Bármely vezető ellenállása általában a hőmérséklettől függ. A fémek ellenállása a hő hatására nő. A fizika szempontjából ez a kristályrács elemeinek termikus rezgésének amplitúdójának növekedésével és az irányított elektronáramlás ellenállásának növekedésével magyarázható. Az elektrolitok és a félvezetők ellenállása hevítéskor csökken - ezt más folyamatok magyarázzák.
Tartalom
Hogyan működik a termisztor
Sok esetben káros az ellenállás hőmérsékletfüggésének jelensége. Tehát az izzólámpa izzószálának alacsony ellenállása hideg állapotban kiégést okoz a bekapcsolás pillanatában. A rögzített ellenállások ellenállásának megváltoztatása fűtés vagy hűtés közben az áramkör paramétereinek megváltozásához vezet.
A fejlesztők ezzel a jelenséggel küzdenek, az ellenállásokat csökkentett TCR-rel - az ellenállás hőmérsékleti együtthatójával - állítják elő. Az ilyen termékek drágábbak a szokásosnál. De vannak olyan elektronikus alkatrészek, amelyekben az ellenállás hőmérséklettől való függése kifejezett és normalizált. Ezeket az elemeket termisztoroknak (hőellenállásoknak) vagy termisztoroknak nevezzük.
A termisztorok típusai és berendezései
A termisztorok két nagy csoportra oszthatók a hőmérsékletváltozásokra adott válaszuk szerint:
- ha az ellenállás hevítéskor csökken, akkor az ilyen termisztorokat hívják NTC termisztorok (negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval);
- ha melegítés közben az ellenállás nő, akkor a termisztornak pozitív TCR (PTC karakterisztikája) van - az ilyen elemeket ún. posistorok.
A termisztor típusát azoknak az anyagoknak a tulajdonságai határozzák meg, amelyekből a termisztorok készülnek. Melegítéskor a fémek növelik az ellenállást, ezért ezek alapján (pontosabban fém-oxidok alapján) pozitív TCR-rel rendelkező hőellenállások keletkeznek. A félvezetők fordított arányban állnak egymással, ezért NTC elemek készülnek belőlük. A negatív TCR-rel rendelkező hőfüggő elemek elméletileg elektrolitok alapján is elkészíthetők, de ez a lehetőség a gyakorlatban rendkívül kényelmetlen. Része a laboratóriumi kutatás.
A termisztorok kialakítása eltérő lehet. Hengerek, gyöngyök, alátétek stb. formájában készülnek. két kimenettel (pl hagyományos ellenállás). Kiválaszthatja a legkényelmesebb formát a munkahelyi telepítéshez.
Főbb jellemzők
Minden termisztor legfontosabb jellemzője a hőmérsékleti ellenállási együtthatója (TCR).Megmutatja, hogy mennyit változik az ellenállás 1 Kelvin fokkal melegítve vagy hűtve.
Bár a hőmérséklet Kelvin-fokban kifejezett változása megegyezik a Celsius-fok változásával, a hőellenállás jellemzőinél továbbra is a Kelvint használják. Ennek oka a Steinhart-Hart egyenlet széles körben elterjedt használata a számításokban, és tartalmazza a hőmérsékletet K-ban.
A TCR negatív az NTC termisztoroknál és pozitív a PTC termisztoroknál.
Egy másik fontos jellemző a névleges ellenállás. Ez az ellenállásérték 25°C-on. Ezen paraméterek ismeretében könnyen meghatározható a hőellenállás alkalmazhatósága egy adott áramkörre.
A termisztorok használatánál az olyan jellemzők is fontosak, mint a névleges és maximális üzemi feszültség. Az első paraméter határozza meg azt a feszültséget, amelyen az elem hosszú ideig működhet, a második pedig azt a feszültséget, amely felett a hőellenállás teljesítménye nem garantált.
A pozisztorok esetében fontos paraméter a referencia-hőmérséklet - az ellenállás fűtéstől való függésének grafikonjának pontja, amelyen a jellemző megváltozik. Meghatározza a PTC ellenállás munkaterületét.
A termisztor kiválasztásakor figyelni kell a hőmérséklet-tartományára. A gyártó által megadott területen kívül jellemzője nincs szabványosítva (ez hibákhoz vezethet a berendezés működésében) vagy a termisztor általában nem működik ott.
Feltételes grafikai megjelölés
A diagramokon a termisztor UGO-ja kissé eltérhet, de a hőellenállás fő jele a t szimbólum az ellenállást szimbolizáló téglalap mellett.E szimbólum nélkül lehetetlen meghatározni, hogy mitől függ az ellenállás – a hasonló UGO-k pl. varisztorok (az ellenállást az alkalmazott feszültség határozza meg) és egyéb elemek.
Néha további jelölést alkalmaznak az UGO-ra, amely meghatározza a termisztor kategóriáját:
- NTC negatív TCS-szel rendelkező elemekhez;
- PTC pozistoroknak.
Ezt a jellemzőt néha nyilak jelzik:
- egyirányú PTC-hez;
- többirányú az NTC számára.
A betűjelölés eltérő lehet - R, RK, TH stb.
Hogyan ellenőrizhető a termisztor teljesítménye
A termisztor első ellenőrzése a névleges ellenállás mérése egy hagyományos multiméterrel. Ha a mérést szobahőmérsékleten végzik, amely nem nagyon különbözik a +25 ° C-tól, akkor a mért ellenállás nem térhet el jelentősen a tokon vagy a dokumentációban feltüntetetttől.
Ha a környezeti hőmérséklet magasabb vagy alacsonyabb, mint a megadott érték, akkor egy kis korrekciót kell végezni.
Megpróbálhatja felvenni a termisztor hőmérsékleti jellemzőit - összehasonlítani a dokumentációban megadottal, vagy visszaállítani egy ismeretlen eredetű elemre.
Három hőmérséklet áll rendelkezésre kellő pontossággal, mérőműszerek nélkül:
- olvadó jég (hűtőben elvihető) - körülbelül 0 ° C;
- emberi test - körülbelül 36 ° C;
- forrásban lévő víz - körülbelül 100 ° C.
Ezekből a pontokból hozzávetőlegesen meg lehet rajzolni az ellenállás hőmérséklettől való függését, de a pozisztoroknál ez nem biztos, hogy működik - a TKS-ük grafikonján vannak olyan területek, ahol az R-t nem a hőmérséklet határozza meg (a referencia hőmérséklet alatt).Ha van hőmérő, akkor több ponton is felvehet egy karakterisztikát - a termisztort vízbe engedve és felmelegítve. 15 ... 20 fokonként meg kell mérni az ellenállást, és ábrázolni kell az értéket a grafikonon. Ha 100 fok feletti paramétereket kell vennie, akkor víz helyett használhat olajat (például autó - motor vagy sebességváltó).
Az ábra az ellenállás hőmérséklettől való tipikus függését mutatja – folyamatos vonal a PTC-nél, szaggatott vonal az NTC-nél.
Adott esetben
A termisztorok legkézenfekvőbb alkalmazása az as hőmérséklet érzékelők. Mind az NTC, mind a PTC termisztorok alkalmasak erre a célra. Csak a munkaterületnek megfelelő elemet kell kiválasztani, és figyelembe kell venni a mérőeszközben lévő termisztor jellemzőit.
Építhet hőrelét - amikor az ellenállást (pontosabban a rajta lévő feszültségesést) összehasonlítjuk egy adott értékkel, és a küszöb túllépése esetén a kimenet átkapcsol. Az ilyen készülék hőszabályozóként vagy tűzérzékelőként használható. A hőmérsékletmérők létrehozása a közvetett fűtés jelenségén alapul - amikor a termisztort külső forrásból melegítik.
A hőellenállások használatának területén is közvetlen fűtést alkalmaznak - a termisztort a rajta áthaladó áram melegíti. Az NTC ellenállások ilyen módon használhatók az áram korlátozására - például nagy kondenzátorok töltésénél bekapcsolt állapotban, valamint az elektromos motorok indítóáramának korlátozására stb. Hideg állapotban a hőfüggő elemek nagy ellenállással rendelkeznek.Amikor a kondenzátor részlegesen fel van töltve (vagy a motor eléri a névleges fordulatszámát), a termisztornak ideje lesz felmelegedni az átfolyó árammal, ellenállása csökken, és ez már nem befolyásolja az áramkör működését.
Ugyanígy meghosszabbíthatja egy izzólámpa élettartamát, ha sorba kapcsol vele egy termisztort. Ez korlátozza az áramot a legnehezebb pillanatban - amikor a feszültség be van kapcsolva (ebben az időben a legtöbb lámpa meghibásodik). Felmelegedés után megszűnik a lámpa hatása.
Éppen ellenkezőleg, pozitív karakterisztikával rendelkező termisztorokat használnak az elektromos motorok működés közbeni védelmére. Ha a tekercselés áramköre megemelkedik a motor leállása vagy a túlzott tengelyterhelés miatt, a PTC ellenállás felmelegszik és korlátozza ezt az áramot.
Az NTC termisztorok más alkatrészek hőkompenzátoraként is használhatók. Tehát, ha egy NTC termisztort párhuzamosan telepítenek a tranzisztor üzemmódot beállító ellenállással, és pozitív TKS-vel rendelkezik, akkor a hőmérséklet változás minden elemet ellenkező módon érint. Ennek eredményeként a hőmérséklet hatása kompenzálódik, és a tranzisztor működési pontja nem tolódik el.
Vannak kombinált, közvetett fűtésű termisztorok. Egy ilyen elem házában egy hőmérsékletfüggő elem és egy fűtőelem található. Termikus érintkezés van köztük, de galvanikusan le vannak választva. A fűtőelemen áthaladó áram változtatásával az ellenállás szabályozható.
A különböző jellemzőkkel rendelkező termisztorokat széles körben használják a mérnöki munkákban. A szabványos alkalmazások mellett munkakörük bővíthető.Mindennek csak a fejlesztő képzelete és képzettsége szab határt.
Hasonló cikkek:
