Czym są termistory i do czego służą?

Urządzenie i typy

Termistor to urządzenie półprzewodnikowe, którego rezystancja zależy od jego temperatury. W zależności od rodzaju elementu rezystancja może wzrosnąć lub spaść po podgrzaniu. Istnieją dwa rodzaje termistorów:

• NTC (ujemny współczynnik temperaturowy) - z ujemnym współczynnikiem rezystancji temperaturowej (TCS). Często nazywane są „termistorami”.
• PTC (dodatni współczynnik temperaturowy) - z dodatnim TKS. Są również nazywane „Posistors”.

Ważne! Współczynnik temperaturowy rezystancji elektrycznej jest zależnością rezystancji od temperatury. Opisuje, o ile Ohm lub procent wartości nominalnej zmienia rezystancję elementu wraz ze wzrostem jego temperatury o 1 stopień Celsjusza. Na przykład zwykły rezystory dodatni TKS (po podgrzaniu zwiększa się opór przewodów).

Termistory są niskotemperaturowe (do 170 K), średniotemperaturowe (170–510 K) i wysokotemperaturowe (900–1300 K). Korpus elementu może być wykonany z tworzywa sztucznego, szkła, metalu lub ceramiki.

Warunkowe oznaczenie graficzne termistorów na schemacie przypomina zwykłe rezystory, a jedyną różnicą jest to, że są one przekreślone przez pasek, a litera t jest wskazana obok niego.

Nawiasem mówiąc, wszelkie rezystory są wskazane w ten sposób, którego rezystancja zmienia się pod wpływem środowiska, a rodzaj działających wielkości jest oznaczony literą, t jest temperaturą.

Kluczowe cechy:

• Nominalny opór przy 25 stopniach Celsjusza.
• Maksymalne rozproszenie prądu lub mocy.
• Zakres temperatur roboczych.
• Tks.

Ciekawy fakt: Termistor został wynaleziony w 1930 r. Przez naukowca Samuela Rubena.

Przyjrzyjmy się bliżej, jak to działa i do czego służy każdy z nich.

NTC

Podstawowe informacje

Rezystancja termistorów NTC zmniejsza się wraz z ogrzewaniem, ich TCS jest ujemny. Zależność rezystancji od temperatury pokazano na poniższym wykresie.

Tutaj możesz upewnić się, że podczas ogrzewania zmniejsza się rezystancja termistora NTC.

Takie termistory są wykonane z półprzewodników. Zasada działania polega na tym, że wraz ze wzrostem temperatury wzrasta stężenie nośników ładunku, elektrony przechodzą do pasma przewodzenia. Oprócz półprzewodników stosuje się tlenki metali przejściowych.

Zwróć uwagę na taki parametr, jak współczynnik beta.Bierze się to pod uwagę przy stosowaniu termistora do pomiaru temperatury, do uśredniania wykresu rezystancji w funkcji temperatury i wykonywania obliczeń przy użyciu mikrokontrolerów. Równanie beta do aproksymacji krzywej zmiany rezystancji termistora widać poniżej.

Ciekawe: w większości przypadków termistory są stosowane w zakresie temperatur 25-200 stopni Celsjusza. W związku z tym można je stosować do pomiarów w tych zakresach, podczas gdy termopary działają w temperaturze 600 stopni Celsjusza.

Gdzie jest używany

Negatywne termistory TCS są często stosowane w celu ograniczenia prądów rozruchowych silników elektrycznych, przekaźników rozruchowych, ochrony akumulatorów litowych przed przegrzaniem oraz w zasilaczach w celu zmniejszenia prądów ładowania filtra wejściowego (pojemnościowego).

Powyższy schemat pokazuje przykład zastosowania termistora w zasilaczu. Ta aplikacja nazywa się ogrzewaniem bezpośrednim (gdy sam element nagrzewa się, gdy przepływa przez niego prąd). Na płycie zasilacza rezystor NTC jest następujący.

Na poniższym rysunku widać, jak wygląda termistor NTC. Może różnić się rozmiarem, kształtem i rzadziej kolorem, najczęściej jest zielony, niebieski i czarny.

Ograniczenie prądu rozruchowego silników elektrycznych za pomocą termistora NTC jest szeroko rozpowszechnione w urządzeniach gospodarstwa domowego ze względu na łatwość wdrożenia. Wiadomo, że podczas uruchamiania silnika może on zużywać prąd wiele razy i kilkadziesiąt razy wyższy niż jego znamionowe zużycie, szczególnie jeśli silnik jest uruchamiany nie pod obciążeniem, ale pod obciążeniem.

Zasada działania takiego schematu:

Gdy termistor jest zimny, jego rezystancja jest wysoka, włączamy silnik, a prąd w obwodzie jest ograniczony przez aktywną rezystancję termistora. Stopniowo element ten nagrzewa się, a jego rezystancja spada, a silnik wchodzi w tryb pracy. Termistor dobiera się tak, aby w stanie gorącym rezystancja była bliska zeru. Na poniższym zdjęciu widać wypalony termistor na płycie maszynki do mielenia mięsa Zelmer, gdzie zastosowano takie rozwiązanie.

Wadą tej konstrukcji jest to, że przy ponownym uruchomieniu, gdy termistor jeszcze nie ostygł, ograniczenie prądu nie występuje.

Nie dość znane amatorskie zastosowanie termistora do ochrony lamp żarowych. Poniższy schemat pokazuje opcję ograniczenia prądu udarowego po włączeniu takich lamp.

Jeśli do pomiaru temperatury używany jest termistor, ten tryb pracy nazywa się ogrzewaniem pośrednim, tj. Jest ogrzewany przez zewnętrzne źródło ciepła.

Ciekawe: termistory nie mają biegunowości, dlatego można je stosować zarówno w obwodach prądu stałego, jak i przemiennego bez obawy o odwrócenie biegunowości.

Znakowanie

Termistory mogą być oznaczane zarówno alfabetycznie, jak i zawierać kolorowe oznaczenia w postaci kół, pierścieni lub pasków. Jednocześnie istnieje wiele sposobów znakowania liter - zależy to od producenta i rodzaju konkretnego elementu. Jedna opcja:

W praktyce, jeśli stosuje się go do ograniczenia prądu rozruchowego, najczęstsze są termistory dyskowe, które są oznaczone następująco:

5D-20

Tam, gdzie pierwsza cyfra wskazuje opór przy 25 stopniach Celsjusza - 5 omów, a „20” - średnica, im większa, tym więcej mocy może rozproszyć. Przykład tego widzisz na poniższym rysunku:

Aby rozszyfrować oznaczenie koloru, możesz skorzystać z poniższej tabeli.

Ze względu na dużą liczbę opcji znakowania możesz popełnić błąd w dekodowaniu, dlatego dla dokładności deszyfrowania lepiej jest poszukać dokumentacji technicznej dla konkretnego komponentu na stronie producenta.

PTC

Podstawowe informacje

Pozystory, jak powiedziano, mają dodatni TCS, to znaczy ich oporność wzrasta wraz z ogrzewaniem. Wykonane są na bazie tytanianu baru (BaTiO₃) Pozistor ma taki wykres temperatury i rezystancji:

Ponadto należy zwrócić uwagę na jego charakterystykę prądowo-napięciową:

Tryb pracy zależy od wyboru punktu pracy pozistora na charakterystyce I-V, na przykład:

• Sekcja liniowa służy do pomiaru temperatury;
• Część dolna służy do uruchamiania przekaźników, przekaźnik czasowy, mierząc moc promieniowania elektromagnetycznego w kuchence mikrofalowej, alarmie przeciwpożarowym i innych rzeczach.

Poniższy film opisuje, jakie są pozystory:

W stosownych przypadkach

Zakres pozystorów jest wystarczająco szeroki. Są one głównie stosowane w schematach ochrony sprzętu i urządzeń przed przegrzaniem lub przeciążać, rzadziej do pomiaru temperatury, a także jako samostabilizujący się element grzejny. Krótko wymień przykłady użycia:

1. Ochrona silnika. Zainstalowany w przedniej części każdego uzwojenia silnika (dla jednobiegowej trójfazowej 3, dla dwubiegowej 6 itd.) Termistor PTC zapobiega przepaleniu uzwojenia w przypadku zablokowania wirnika lub awarii układu wymuszonego chłodzenia. Jak działa ten obwód? Pozystor służy jako czujnik podłączony do urządzenia sterującego z przekaźnikami uruchamiającymi, rozrusznikami i stycznikami. W nagłych przypadkach jego rezystancja rośnie, a ten sygnał jest przekazywany do organu zarządzającego, silnik jest wyłączany.
2. Chroń uzwojenia transformatora przed przegrzaniem i (lub) przeciążeniem, a następnie rezystor jest instalowany szeregowo z uzwojeniem pierwotnym.
3. System do odmagnesowania kineskopów do telewizorów i monitorów CRT. Nawiasem mówiąc, ta część często zawodzi i musisz poradzić sobie z tą sprawą podczas naprawy, a awaria bezpiecznika jest charakterystyczna.
4. Element grzewczy w pistoletach klejowych. Na przykład w samochodach do ogrzewania przewodu dolotowego poniższe zdjęcie pokazuje kanał grzejny XX gaźnika Pierburga.

Termistory to grupa urządzeń, które mogą przetwarzać temperaturę na sygnał elektryczny, który jest odczytywany przez pomiar spadku napięcia lub prądu w obwodzie, w którym jest zainstalowany. Lub same mogą być organem regulacyjnym, jeśli pozwalają na to jego parametry. Prostota i dostępność tych urządzeń pozwala na ich szerokie zastosowanie zarówno do profesjonalnego projektowania urządzeń, jak i do amatorskiej praktyki radiowej.

Na koniec zalecamy obejrzenie filmu, na którym szczegółowo opisano, czym jest termistor, jak działa i gdzie jest używany:

Na pewno nie wiesz:

• Obliczanie online rezystora dla diody LED
• Jak rezystancja przewodnika zależy od temperatury
• Jak samemu stworzyć regulator temperatury