Odpornost katerega koli prevodnika je na splošno odvisna od temperature. Odpornost kovin se povečuje s toploto. Z vidika fizike je to razloženo s povečanjem amplitude toplotnih vibracij elementov kristalne mreže in povečanjem odpornosti proti gibanju usmerjenega elektronskega toka. Odpornost elektrolitov in polprevodnikov se pri segrevanju zmanjša - to je razloženo z drugimi procesi.
Vsebina
Kako deluje termistor
V mnogih primerih je pojav temperaturne odvisnosti upora škodljiv. Torej nizka upornost žarilne nitke žarnice v hladnem stanju povzroči izgorevanje v trenutku vklopa. Sprememba vrednosti upora fiksnih uporov med segrevanjem ali hlajenjem vodi do spremembe parametrov vezja.
Razvijalci se spopadajo s tem pojavom, upori se proizvajajo z zmanjšanim TCR - temperaturnim koeficientom upora. Takšni predmeti so dražji kot običajno. Toda obstajajo takšne elektronske komponente, pri katerih je odvisnost odpornosti od temperature izrazita in normalizirana. Ti elementi se imenujejo termistorji (toplotni upori) ali termistorji.
Vrste in naprave termistorjev
Termistorje lahko razdelimo v dve veliki skupini glede na njihov odziv na temperaturne spremembe:
- če upor pri segrevanju pade, se takšni termistorji imenujejo NTC termistorji (z negativnim temperaturnim koeficientom upora);
- če se upor med segrevanjem poveča, ima termistor pozitivno TCR (PTC karakteristiko) - takšni elementi se imenujejo tudi pozistorji.
Vrsta termistorja je določena z lastnostmi materialov, iz katerih so termistorji izdelani. Ko se segreje, kovine povečajo odpornost, zato se na njihovi osnovi (natančneje na osnovi kovinskih oksidov) proizvajajo toplotni upornosti s pozitivnim TCR. Polprevodniki imajo inverzno razmerje, zato so iz njih izdelani NTC elementi. Termično odvisne elemente z negativnim TCR je teoretično mogoče izdelati na podlagi elektrolitov, vendar je ta možnost v praksi izjemno neprijetna. Njegova niša so laboratorijske raziskave.
Zasnova termistorjev je lahko drugačna. Proizvajajo se v obliki valjev, kroglic, podložk itd. z dvema izhodoma (npr običajni upor). Izberete lahko najbolj priročno obliko za namestitev na delovnem mestu.
Glavne značilnosti
Najpomembnejša značilnost katerega koli termistorja je njegov temperaturni uporni koeficient (TCR).Kaže, koliko se spremeni upor pri segrevanju ali hlajenju za 1 stopinjo Kelvina.
Čeprav je sprememba temperature, izražena v stopinjah Kelvina, enaka spremembi v stopinjah Celzija, se Kelvin še vedno uporablja pri značilnostih toplotne odpornosti. To je posledica široke uporabe Steinhart-Hartove enačbe pri izračunih in vključuje temperaturo v K.
TCR je negativen za NTC termistorje in pozitiven za PTC termistorje.
Druga pomembna lastnost je nominalna odpornost. To je vrednost odpornosti pri 25°C. Če poznamo te parametre, je enostavno določiti uporabnost toplotne upornosti za določeno vezje.
Tudi za uporabo termistorjev so pomembne lastnosti, kot sta nazivna in največja delovna napetost. Prvi parameter določa napetost, pri kateri lahko element deluje dlje časa, drugi pa napetost, nad katero učinkovitost toplotne upornosti ni zagotovljena.
Za posistorje je pomemben parameter referenčna temperatura - točka na grafu odvisnosti upora od segrevanja, pri kateri se karakteristika spremeni. Določa delovno območje upora PTC.
Pri izbiri termistorja morate biti pozorni na njegovo temperaturno območje. Zunaj območja, ki ga je določil proizvajalec, njegova značilnost ni standardizirana (to lahko privede do napak pri delovanju opreme) ali pa termistor tam na splošno ne deluje.
Pogojna grafična oznaka
Na diagramih se lahko UGO termistorja nekoliko razlikuje, vendar je glavni znak toplotne upornosti simbol t poleg pravokotnika, ki simbolizira upor.Brez tega simbola je nemogoče ugotoviti, od česa je odvisen upor - podobni UGO imajo npr. varistorji (upor je določen z uporabljeno napetostjo) in drugimi elementi.
Včasih se za UGO uporablja dodatna oznaka, ki določa kategorijo termistorja:
- NTC za elemente z negativnim TCS;
- PTC za pozistorje.
Ta lastnost je včasih označena s puščicami:
- enosmerni za PTC;
- večsmerno za NTC.
Črkovna oznaka je lahko drugačna - R, RK, TH itd.
Kako preveriti delovanje termistorja
Prvo preverjanje termistorja je merjenje nazivne upornosti z običajnim multimetrom. Če se meritev izvaja pri sobni temperaturi, ki se ne razlikuje veliko od +25 ° C, se izmerjena upornost ne sme bistveno razlikovati od tiste, ki je navedena na ohišju ali v dokumentaciji.
Če je temperatura okolice višja ali nižja od navedene vrednosti, je treba narediti majhen popravek.
Lahko poskusite vzeti temperaturno značilnost termistorja - primerjati ga s tisto, ki je navedena v dokumentaciji, ali obnoviti za element neznanega izvora.
Na voljo so tri temperature, ki jih lahko ustvarite z zadostno natančnostjo brez merilnih instrumentov:
- taljenje ledu (lahko ga vzamete v hladilniku) - približno 0 ° C;
- človeško telo - približno 36 ° C;
- vrela voda - približno 100 ° C.
Iz teh točk lahko narišete približno odvisnost upora od temperature, vendar za pozistorje to morda ne bo delovalo - na grafu njihovega TKS so območja, kjer R ni določen s temperaturo (pod referenčno temperaturo).Če obstaja termometer, lahko vzamete karakteristiko na več točkah - tako, da spustite termistor v vodo in ga segrejete. Vsakih 15 ... 20 stopinj je potrebno izmeriti upor in vrednost narisati na grafu. Če morate vzeti parametre nad 100 stopinj, lahko namesto vode uporabite olje (na primer avtomobilsko - motor ali menjalnik).
Slika prikazuje tipične odvisnosti upora od temperature - polna črta za PTC, črtkana črta za NTC.
Kjer je to primerno
Najbolj očitna uporaba termistorjev je kot temperaturni senzorji. Za ta namen so primerni tako NTC kot PTC termistorji. Potrebno je le izbrati element glede na delovno območje in upoštevati značilnosti termistorja v merilni napravi.
Lahko zgradite termični rele - ko se upor (natančneje, padec napetosti na njem) primerja z dano vrednostjo in ko je prag presežen, se izhod preklopi. Takšno napravo lahko uporabljamo kot toplotno kontrolno napravo ali detektor požara. Izdelava merilnikov temperature temelji na pojavu posrednega ogrevanja - ko se termistor segreva iz zunanjega vira.
Tudi na področju uporabe toplotnih uporov se uporablja neposredno ogrevanje - termistor se segreva s tokom, ki poteka skozi njega. NTC upori se na ta način lahko uporabljajo za omejevanje toka - na primer pri polnjenju velikih kondenzatorjev ob vklopu, pa tudi za omejevanje zagonskega toka elektromotorjev itd. V hladnem stanju imajo toplotno odvisni elementi velik upor.Ko je kondenzator delno napolnjen (ali motor doseže svojo nazivno hitrost), se bo imel termistor čas, da se segreje s tekočim tokom, njegov upor bo padel in ne bo več vplival na delovanje vezja.
Na enak način lahko podaljšate življenjsko dobo žarnice z vklopom termistorja v seriji. Omejil bo tok v najtežjem trenutku - ko je napetost vklopljena (v tem času večina svetilk odpove). Po segrevanju ne bo več vplivalo na svetilko.
Nasprotno, za zaščito elektromotorjev med delovanjem se uporabljajo termistorji s pozitivno lastnostjo. Če tok v navitju naraste zaradi zastoja motorja ali prevelike obremenitve gredi, se bo PTC upor segrel in omejil ta tok.
NTC termistorji se lahko uporabljajo tudi kot termični kompenzatorji za druge komponente. Torej, če je NTC termistor nameščen vzporedno z uporom, ki nastavi način tranzistorja in ima pozitiven TKS, bo sprememba temperature vplivala na vsak element na nasprotni način. Posledično se učinek temperature kompenzira in delovna točka tranzistorja se ne premakne.
Obstajajo kombinirane naprave, imenovane termistorji s posrednim ogrevanjem. Temperaturno odvisen element in grelec sta nameščena v enem ohišju takega elementa. Med njima obstaja toplotni stik, vendar sta galvansko izolirana. S spreminjanjem toka skozi grelnik je mogoče nadzorovati upor.
Termistorji z različnimi lastnostmi se pogosto uporabljajo v tehniki. Poleg standardnih aplikacij je mogoče razširiti njihov obseg dela.Vse je omejeno le z domišljijo in kvalifikacijami razvijalca.
Podobni članki:
