Minkä tahansa johtimen resistanssi riippuu yleensä lämpötilasta. Metallien vastustuskyky kasvaa lämmön myötä. Fysiikan näkökulmasta tämä selittyy kidehilan elementtien lämpövärähtelyjen amplitudin kasvulla ja suunnatun elektronivirran liikkeen vastuksen lisääntymisellä. Elektrolyyttien ja puolijohteiden vastus laskee kuumennettaessa - tämä selittyy muilla prosesseilla.
Sisältö
Miten termistori toimii
Monissa tapauksissa vastuksen lämpötilariippuvuuden ilmiö on haitallinen. Joten kylmässä tilassa olevan hehkulampun hehkulangan alhainen vastus aiheuttaa palamisen päällekytkemisen hetkellä. Kiinteiden vastusten resistanssin arvon muuttaminen lämmityksen tai jäähdytyksen aikana johtaa muutokseen piirin parametreissa.
Kehittäjät kamppailevat tämän ilmiön kanssa, vastukset valmistetaan pienemmällä TCR:llä - vastuksen lämpötilakertoimella. Tällaiset tuotteet ovat tavallista kalliimpia. Mutta on olemassa sellaisia elektronisia komponentteja, joissa vastuksen riippuvuus lämpötilasta on selvä ja normalisoitunut. Näitä elementtejä kutsutaan termistoreiksi (termistoriksi) tai termistoreiksi.
Termistorien tyypit ja laitteet
Termistorit voidaan jakaa kahteen suureen ryhmään sen mukaan, miten ne reagoivat lämpötilan muutoksiin:
- jos vastus laskee kuumennettaessa, tällaisia termistoreja kutsutaan NTC termistorit (negatiivinen lämpötilavastuskerroin);
- jos vastus kasvaa lämmityksen aikana, termistorilla on positiivinen TCR (PTC-ominaisuus) - tällaisia elementtejä kutsutaan myös posistorit.
Termistorin tyyppi määräytyy niiden materiaalien ominaisuuksien mukaan, joista termistorit on valmistettu. Kuumennettaessa metallit lisäävät vastusta, joten niiden perusteella (tarkemmin metallioksidien perusteella) tuotetaan lämpövastuksia, joilla on positiivinen TCR. Puolijohteilla on käänteinen suhde, joten niistä valmistetaan NTC-elementtejä. Lämmöstä riippuvaisia elementtejä, joilla on negatiivinen TCR, voidaan teoriassa valmistaa elektrolyyttien perusteella, mutta tämä vaihtoehto on käytännössä erittäin hankala. Hänen markkinarakonsa on laboratoriotutkimus.
Termistorien rakenne voi olla erilainen. Ne valmistetaan sylintereinä, helmina, aluslevyinä jne. kahdella ulostulolla (esim perinteinen vastus). Voit valita sopivimman muodon työpaikalla asennettavaksi.
Pääpiirteet
Minkä tahansa termistorin tärkein ominaisuus on sen lämpötilakerroin vastus (TCR).Se näyttää kuinka paljon vastus muuttuu, kun sitä kuumennetaan tai jäähdytetään 1 Kelvin-asteella.
Vaikka lämpötilan muutos Kelvin-asteina ilmaistuna on yhtä suuri kuin muutos Celsius-asteissa, Kelviniä käytetään edelleen lämpöresistanssin ominaisuuksissa. Tämä johtuu Steinhart-Hart-yhtälön laajasta käytöstä laskelmissa, ja se sisältää lämpötilan K.
TCR on negatiivinen NTC-termistoreille ja positiivinen PTC-termistoreille.
Toinen tärkeä ominaisuus on nimellisvastus. Tämä on vastusarvo 25 °C:ssa. Nämä parametrit tuntemalla on helppo määrittää lämpövastuksen soveltuvuus tietylle piirille.
Termistorien käytössä myös ominaisuudet, kuten nimellis- ja maksimikäyttöjännite, ovat tärkeitä. Ensimmäinen parametri määrittää jännitteen, jolla elementti voi toimia pitkään, ja toinen - jännitteen, jonka yläpuolella lämpövastuksen suorituskykyä ei taata.
Posistoreille tärkeä parametri on vertailulämpötila - piste kaaviossa vastuksen riippuvuudesta lämmityksestä, jossa ominaisuus muuttuu. Se määrittelee PTC-vastuksen työalueen.
Kun valitset termistorin, sinun on kiinnitettävä huomiota sen lämpötila-alueeseen. Valmistajan määrittämän alueen ulkopuolella sen ominaisuuksia ei ole standardoitu (tämä voi johtaa virheisiin laitteen toiminnassa) tai termistori ei yleensä toimi siellä.
Ehdollinen graafinen merkintä
Kaavioissa termistorin UGO voi poiketa hieman, mutta lämpövastuksen päämerkki on symboli t vastusta symboloivan suorakulmion vieressä.Ilman tätä symbolia on mahdotonta määrittää, mistä vastus riippuu - samanlaisilla UGO: illa on esim. varistorit (vastus määräytyy käytetyn jännitteen mukaan) ja muita elementtejä.
Joskus UGO:lle käytetään lisänimeä, joka määrittää termistorin luokan:
- NTC elementeille, joissa on negatiivinen TCS;
- PTC posistoreille.
Tämä ominaisuus on toisinaan osoitettu nuolilla:
- yksisuuntainen PTC:lle;
- monisuuntainen NTC:lle.
Kirjainmerkintä voi olla erilainen - R, RK, TH jne.
Kuinka tarkistaa termistorin suorituskyky
Termistorin ensimmäinen tarkistus on mitata nimellisvastus tavanomaisella yleismittarilla. Jos mittaus suoritetaan huoneenlämpötilassa, joka ei ole kovin erilainen kuin +25 ° C, mitattu vastus ei saa poiketa merkittävästi kotelossa tai asiakirjoissa ilmoitetusta.
Jos ympäristön lämpötila on korkeampi tai matalampi kuin määritetty arvo, on tehtävä pieni korjaus.
Voit yrittää ottaa termistorin lämpötilaominaisuuden - verrata sitä dokumentaatiossa määritettyyn tai palauttaa se tuntemattoman alkuperän elementille.
Käytettävissä on kolme lämpötilaa, jotka voidaan luoda riittävän tarkasti ilman mittauslaitteita:
- sulava jää (voidaan ottaa jääkaapissa) - noin 0 ° C;
- ihmiskeho - noin 36 ° C;
- kiehuva vesi - noin 100 ° C.
Näistä pisteistä voit vetää likimääräisen resistanssin riippuvuuden lämpötilasta, mutta posistoreille tämä ei välttämättä toimi - niiden TKS:n kaaviossa on alueita, joissa lämpötila ei määritä R:tä (referenssilämpötilan alapuolella).Jos on lämpömittari, voit ottaa ominaisuuden useista kohdista - laskemalla termistori veteen ja lämmittämällä sitä. Joka 15 ... 20 astetta on tarpeen mitata vastus ja piirtää arvo kaavioon. Jos sinun on otettava parametrit yli 100 astetta, voit käyttää öljyä (esimerkiksi auto - moottori tai vaihteisto) veden sijasta.
Kuvassa näkyy tyypillisiä vastuksen riippuvuuksia lämpötilasta - yhtenäinen viiva PTC:lle ja katkoviiva NTC:lle.
Missä käytettävissä
Ilmeisin termistorien käyttötapa on as lämpötila-anturit. Sekä NTC- että PTC-termistorit sopivat tähän tarkoitukseen. On tarpeen valita vain elementti työalueen mukaan ja ottaa huomioon termistorin ominaisuus mittauslaitteessa.
Voit rakentaa lämpöreleen - kun vastusta (tarkemmin sanottuna jännitteen pudotusta sen yli) verrataan annettuun arvoon ja kun kynnys ylittyy, lähtö vaihtuu. Tällaista laitetta voidaan käyttää lämmönsäätölaitteena tai paloilmaisimena. Lämpötilamittareiden luominen perustuu epäsuoran lämmityksen ilmiöön - kun termistoria lämmitetään ulkoisesta lähteestä.
Myös lämpövastusten käytön alalla käytetään suoraa lämmitystä - termistoria lämmitetään sen läpi kulkevalla virralla. NTC-vastuksia voidaan käyttää tällä tavalla rajoittamaan virtaa - esimerkiksi ladattaessa suuria kondensaattoreita päälle kytkettynä, sekä rajoittamaan sähkömoottoreiden käynnistysvirtaa jne. Kylmässä tilassa lämpöriippuvaisilla elementeillä on suuri vastus.Kun kondensaattori on osittain latautunut (tai moottori saavuttaa nimellisnopeuden), termistori ehtii lämmetä virtaavan virran mukana, sen vastus laskee, eikä se enää vaikuta piirin toimintaan.
Samalla tavalla voit pidentää hehkulampun käyttöikää liittämällä siihen sarjaan termistorin. Se rajoittaa virtaa vaikeimmalla hetkellä - kun jännite kytketään päälle (tällä hetkellä useimmat lamput epäonnistuvat). Lämmityksen jälkeen se lakkaa vaikuttamasta lamppuun.
Päinvastoin, termistoreja, joilla on positiivinen ominaisuus, käytetään suojaamaan sähkömoottoreita käytön aikana. Jos käämipiirin virta nousee jumiutuneen moottorin tai liiallisen akselikuormituksen vuoksi, PTC-vastus lämpenee ja rajoittaa tätä virtaa.
NTC-termistoreja voidaan käyttää myös muiden komponenttien lämpökompensaattoreina. Joten jos NTC-termistori asennetaan rinnakkain vastuksen kanssa, joka asettaa transistorin tilan ja jolla on positiivinen TKS, lämpötilan muutos vaikuttaa jokaiseen elementtiin päinvastaisella tavalla. Tämän seurauksena lämpötilan vaikutus kompensoituu, eikä transistorin toimintapiste muutu.
On olemassa yhdistettyjä laitteita, joita kutsutaan termistoreiksi, joissa on epäsuora lämmitys. Lämpötilariippuvainen elementti ja lämmitin sijaitsevat tällaisen elementin yhdessä kotelossa. Niiden välillä on lämpökontakti, mutta ne on galvaanisesti eristetty. Vaihtelemalla lämmittimen läpi kulkevaa virtaa voidaan vastusta säätää.
Termistoreita, joilla on erilaiset ominaisuudet, käytetään laajasti tekniikassa. Vakiosovellusten lisäksi niiden työaluetta voidaan laajentaa.Kaikkea rajoittaa vain kehittäjän mielikuvitus ja pätevyys.
Samanlaisia artikkeleita:
