Rezistența oricărui conductor depinde în general de temperatură. Rezistența metalelor crește odată cu căldura. Din punct de vedere al fizicii, acest lucru se explică printr-o creștere a amplitudinii vibrațiilor termice a elementelor rețelei cristaline și o creștere a rezistenței la mișcare a unui flux de electroni direcționat. Rezistența electroliților și semiconductorilor scade atunci când sunt încălzite - acest lucru se explică prin alte procese.
Conţinut
Cum funcționează termistorul
În multe cazuri, fenomenul de dependență de temperatură a rezistenței este dăunător. Deci, rezistența scăzută a filamentului unei lămpi cu incandescență în stare rece provoacă o ardere în momentul pornirii. Modificarea valorii rezistenței rezistențelor fixe în timpul încălzirii sau răcirii duce la o modificare a parametrilor circuitului.
Dezvoltatorii se luptă cu acest fenomen, rezistențele sunt produse cu un TCR redus - coeficientul de temperatură al rezistenței. Astfel de articole sunt mai scumpe decât de obicei. Dar există astfel de componente electronice în care dependența rezistenței de temperatură este pronunțată și normalizată. Aceste elemente sunt numite termistori (rezistențe termice) sau termistori.
Tipuri și dispozitive de termistori
Termistorii pot fi împărțiți în două grupuri mari în funcție de răspunsul lor la schimbările de temperatură:
- dacă rezistența scade la încălzire, se numesc astfel de termistori termistori NTC (cu coeficient de temperatură negativ de rezistență);
- dacă rezistența crește în timpul încălzirii, atunci termistorul are un TCR pozitiv (caracteristică PTC) - astfel de elemente sunt numite și pozitori.
Tipul de termistor este determinat de proprietățile materialelor din care sunt fabricați termistorii. La încălzire, metalele cresc rezistența, prin urmare, pe baza lor (mai precis, pe baza oxizilor metalici), se produc rezistențe termice cu un TCR pozitiv. Semiconductorii au o relație inversă, astfel încât elementele NTC sunt făcute din ele. Elementele dependente termic cu TCR negativ pot fi realizate teoretic pe baza electroliților, dar această opțiune este extrem de incomodă în practică. Nișa lui este cercetarea de laborator.
Designul termistorilor poate fi diferit. Sunt produse sub formă de cilindri, margele, șaibe etc. cu două ieșiri (cum ar fi rezistență convențională). Puteți alege cea mai convenabilă formă de instalare la locul de muncă.
Principalele caracteristici
Cea mai importantă caracteristică a oricărui termistor este coeficientul său de temperatură de rezistență (TCR).Arată cât de mult se schimbă rezistența atunci când este încălzită sau răcită cu 1 grad Kelvin.
Deși modificarea temperaturii, exprimată în grade Kelvin, este egală cu modificarea în grade Celsius, Kelvin este încă folosit în caracteristicile rezistenței termice. Acest lucru se datorează utilizării pe scară largă a ecuației Steinhart-Hart în calcule și include temperatura în K.
TCR este negativ pentru termistorii NTC și pozitiv pentru termistorii PTC.
O altă caracteristică importantă este rezistența nominală. Aceasta este valoarea rezistenței la 25°C. Cunoscând acești parametri, este ușor de determinat aplicabilitatea rezistenței termice pentru un anumit circuit.
De asemenea, pentru utilizarea termistorilor, caracteristici precum tensiunea nominală și maximă de funcționare sunt importante. Primul parametru determină tensiunea la care elementul poate funcționa pentru o perioadă lungă de timp, iar al doilea - tensiunea peste care performanța rezistenței termice nu este garantată.
Pentru pozistori, un parametru important este temperatura de referință - punctul de pe graficul dependenței rezistenței de încălzire, la care caracteristica se modifică. Definește zona de lucru a rezistenței PTC.
Atunci când alegeți un termistor, trebuie să acordați atenție intervalului de temperatură al acestuia. În afara zonei specificate de producător, caracteristica sa nu este standardizată (aceasta poate duce la erori în funcționarea echipamentului) sau termistorul este în general inoperabil acolo.
Desemnarea grafică condiționată
Pe diagrame, UGO al termistorului poate diferi ușor, dar semnul principal al rezistenței termice este simbolul t lângă dreptunghiul care simbolizează rezistorul.Fără acest simbol, este imposibil să se determine de ce depinde rezistența - UGO-uri similare au, de exemplu, varistoare (rezistența este determinată de tensiunea aplicată) și alte elemente.
Uneori, UGO i se aplică o desemnare suplimentară, care determină categoria termistorului:
- NTC pentru elementele cu TCS negativ;
- PTC pentru pozitori.
Această caracteristică este uneori indicată prin săgeți:
- unidirecțional pentru PTC;
- multidirecțional pentru NTC.
Desemnarea literei poate fi diferită - R, RK, TH etc.
Cum se verifică performanța termistorului
Prima verificare a termistorului este măsurarea rezistenței nominale cu un multimetru convențional. Dacă măsurarea este efectuată la temperatura camerei, care nu este foarte diferită de +25 ° C, atunci rezistența măsurată nu ar trebui să difere semnificativ de cea indicată pe carcasă sau în documentație.
Dacă temperatura ambientală este mai mare sau mai mică decât valoarea specificată, trebuie făcută o mică corecție.
Puteți încerca să luați temperatura caracteristică a termistorului - să o comparați cu cea specificată în documentație sau să o restaurați pentru un element de origine necunoscută.
Există trei temperaturi disponibile pentru a le crea cu suficientă precizie fără instrumente de măsurare:
- topirea gheții (poate fi luată la frigider) - aproximativ 0 ° C;
- corpul uman - aproximativ 36 ° C;
- apă clocotită - aproximativ 100 ° C.
Din aceste puncte, puteți desena o dependență aproximativă a rezistenței de temperatură, dar pentru pozistori acest lucru poate să nu funcționeze - pe graficul TKS lor, există zone în care R nu este determinat de temperatură (sub temperatura de referință).Dacă există un termometru, puteți lua o caracteristică în mai multe puncte - coborând termistorul în apă și încălzindu-l. La fiecare 15 ... 20 de grade, este necesar să măsurați rezistența și să reprezentați valoarea pe grafic. Dacă trebuie să luați parametri peste 100 de grade, în loc de apă, puteți utiliza ulei (de exemplu, auto - motor sau transmisie).
Figura arată dependențele tipice ale rezistenței de temperatură - o linie continuă pentru PTC, o linie întreruptă pentru NTC.
Acolo unde este cazul
Cea mai evidentă utilizare a termistorilor este ca senzori de temperatură. Atât termistorii NTC, cât și PTC sunt potriviți în acest scop. Este necesar doar să selectați un element în funcție de zona de lucru și să țineți cont de caracteristica termistorului din dispozitivul de măsurare.
Puteți construi un releu termic - atunci când rezistența (mai precis, căderea de tensiune pe el) este comparată cu o valoare dată, iar când pragul este depășit, ieșirea comută. Un astfel de dispozitiv poate fi folosit ca dispozitiv de control termic sau detector de incendiu. Crearea contoarelor de temperatură se bazează pe fenomenul de încălzire indirectă - atunci când termistorul este încălzit dintr-o sursă externă.
Tot în domeniul utilizării rezistențelor termice se folosește încălzirea directă - termistorul este încălzit de curentul care trece prin el. Rezistoarele NTC pot fi utilizate în acest fel pentru a limita curentul - de exemplu, la încărcarea condensatoarelor mari atunci când sunt pornite, precum și pentru a limita curentul de pornire al motoarelor electrice etc. În stare rece, elementele dependente termic au o rezistență mare.Când condensatorul este parțial încărcat (sau motorul atinge viteza nominală), termistorul va avea timp să se încălzească cu curentul care curge, rezistența sa va scădea și nu va mai afecta funcționarea circuitului.
În același mod, puteți prelungi durata de viață a unei lămpi cu incandescență prin includerea unui termistor în serie cu aceasta. Acesta va limita curentul în cel mai dificil moment - atunci când tensiunea este pornită (în acest moment se defectează majoritatea lămpilor). După încălzire, aceasta va înceta să afecteze lampa.
Dimpotrivă, termistorii cu o caracteristică pozitivă sunt utilizați pentru a proteja motoarele electrice în timpul funcționării. Dacă curentul din circuitul de înfășurare crește din cauza unui motor blocat sau a unei sarcini excesive pe arbore, rezistența PTC se va încălzi și va limita acest curent.
Termistorii NTC pot fi utilizați și ca compensatori termici pentru alte componente. Deci, dacă un termistor NTC este instalat în paralel cu rezistorul care setează modul tranzistorului și are un TKS pozitiv, atunci schimbarea temperaturii va afecta fiecare element în sens invers. Ca rezultat, efectul temperaturii este compensat, iar punctul de funcționare al tranzistorului nu se schimbă.
Există dispozitive combinate numite termistori cu încălzire indirectă. Un element dependent de temperatură și un încălzitor sunt amplasate într-o carcasă a unui astfel de element. Există contact termic între ele, dar sunt izolate galvanic. Variind curentul prin încălzitor, rezistența poate fi controlată.
Termistorii cu caracteristici diferite sunt utilizați pe scară largă în inginerie. Pe lângă aplicațiile standard, domeniul de activitate al acestora poate fi extins.Totul este limitat doar de imaginația și calificările dezvoltatorului.
Articole similare:
