Otpor bilo kojeg vodiča općenito ovisi o temperaturi. Otpornost metala raste s toplinom. Sa stajališta fizike, to se objašnjava povećanjem amplitude toplinskih vibracija elemenata kristalne rešetke i povećanjem otpora kretanju usmjerenog toka elektrona. Otpor elektrolita i poluvodiča smanjuje se kada se zagrijavaju - to se objašnjava drugim procesima.
Sadržaj
Kako radi termistor
U mnogim slučajevima je štetan fenomen temperaturne ovisnosti otpora. Dakle, nizak otpor niti žarulje sa žarnom niti u hladnom stanju uzrokuje izgaranje u trenutku uključivanja. Promjena vrijednosti otpora fiksnih otpornika tijekom zagrijavanja ili hlađenja dovodi do promjene parametara kruga.
Programeri se bore s ovim fenomenom, otpornici se proizvode sa smanjenim TCR - temperaturnim koeficijentom otpora. Takvi su artikli skuplji nego inače. Ali postoje takve elektroničke komponente u kojima je ovisnost otpora o temperaturi izražena i normalizirana. Ti se elementi nazivaju termistori (toplinski otpori) ili termistori.
Vrste i uređaji termistora
Termistori se mogu podijeliti u dvije velike skupine prema njihovom odgovoru na temperaturne promjene:
- ako otpor padne pri zagrijavanju, takvi se termistori nazivaju NTC termistori (s negativnim temperaturnim koeficijentom otpora);
- ako se otpor povećava tijekom zagrijavanja, tada termistor ima pozitivan TCR (PTC karakteristika) - takvi elementi se također nazivaju pozistori.
Vrsta termistora određena je svojstvima materijala od kojih su termistori izrađeni. Kada se zagrijavaju, metali povećavaju otpor, pa se na njihovoj osnovi (točnije, na bazi metalnih oksida) proizvode toplinski otpori s pozitivnim TCR. Poluvodiči imaju inverzni odnos, pa se od njih izrađuju NTC elementi. Termički ovisni elementi s negativnim TCR-om teoretski se mogu izraditi na bazi elektrolita, ali je ova opcija u praksi iznimno nezgodna. Njegova niša su laboratorijska istraživanja.
Dizajn termistora može biti različit. Proizvode se u obliku cilindara, perli, podložaka itd. s dva izlaza (npr konvencionalni otpornik). Možete odabrati najprikladniji oblik za ugradnju na radno mjesto.
Glavne karakteristike
Najvažnija karakteristika svakog termistora je njegov temperaturni koeficijent otpora (TCR).Pokazuje koliko se otpor mijenja kada se zagrije ili ohladi za 1 stupanj Kelvina.
Iako je promjena temperature, izražena u stupnjevima Kelvina, jednaka promjeni u stupnjevima Celzijusa, Kelvin se još uvijek koristi u karakteristikama toplinskog otpora. To je zbog raširene uporabe Steinhart-Hartove jednadžbe u proračunima, a ona uključuje temperaturu u K.
TCR je negativan za NTC termistore i pozitivan za PTC termistore.
Druga važna karakteristika je nominalni otpor. Ovo je vrijednost otpora na 25°C. Poznavajući ove parametre, lako je odrediti primjenjivost toplinskog otpora za određeni krug.
Također, za korištenje termistora važne su karakteristike kao što su nazivni i maksimalni radni napon. Prvi parametar određuje napon na kojem element može raditi dulje vrijeme, a drugi - napon iznad kojeg nije zajamčena izvedba toplinskog otpora.
Za posistore je važan parametar referentna temperatura - točka na grafu ovisnosti otpora o zagrijavanju, pri kojoj se karakteristika mijenja. Definira radno područje PTC otpora.
Prilikom odabira termistora, morate obratiti pažnju na njegov temperaturni raspon. Izvan područja koje je odredio proizvođač, njegova karakteristika nije standardizirana (to može dovesti do grešaka u radu opreme) ili je termistor tamo općenito neispravan.
Uvjetna grafička oznaka
Na dijagramima, UGO termistora može se malo razlikovati, ali glavni znak toplinskog otpora je simbol t pored pravokutnika koji simbolizira otpornik.Bez ovog simbola nemoguće je odrediti o čemu ovisi otpor - slični UGO-i imaju npr. varistora (otpor je određen primijenjenim naponom) i drugim elementima.
Ponekad se na UGO primjenjuje dodatna oznaka, koja određuje kategoriju termistora:
- NTC za elemente s negativnim TCS;
- PTC za pozistore.
Ova karakteristika je ponekad označena strelicama:
- jednosmjerno za PTC;
- višesmjerno za NTC.
Oznaka slova može biti različita - R, RK, TH itd.
Kako provjeriti rad termistora
Prva provjera termistora je mjerenje nazivnog otpora konvencionalnim multimetrom. Ako se mjerenje provodi na sobnoj temperaturi, koja se ne razlikuje mnogo od +25 ° C, tada se izmjereni otpor ne bi trebao značajno razlikovati od onog naznačenog na kućištu ili u dokumentaciji.
Ako je temperatura okoline viša ili niža od navedene vrijednosti, potrebno je napraviti malu korekciju.
Možete pokušati uzeti temperaturnu karakteristiku termistora - usporediti je s onom navedenom u dokumentaciji ili je obnoviti za element nepoznatog podrijetla.
Dostupne su tri temperature za stvaranje s dovoljnom točnošću bez mjernih instrumenata:
- otapanje leda (može se uzeti u hladnjaku) - oko 0 ° C;
- ljudsko tijelo - oko 36 ° C;
- kipuća voda - oko 100 ° C.
Iz ovih točaka možete nacrtati približnu ovisnost otpora o temperaturi, ali za pozistore to možda neće raditi - na grafikonu njihovog TKS-a postoje područja u kojima R nije određen temperaturom (ispod referentne temperature).Ako postoji termometar, možete uzeti karakteristiku na nekoliko točaka - spuštanjem termistora u vodu i zagrijavanjem. Svakih 15 ... 20 stupnjeva potrebno je izmjeriti otpor i iscrtati vrijednost na grafikonu. Ako trebate uzeti parametre iznad 100 stupnjeva, umjesto vode možete koristiti ulje (na primjer, automobilsko - motor ili mjenjač).
Slika prikazuje tipične ovisnosti otpora o temperaturi - puna linija za PTC, isprekidana linija za NTC.
Gdje je primjenjivo
Najočitija upotreba termistora je kao temperaturni senzori. I NTC i PTC termistori su prikladni za tu svrhu. Potrebno je samo odabrati element prema radnom području i uzeti u obzir karakteristike termistora u mjernom uređaju.
Možete izgraditi toplinski relej - kada se otpor (točnije, pad napona na njemu) usporedi s zadanom vrijednošću, a kada je prag prekoračen, izlaz se prebacuje. Takav uređaj može se koristiti kao uređaj za kontrolu topline ili detektor požara. Izrada mjerača temperature temelji se na fenomenu neizravnog zagrijavanja - kada se termistor zagrijava iz vanjskog izvora.
Također u području korištenja toplinskih otpora koristi se izravno zagrijavanje - termistor se zagrijava strujom koja prolazi kroz njega. NTC otpornici se na ovaj način mogu koristiti za ograničavanje struje – na primjer, kod punjenja velikih kondenzatora kada su uključeni, kao i za ograničavanje početne struje elektromotora itd. U hladnom stanju, toplinski ovisni elementi imaju veliki otpor.Kada je kondenzator djelomično napunjen (ili motor dosegne svoju nazivnu brzinu), termistor će se imati vremena zagrijati strujom koja teče, njegov otpor će pasti i više neće utjecati na rad kruga.
Na isti način možete produžiti život žarulje sa žarnom niti uključivanjem termistora u seriju. On će ograničiti struju u najtežem trenutku - kada je napon uključen (u to vrijeme većina svjetiljki pokvari). Nakon zagrijavanja, prestat će utjecati na svjetiljku.
Naprotiv, za zaštitu elektromotora tijekom rada koriste se termistori s pozitivnom karakteristikom. Ako struja u krugu namota poraste zbog zastoja motora ili prekomjernog opterećenja osovine, PTC otpornik će se zagrijati i ograničiti tu struju.
NTC termistori se također mogu koristiti kao toplinski kompenzatori za druge komponente. Dakle, ako je NTC termistor instaliran paralelno s otpornikom koji postavlja način rada tranzistora i ima pozitivan TKS, tada će promjena temperature utjecati na svaki element na suprotan način. Kao rezultat toga, učinak temperature se kompenzira, a radna točka tranzistora se ne pomiče.
Postoje kombinirani uređaji koji se nazivaju termistori s neizravnim grijanjem. Temperaturno ovisan element i grijač nalaze se u jednom kućištu takvog elementa. Između njih postoji toplinski kontakt, ali su galvanski izolirani. Promjenom struje kroz grijač, otpor se može kontrolirati.
Termistori s različitim karakteristikama se široko koriste u inženjerstvu. Osim standardnih aplikacija, njihov se opseg rada može proširiti.Sve je ograničeno samo maštom i kvalifikacijama programera.
Slični članci:
