Iga juhtme takistus sõltub üldiselt temperatuurist. Metallide vastupidavus suureneb kuumusega. Füüsika seisukohalt on see seletatav kristallvõre elementide termiliste vibratsioonide amplituudi suurenemisega ja takistuse suurenemisega elektronide suunalisele voolule. Elektrolüütide ja pooljuhtide takistus kuumutamisel väheneb – seda seletatakse muude protsessidega.
Sisu
Termistori põhimõte
Paljudel juhtudel on takistuse vs temperatuuri nähtus kahjulik. Näiteks hõõglambi hõõgniidi madal takistus külmas põhjustab selle sisselülitamisel läbipõlemise. Püsitakistite takistuse väärtuse muutmine kuumutamisel või jahutamisel põhjustab muutusi ahela parameetrites.
Arendajad võitlevad selle nähtusega, tootes takisteid, millel on vähendatud TCR - temperatuuritakistustegur. Sellised elemendid on kallimad kui tavalised. Kuid on selliseid elektroonilisi komponente, milles takistuse sõltuvus temperatuurist on väljendunud ja normaliseeritud. Neid elemente nimetatakse termotakistiteks või termistoriteks.
Termistoride tüübid ja konstruktsioon
Vastavalt nende reaktsioonile temperatuurimuutustele võib termistorid jagada kahte suurde rühma:
- Kui takistus kuumutamisel langeb, kutsutakse selliseid termistore NTC termistorid (negatiivse temperatuuri takistuse koefitsiendiga);
- Kui takistus kuumutamisel suureneb, on termistoril positiivne TCS (PTC-karakteristik) - selliseid elemente nimetatakse ka posistorid.
Termistori tüüp määratakse materjalide omaduste järgi, millest termistorid on valmistatud. Metallid suurendavad kuumutamisel takistust, mistõttu nende alusel (või täpsemalt metallioksiidide baasil) toodetakse positiivse TCS-iga termotakistusi. Pooljuhtidel on vastupidine sõltuvus, seega kasutatakse neid NTC-rakkude valmistamiseks. Negatiivse TKC-ga termostaatilisi elemente saab teoreetiliselt valmistada elektrolüütide baasil, kuid see variant on praktikas äärmiselt ebamugav. Selle nišš on laboriuuringud.
Termistoride disain võib olla erinev. Need on kahe juhtmega silindrite, helmeste, seibide jne kujul (nagu tavaline takisti). Saate valida töökohal paigaldamiseks kõige mugavama vormi.
Peamised omadused
Iga termistori kõige olulisem omadus on selle takistuse temperatuuritegur (TCR). See näitab, kui palju muutub takistus, kui seda kuumutatakse või jahutatakse 1 Kelvini kraadi võrra.
Kuigi Kelvini kraadides väljendatud temperatuurimuutus on võrdne Celsiuse kraadide muutusega, iseloomustatakse termotakisteid siiski kelvinites. Selle põhjuseks on Steinharti-Harti võrrandi laialdane kasutamine arvutustes ja see hõlmab temperatuuri K-des.
TCS on negatiivne NTC tüüpi termistoride ja positiivne posistoride puhul.
Teine oluline omadus on vastupidavuse reiting. See on takistuse väärtus temperatuuril 25 °C.Neid parameetreid teades on lihtne määrata termistori rakendatavust konkreetsele vooluringile.
Termistorite kasutamisel on oluline ka nimi- ja maksimaalne tööpinge. Esimene parameeter määrab pinge, mille juures element võib pikka aega töötada, teine parameeter aga pinge, millest kõrgemal ei ole termistori jõudlus garanteeritud.
Posistoride puhul on oluline parameeter võrdlustemperatuur – takistus-soojusdiagrammi punkt, mille juures tekib iseloomulik murd. See määrab PTC takistuse töövahemiku.
Termistori valimisel tuleb pöörata tähelepanu selle temperatuurivahemikule. Väljaspool tootja poolt määratud piirkonda ei ole selle omadus standardiseeritud (see võib põhjustada seadme talitlushäireid) või termistor ei tööta seal üldse.
Joonis 1.
Termistori CSR skeemides võib veidi erineda, kuid termistori põhitunnuseks on sümbol t takisti ristküliku kõrval. Ilma selle sümbolita on võimatu kindlaks teha, millest takistus sõltub - sarnastel UGO-del on näiteks varistorid (takistus määratakse rakendatud pinge järgi) ja muud elemendid.
Mõnikord kantakse UGO-le täiendav sümbol, mis määratleb termistori kategooria:
- NTC negatiivse TCS-iga rakkude puhul;
- PTC posistoridele.
Seda omadust tähistatakse mõnikord nooltega:
- ühesuunaline PTC jaoks;
- Mitmesuunaline NTC jaoks.
Tähtede tähistus võib olla erinev - R, RK, TH jne.
Kuidas testida termistori funktsionaalsust
Termistori esimene katsetus on nimitakistuse mõõtmine tavalise multimeetriga. Kui mõõdetakse toatemperatuuril, mis ei erine väga palju +25 ° C-st, ei tohiks mõõdetud takistus oluliselt erineda korpusel või dokumentatsioonis näidatust.
Kui ümbritseva õhu temperatuur on määratud väärtusest kõrgem või madalam, tuleb teha väike parandus.
Võite proovida võtta termistori temperatuurikarakteristikut - võrrelda seda dokumentatsioonis esitatuga või rekonstrueerida see tundmatu päritoluga elemendi jaoks.
Piisava täpsusega ilma mõõtevahenditeta on saadaval kolm temperatuuri:
- sulav jää (võib võtta külmkapist) - umbes 0 °C;
- inimkeha - umbes 36 °C;
- keev vesi - umbes 100 ° C.
Nende punktide järgi saate tõmmata ligikaudse takistuse sõltuvuse temperatuurist, kuid posistoride puhul ei pruugi see töötada - nende TCS-i graafikul on piirkondi, kus R ei ole määratud temperatuuriga (alla võrdlustemperatuuri). Kui termomeeter on saadaval, võite võtta karakteristiku mitme punkti võrra - termistori vees langetamine ja kuumutamine. Iga 15...20 kraadi järel tuleb mõõta takistust ja märkida väärtus diagrammile. Kui on vaja lugeda parameetreid üle 100 kraadi, võib vee asemel kasutada õli (nt autoõli või käigukastiõli).
Joonisel on näidatud takistuste tüüpilised temperatuurisõltuvused: pidev joon PTC jaoks, katkendjoon NTC jaoks.
Kus kasutada
Termistoride kõige ilmsem rakendus on as temperatuuriandurid. Selleks sobivad nii NTC kui ka PTC termistorid. Peate lihtsalt valima elemendi vastavalt tööpiirkonnale ja võtma arvesse termistori omadusi mõõteseadmes.
Saate ehitada termorelee - kui takistust (täpsemalt selle pingelangust) võrreldakse etteantud väärtusega ja kui lävi on ületatud, lülitatakse väljund sisse. Sellist seadet saab kasutada termoregulaatorina või tulekahjuandurina.Temperatuurimõõturite loomine põhineb kaudse kuumutamise nähtusel - kui termistorit soojendab välisallikas.
Samuti kasutatakse termistoride kasutamisel otsekütet - termistorit soojendab seda läbiv vool. NTC takisteid saab sel viisil kasutada voolu piiramiseks – nt. sisselülitatud suure mahtuvusega kondensaatorite laadimisel, samuti mootorite käivitusvoolu piiramiseks jne. Soojussõltuvatel elementidel on külmana kõrge takistus. Kui kondensaator on osaliselt laetud (või mootor on nimikiirusel), on termistoril aega voolavat voolu soojendada, selle takistus langeb ja see ei mõjuta enam vooluahela tööd.
Samamoodi saate pikendada hõõglambi eluiga, kaasates sellega jadamisi termistori. Ta piirab voolu kõige raskemal hetkel - kui pinge on sisse lülitatud (see on siis, kui enamik pirne ebaõnnestub). Pärast soojenemist ei mõjuta see enam lampi.
Seevastu positiivse karakteristikuga termistoreid kasutatakse elektrimootorite kaitsmiseks töö ajal. Kui mähise vool tõuseb mootori ummistuse või liigse võlli koormuse tõttu, kuumeneb PTC takisti ja piirab seda voolu.
Negatiivse PTC-ga termistoreid saab kasutada ka teiste komponentide soojuskompensaatoritena. Näiteks kui paigaldate NTC termistori paralleelselt positiivse TCR-iga transistori režiimi seadistava takistiga, mõjutab temperatuurimuutus iga elementi vastupidiselt. Selle tulemusena kompenseeritakse temperatuuriefekt ja transistori tööpunkt ei nihku.
On kombineeritud seadmeid, mida nimetatakse kaudselt soojendatavateks termistoriteks. Sellisel elemendil on samas korpuses temperatuurist sõltuv element ja kütteseade. Nende vahel on termiline kontakt, kuid need on galvaaniliselt isoleeritud.Muutes küttekeha läbivat voolu, saab takistust juhtida.
Tehnikas kasutatakse laialdaselt erinevate omadustega termistoreid. Lisaks tavarakendustele saab nende töövaldkonda laiendada. Kõike piirab ainult arendaja kujutlusvõime ja kvalifikatsioon.
