen verwendet werden, ohne dass eine Polaritätsumkehr befürchtet wird.
Markierung
Thermistoren können sowohl alphabetisch markiert werden als auch Farbmarkierungen in Form von Kreisen, Ringen oder Streifen enthalten. Gleichzeitig gibt es viele Möglichkeiten der Buchstabenkennzeichnung - dies hängt vom Hersteller und der Art des spezifischen Elements ab. Eine der Optionen:
In der Praxis sind, wenn es zur Begrenzung des Einschaltstroms verwendet wird, am häufigsten Scheibenthermistoren, die wie folgt gekennzeichnet sind:
5D-20
Wenn die erste Ziffer einen Widerstand bei 25 Grad Celsius - 5 Ohm und „20“ anzeigt - je größer der Durchmesser, desto mehr Leistung kann er abgeben. Ein Beispiel dafür sehen Sie in der folgenden Abbildung:
Um die Farbmarkierung zu entschlüsseln, können Sie die folgende Tabelle verwenden.
Aufgrund der Vielzahl an Markierungsoptionen können Sie beim Decodieren einen Fehler machen. Aus Gründen der Entschlüsselungsgenauigkeit ist es daher besser, auf der Website des Herstellers nach technischer Dokumentation für eine bestimmte Komponente zu suchen.
PTC
Grundinformation
Die Posistoren haben, wie gesagt, ein positives TCS, dh ihr Widerstand nimmt mit der Erwärmung zu. Sie werden auf Basis von Bariumtitanat (BaTiO) hergestellt3) Der Posistor hat ein solches Diagramm von Temperatur und Widerstand:
Außerdem müssen Sie auf die Strom-Spannungs-Kennlinie achten:
Die Betriebsart hängt von der Wahl des Betriebspunkts des Posistors auf der I-V-Kennlinie ab, zum Beispiel:
- Ein linearer Abschnitt wird verwendet, um die Temperatur zu messen;
- Der nachgeschaltete Abschnitt wird zum Starten von Relais verwendet. Zeitrelais, Messen der Leistung von EMP auf Mikrowelle, Feueralarm und anderen Dingen.
Das folgende Video beschreibt, was Posistoren sind:
Wo anwendbar
Der Umfang der Posistoren ist groß genug. Sie werden hauptsächlich in Schutzsystemen für Geräte und Vorrichtungen vor Überhitzung oder Überhitzung eingesetzt Überlast, seltener zur Temperaturmessung und auch als selbststabilisierendes Heizelement. Nennen Sie kurz Anwendungsbeispiele:
- Motorschutz. Der PTC-Thermistor ist im vorderen Teil jeder Motorwicklung installiert (für Dreiphasen-3 mit einer Drehzahl, 6 mit zwei Drehzahlen usw.) und verhindert, dass die Wicklung bei einem Blockieren des Rotors oder bei einem Ausfall des Zwangskühlsystems durchbrennt. Wie funktioniert diese Schaltung? Der Posistor wird als Sensor verwendet, der mit einem Steuergerät mit Betätigungsrelais, Startern und Schützen verbunden ist. Im Notfall steigt sein Widerstand und dieses Signal wird an das Leitungsgremium übertragen, der Motor wird abgestellt.
- Schützen Sie die Transformatorwicklungen vor Überhitzung und (oder) Überlastung, dann wird der Posistor in Reihe mit der Primärwicklung installiert.
- System zur Entmagnetisierung von Kineskopen für CRT-Fernseher und Monitore. Übrigens fällt dieser Teil oft aus und Sie müssen sich während der Reparatur mit diesem Fall befassen, während der Ausfall der Sicherung charakteristisch ist.
- Heizelement in Klebepistolen. In Autos zum Heizen des Ansaugtrakts zeigt das Foto unten beispielsweise den Heizkanal XX des Vergasers Pierburg.
Thermistoren sind eine Gruppe von Geräten, die die Temperatur in ein elektrisches Signal umwandeln können, das durch Messen des Spannungsabfalls oder Stroms in dem Stromkreis, in dem sie installiert sind, gelesen wird. Oder sie selbst können eine Regulierungsbehörde sein, wenn ihre Parameter dies zulassen. Die Einfachheit und Zugänglichkeit dieser Geräte ermöglicht es, sie sowohl für das professionelle Design von Geräten als auch für die Amateurfunkpraxis in großem Umfang einzusetzen.
Schließlich empfehlen wir, ein Video anzusehen, in dem detailliert beschrieben wird, was ein Thermistor ist, wie er funktioniert und wo er verwendet wird:
Sicher wissen Sie nicht:
Wird geladen...
