Съпротивлението на всеки проводник обикновено зависи от температурата. Устойчивостта на металите се увеличава с нагряване. От гледна точка на физиката това се обяснява с увеличаване на амплитудата на топлинните вибрации на елементите на кристалната решетка и увеличаване на съпротивлението на движение на насочен електронен поток. Съпротивлението на електролитите и полупроводниците намалява при нагряване - това се обяснява с други процеси.
Съдържание
Как работи термисторът
В много случаи явлението температурна зависимост на съпротивлението е вредно. И така, ниското съпротивление на нишката на лампа с нажежаема жичка в студено състояние причинява изгаряне в момента на включване. Промяната на стойността на съпротивлението на фиксираните резистори по време на нагряване или охлаждане води до промяна в параметрите на веригата.
Разработчиците се борят с това явление, резисторите се произвеждат с намален TCR - температурният коефициент на съпротивление. Такива артикули са по-скъпи от обикновено. Но има такива електронни компоненти, в които зависимостта на съпротивлението от температурата е изразена и нормализирана. Тези елементи се наричат термистори (термични съпротивления) или термистори.
Видове и устройство на термистори
Термисторите могат да бъдат разделени на две големи групи според реакцията им на температурни промени:
- ако съпротивлението спадне при нагряване, такива термистори се наричат NTC термистори (с отрицателен температурен коефициент на съпротивление);
- ако съпротивлението се увеличава по време на нагряване, тогава термисторът има положителен TCR (PTC характеристика) - такива елементи също се наричат позистори.
Видът на термистора се определя от свойствата на материалите, от които са направени термисторите. При нагряване металите увеличават съпротивлението, следователно на тяхна основа (по-точно на базата на метални оксиди) се произвеждат термични съпротивления с положителен TCR. Полупроводниците имат обратна връзка, така че NTC елементите са направени от тях. Термично зависими елементи с отрицателен TCR теоретично могат да бъдат направени на базата на електролити, но тази опция е изключително неудобна на практика. Неговата ниша са лабораторните изследвания.
Дизайнът на термисторите може да бъде различен. Произвеждат се под формата на цилиндри, мъниста, шайби и др. с два изхода (като конвенционален резистор). Можете да изберете най-удобната форма за монтаж на работното място.
Основни характеристики
Най-важната характеристика на всеки термистор е неговият температурен коефициент на съпротивление (TCR).Показва колко се променя съпротивлението при нагряване или охлаждане с 1 градус по Келвин.
Въпреки че промяната в температурата, изразена в градуси Келвин, е равна на промяната в градуси по Целзий, Келвин все още се използва в характеристиките на термичното съпротивление. Това се дължи на широкото използване на уравнението на Steinhart-Hart в изчисленията и включва температурата в K.
TCR е отрицателен за NTC термистори и положителен за PTC термистори.
Друга важна характеристика е номиналното съпротивление. Това е стойността на съпротивлението при 25°C. Познавайки тези параметри, е лесно да се определи приложимостта на топлинното съпротивление за конкретна верига.
Също така, за използването на термистори са важни характеристики като номинално и максимално работно напрежение. Първият параметър определя напрежението, при което елементът може да работи дълго време, а вторият - напрежението, над което не е гарантирано изпълнението на топлинното съпротивление.
За позисторите важен параметър е референтната температура - точката на графиката на зависимостта на съпротивлението от нагряването, при която се променя характеристиката. Той определя работната зона на PTC съпротивлението.
Когато избирате термистор, трябва да обърнете внимание на неговия температурен диапазон. Извън зоната, посочена от производителя, нейната характеристика не е стандартизирана (това може да доведе до грешки в работата на оборудването) или термисторът по принцип не работи там.
Условно графично обозначение
На диаграмите UGO на термистора може да се различава леко, но основният знак за термичното съпротивление е символът t до правоъгълника, символизиращ резистора.Без този символ е невъзможно да се определи от какво зависи съпротивлението - подобни UGO имат, например, варистори (съпротивлението се определя от приложеното напрежение) и други елементи.
Понякога към UGO се прилага допълнително обозначение, което определя категорията на термистора:
- NTC за елементи с отрицателен TCS;
- PTC за позистори.
Тази характеристика понякога се обозначава със стрелки:
- еднопосочни за PTC;
- многопосочно за NTC.
Буквеното обозначение може да бъде различно - R, RK, TH и др.
Как да проверите работата на термистора
Първата проверка на термистора е да се измери номиналното съпротивление с конвенционален мултицет. Ако измерването се извършва при стайна температура, която не се различава много от +25 ° C, тогава измереното съпротивление не трябва да се различава значително от това, посочено на кутията или в документацията.
Ако температурата на околната среда е по-висока или по-ниска от определената стойност, трябва да се направи малка корекция.
Можете да опитате да вземете температурната характеристика на термистора - да го сравните с посочената в документацията или да го възстановите за елемент с неизвестен произход.
Има три налични температури за създаване с достатъчна точност без измервателни инструменти:
- топящ се лед (може да се вземе в хладилник) - около 0 ° C;
- човешкото тяло - около 36 ° C;
- вряща вода - около 100 ° C.
От тези точки можете да начертаете приблизителна зависимост на съпротивлението от температурата, но за позистори това може да не работи - на графиката на техните TKS има области, където R не се определя от температурата (под референтната температура).Ако има термометър, можете да вземете характеристика в няколко точки - като спуснете термистора във вода и го загреете. На всеки 15 ... 20 градуса е необходимо да се измери съпротивлението и да се начертае стойността на графиката. Ако трябва да вземете параметри над 100 градуса, вместо вода, можете да използвате масло (например автомобилно - моторно или трансмисионно).
Фигурата показва типични зависимости на съпротивлението от температурата - плътна линия за PTC, пунктирана линия за NTC.
Където е приложимо
Най-очевидното използване на термистори е като температурни сензори. За тази цел са подходящи както NTC, така и PTC термистори. Необходимо е само да изберете елемент според работната зона и да вземете предвид характеристиката на термистора в измервателното устройство.
Можете да изградите термично реле - когато съпротивлението (по-точно спадът на напрежението върху него) се сравнява с дадена стойност и когато прагът е надвишен, изходът се превключва. Такова устройство може да се използва като устройство за термичен контрол или пожароизвестител. Създаването на температуромери се основава на явлението индиректно нагряване - когато термисторът се нагрява от външен източник.
Също така в областта на използването на термични съпротивления се използва директно нагряване - термисторът се нагрява от тока, преминаващ през него. NTC резисторите могат да се използват по този начин за ограничаване на тока – например при зареждане на големи кондензатори при включване, както и за ограничаване на пусковия ток на електродвигатели и др. В студено състояние термично зависимите елементи имат голямо съпротивление.Когато кондензаторът е частично зареден (или двигателят достигне номиналната си скорост), термисторът ще има време да се нагрее с протичащия ток, съпротивлението му ще спадне и вече няма да влияе на работата на веригата.
По същия начин можете да удължите живота на лампата с нажежаема жичка, като включите термистор последователно с нея. Той ще ограничи тока в най-трудния момент - когато напрежението е включено (по това време повечето лампи се отказват). След загряване ще престане да влияе на лампата.
Напротив, термистори с положителна характеристика се използват за защита на електродвигателите по време на работа. Ако токът във веригата на намотката се повиши поради спрял двигател или прекомерно натоварване на вала, PTC резисторът ще се нагрее и ще ограничи този ток.
NTC термисторите могат да се използват и като термични компенсатори за други компоненти. Така че, ако NTC термистор е инсталиран успоредно с резистора, който задава режима на транзистора и има положителен TKS, тогава промяната на температурата ще засегне всеки елемент по обратен начин. В резултат на това ефектът от температурата се компенсира и работната точка на транзистора не се измества.
Има комбинирани устройства, наречени термистори с индиректно нагряване. В един корпус на такъв елемент са разположени температурно-зависим елемент и нагревател. Между тях има термичен контакт, но са галванично изолирани. Чрез промяна на тока през нагревателя съпротивлението може да се контролира.
Термистори с различни характеристики се използват широко в инженерството. В допълнение към стандартните приложения, техният обхват на работа може да бъде разширен.Всичко е ограничено само от въображението и квалификацията на разработчика.
Подобни статии:
