Jebkura vadītāja pretestība parasti ir atkarīga no temperatūras. Metālu pretestība palielinās līdz ar karstumu. No fizikas viedokļa tas ir izskaidrojams ar režģa elementu termisko vibrāciju amplitūdas palielināšanos un pretestības palielināšanos elektronu virziena plūsmai. Elektrolītu un pusvadītāju pretestība karsējot samazinās - to izskaidro citi procesi.
Saturs
Kā darbojas termistors
Daudzos gadījumos temperatūras pretestības fenomens ir kaitīgs. Piemēram, zema kvēlspuldzes kvēldiega pretestība, kad tas ir auksts, izraisa tā izdegšanu, kad tas tiek ieslēgts. Fiksētu rezistoru pretestības vērtības maiņa, sildot vai dzesējot, izraisa shēmas parametru izmaiņas.
Lai cīnītos ar šo parādību, ir izstrādāti rezistori ar samazinātu TCR - temperatūras koeficientu. Šie elementi ir dārgāki par parastajiem. Taču ir elektroniskie komponenti, kuriem ir izteikta temperatūras atkarība un standartizēts pretestības koeficients. Šos elementus sauc par termistoriem vai termistoriem.
Termistoru veidi un uzbūve
Termistorus var iedalīt divās lielās grupās atkarībā no to reakcijas uz temperatūras izmaiņām:
- Ja, karsējot termistors samazinās, tad šādus termistorus sauc par termistoriem. NTC termistori (negatīvs pretestības temperatūras koeficients);
- Ja termistoram ir pozitīva PTC (PTC raksturojums) - šādus elementus dēvē arī par PTC. Šādus PTC elementus sauc arī par PTC termistoriem ..
Termistora veidu nosaka pēc termistora materiāla īpašībām. Uzkarsējot metālus, to pretestība palielinās, tāpēc tos (vai drīzāk metālu oksīdus) izmanto par pamatu termorezistoriem ar pozitīvu TKC. Pusvadītājiem ir pretēja atkarība, tāpēc tos izmanto NTC elementu izgatavošanā. Termostatiskos rezistīvos elementus ar negatīvu TKC teorētiski var izgatavot uz elektrolītu bāzes, taču praksē šis variants ir ļoti neērts. Tās niša ir laboratoriskie pētījumi.
Termistoru konstrukcija var būt atšķirīga. Tie ir cilindru, lodīšu, paplākšņu utt. formā ar diviem izvadiem (kā parasto rezistoru). Ir iespējams izvēlēties ērtāko formu uzstādīšanai darba vietā.
Galvenās iezīmes
Jebkura termistora vissvarīgākā īpašība ir tā pretestības temperatūras koeficients (TCR). Tas norāda, par cik ļoti mainās pretestība, ja to sasilda vai atdzesē par 1 Kelvina grādu.
Lai gan temperatūras izmaiņas, kas izteiktas Kelvina grādos, ir vienādas ar izmaiņām Celsija grādos, termorezistori joprojām tiek raksturoti Kelvinā. Tas ir tāpēc, ka aprēķinos plaši tiek izmantots Steinharta-Harta vienādojums, kas ietver temperatūru K.
TCS ir negatīvs NTC tipa termistoriem un pozitīvs poziistoriem.
Vēl viena svarīga īpašība ir pretestības rādītājs. Šī ir pretestības vērtība 25°C temperatūrā. Zinot šos parametrus, ir viegli noteikt termistora piemērotību konkrētai shēmai.
Termistoru izmantošanai svarīgs ir arī nominālais spriegums un maksimālais darba spriegums. Pirmais parametrs nosaka spriegumu, pie kura elements var darboties ilgu laiku, bet otrais parametrs nosaka spriegumu, virs kura termistora darbība nav garantēta.
Pozistoriem svarīgs parametrs ir atskaites temperatūra - punkts uz pretestības-karstuma līknes, kurā rodas raksturīgais lūzums. Tas nosaka PTC rezistora darbības diapazonu.
Izvēloties termistoru, jāpievērš uzmanība arī tā temperatūras diapazonam. Ārpus ražotāja specifikācijām raksturlīkne nav standartizēta (tas var izraisīt ierīces darbības traucējumus) vai arī termistors nedarbosies vispār.
Vienības apzīmējums
Grafiskie simboli var nedaudz atšķirties, bet galvenā termistora pazīme ir simbols t blakus taisnstūrim, kas simbolizē rezistoru. Bez šī simbola nav iespējams noteikt rezistora tipu - tiek izmantoti līdzīgi BRE simboli, piem. Varistori (pretestību nosaka pieliktais spriegums) un citiem elementiem.
Dažreiz UGO tiek pievienots papildu simbols, kas norāda termistora kategoriju:
- NTC šūnām ar negatīvu TCS;
- PTC poziistoriem.
Šo īpašību dažkārt apzīmē ar bultiņām:
- vienvirziena PTC;
- daudzvirzienu NTC.
Burtu apzīmējumi var būt dažādi - R, RK, TH utt.
Kā pārbaudīt termistora pareizu darbību
Pirmā termistora funkcijas pārbaude ir nominālās pretestības mērīšana, izmantojot standarta multimetru. Ja mērījumus veic istabas temperatūrā, kas daudz neatšķiras no +25 °C, izmērītajai pretestībai nevajadzētu būtiski atšķirties no tās, kas norādīta uz korpusa vai dokumentācijā.
Ja apkārtējās vides temperatūra ir augstāka vai zemāka par norādīto vērtību, jāveic neliela korekcija.
Var mēģināt ņemt termistora temperatūras raksturlielumu - salīdzināt to ar dokumentācijā norādīto vai rekonstruēt to nezināmas izcelsmes sastāvdaļai.
Ir pieejamas trīs temperatūras, kuras var izveidot ar pietiekamu precizitāti bez mērinstrumentiem:
- kūstošs ledus (var ņemt no ledusskapja) - aptuveni 0 °C;
- cilvēka organismā - aptuveni 36 °C;
- verdošs ūdens - apmēram 100 °C.
Saskaņā ar šiem punktiem ir iespējams izdarīt aptuvenu pretestības atkarību no temperatūras, taču pozitoru gadījumā tas var nedarboties - to TCS grafikā ir apgabali, kur R nav noteikts pēc temperatūras (zem atskaites temperatūras). Ja ir pieejams termometrs, ir iespējams iegūt raksturlielumu par vairākiem punktiem - nolaižot termistoru ūdenī un sildot to. Pretestība jāmēra ik pēc 15...20 grādiem, un šī vērtība jāattēlo. Ja nepieciešams nolasīt parametrus virs 100 grādiem, ūdens vietā var izmantot eļļu (piemēram, auto vai transmisijas eļļu).
Diagrammā parādītas tipiskas pretestības temperatūras atkarības - vienlaidu līnija ir PTC, bet pārtraukta līnija - NTC.
Kur lietot
Visredzamākais termistoru pielietojums ir šāds. temperatūras sensori. Šim nolūkam ir piemēroti gan NTC, gan PTC termistori. Jums tikai jāizvēlas elements atbilstoši darba zonai un jāņem vērā mērierīces termistora raksturojums.
Ir iespējams izveidot termisko releju - kad pretestība (precīzāk, sprieguma kritums pāri tai) tiek salīdzināta ar iestatīto vērtību un izeja tiek pārslēgta, kad tiek pārsniegta robežvērtība. Šādu ierīci var izmantot kā termiskās uzraudzības ierīci vai kā ugunsgrēka detektoru. Temperatūras sensoru pamatā ir netiešās sildīšanas fenomens, kad termistors tiek sildīts no ārēja avota.
Tiešā sildīšana - termistors tiek sildīts ar caur to plūstošo strāvu. Šādi NTC rezistorus var izmantot strāvas ierobežošanai, piemēram, uzlādējot lielas jaudas kondensatorus, kad tie ieslēdzas, kā arī ierobežojot motoru palaišanas strāvu utt. Siltuma atkarīgiem elementiem ir augsta pretestība, kad tie ir auksti. Kad kondensators ir daļēji uzlādēts (vai motors sasniedz nominālo apgriezienu), termistors ir paspējis sakarst no plūstošās strāvas, tā pretestība samazināsies un tas vairs neietekmēs shēmas darbību.
Līdzīgā veidā var pagarināt kvēlspuldzes kalpošanas laiku, virknē ar to savienojot termistoru. Tas ierobežos strāvu visgrūtākajā brīdī - kad ieslēdzat spriegumu (tieši šajā brīdī sabojājas lielākā daļa spuldžu). Kad tas būs sasilis, tas vairs neietekmēs spuldzīti.
Turpretī termistori ar pozitīvu raksturlielumu tiek izmantoti elektromotoru aizsardzībai darbības laikā. Ja tinuma strāva palielinās motora aizķeršanās vai vārpstas slodzes pārsniegšanas dēļ, PTC rezistors sakarst un ierobežo šo strāvu.
Termistorus ar negatīvu PTC var izmantot arī kā siltuma kompensatorus citiem komponentiem. Piemēram, ja NTC termistors ar pozitīvu PTC ir novietots paralēli tranzistora režīma rezistoram, temperatūras izmaiņas ietekmēs katru komponentu pretējā virzienā. Rezultātā temperatūras efekts tiek kompensēts, un tranzistora darbības punkts netiek nobīdīts.
Ir kombinētas ierīces, ko sauc par netieši apsildāmiem termistoriem. Temperatūras atkarīgs elements un sildītājs atrodas vienā šāda elementa korpusā. Starp tiem ir termiskais kontakts, taču tie ir galvaniski izolēti. Mainot strāvu caur sildītāju, var kontrolēt pretestību.
Tehnoloģijā tiek plaši izmantoti termistori ar dažādiem raksturlielumiem. Papildus standarta lietojumiem to darbības jomu var paplašināt. Visu ierobežo tikai dizainera iztēle un kvalifikācija.
Saistītie raksti:
