A resistência de qualquer condutor é geralmente dependente da temperatura. A resistência dos metais aumenta com o calor. Do ponto de vista da física, isto é explicado por um aumento da amplitude das vibrações térmicas dos elementos da malha e um aumento da resistência ao fluxo direccional dos electrões. A resistência dos electrólitos e semicondutores diminui quando aquecidos - isto é explicado por outros processos.
Conteúdos
Como funciona um Termistor
Em muitos casos, o fenómeno da resistência à temperatura é prejudicial. Por exemplo, uma baixa resistência do filamento de uma lâmpada incandescente quando o frio o faz queimar ao ser ligado. A alteração do valor de resistência das resistências fixas quando o aquecimento ou arrefecimento conduz a alterações nos parâmetros do circuito.
Foram desenvolvidas resistências com um TCR reduzido - coeficiente de temperatura de resistência - para combater este fenómeno. Estes elementos são mais caros do que os convencionais. Mas existem componentes electrónicos, que têm uma pronunciada dependência da temperatura e um coeficiente de resistência normalizado. Estes elementos são chamados termistores ou termistores.
Tipos e construção de Termistores
Os termistores podem ser divididos em dois grandes grupos de acordo com a sua reacção às mudanças de temperatura:
- Se a resistência diminui quando aquecida, esses termistores são chamados Termistores NTC (coeficiente de temperatura negativa de resistência);
- Se a resistência aumenta quando aquecido, o termistor tem um TCR (PTC característico) positivo - esses elementos também são chamados Elementos de PTC como estes são também referidos como termistores de PTC ..
O tipo de termistor é determinado pelas propriedades materiais do termistor. Os metais aumentam a sua resistência quando aquecidos, razão pela qual são utilizados (ou melhor, óxidos metálicos) como base para termoresistores com um TKC positivo. Os semicondutores têm a dependência oposta, e é por isso que são utilizados para fazer elementos NTC. Os elementos resistivos termostáticos com TKC negativo podem teoricamente ser feitos com base em electrólitos, mas esta variante é muito inconveniente na prática. O seu nicho é a investigação laboratorial.
O design dos termistores pode ser diferente. Vêm na forma de cilindros, contas, arruelas, etc., com duas pistas (como uma resistor convencional). É possível seleccionar a forma mais conveniente para a instalação no local de trabalho.
Características principais
A característica mais importante de qualquer termistor é o seu coeficiente de resistência à temperatura (TCR). Isto indica o quanto a resistência muda quando aquecida ou arrefecida por 1 grau Kelvin.
Embora a mudança de temperatura, expressa em graus Kelvin, seja igual à mudança em graus Celsius, os termoresistores continuam a ser caracterizados em Kelvin. Isto deve-se à utilização generalizada da equação de Steinhart-Hart nos cálculos, e inclui a temperatura em K.
O TCS é negativo para termistores do tipo NTC e positivo para posistores.
Outra característica importante é a classificação da resistência. Este é o valor de resistência a 25°C. Conhecendo estes parâmetros, é fácil determinar a aplicabilidade de um termistor a um determinado circuito.
Também importantes para a utilização de termistores são a tensão nominal e a tensão máxima de funcionamento. O primeiro parâmetro determina a tensão em que o elemento pode funcionar durante um longo período de tempo, enquanto o segundo parâmetro determina a tensão acima da qual o desempenho do termistor não é garantido.
Para posistores, um parâmetro importante é a temperatura de referência - o ponto na curva de resistência-calor em que ocorre a fractura característica. Isto determina a gama de funcionamento da resistência de PTC.
Ao seleccionar um termistor, também se deve prestar atenção à sua gama de temperaturas. Fora das especificações do fabricante, a curva característica não está normalizada (isto pode causar o mau funcionamento da unidade) ou o termistor não funcionará de todo.
Designação da unidade
Os símbolos gráficos podem variar ligeiramente, mas a principal característica de um termistor é o símbolo t ao lado do rectângulo que simboliza a resistência. Sem este símbolo não é possível determinar o tipo de resistência - são utilizados símbolos BRE semelhantes, por exemplo varistores (a resistência é determinada pela tensão aplicada) e outros elementos.
Por vezes um símbolo adicional é anexado à UGO, indicando a categoria do termistor:
- NTC para células com um TCS negativo;
- PTC para posistores.
Esta característica é por vezes indicada por setas:
- unidireccional para PTC;
- omnidireccional para NTC.
A designação da letra pode ser diferente - R, RK, TH, etc.
Como testar um termistor para um funcionamento correcto
A primeira verificação de função de um termistor é medir a resistência nominal utilizando um multímetro padrão. Se medida à temperatura ambiente, que não difere muito de +25 °C, a resistência medida não deve diferir significativamente da indicada na caixa ou na documentação.
Se a temperatura ambiente for superior ou inferior ao valor especificado, deve ser feita uma pequena correcção.
Pode tentar-se tomar a temperatura característica de um termistor - para a comparar com a indicada na documentação ou para a reconstruir para um componente de origem desconhecida.
Há três temperaturas disponíveis para criar com precisão suficiente sem instrumentos de medição:
- gelo derretido (pode ser retirado de um frigorífico) - cerca de 0 °C;
- o corpo humano - cerca de 36 °C;
- água em ebulição - cerca de 100 °C.
De acordo com estes pontos é possível desenhar uma dependência aproximada da resistência à temperatura, mas para os posistores pode não funcionar - no gráfico dos seus TCS, há áreas onde R não é definido pela temperatura (abaixo da temperatura de referência). Se um termómetro estiver disponível, é possível tomar uma característica por vários pontos - baixando o termistor na água e aquecendo-o. A resistência deve ser medida a cada 15...20 graus e o valor deve ser traçado. Se for necessário ler parâmetros acima de 100 graus, pode ser utilizado óleo (por exemplo, óleo de automóvel ou óleo de transmissão) em vez de água.
O diagrama mostra as dependências típicas de temperatura da resistência - a linha sólida é para PTC e a linha tracejada é para NTC.
Onde utilizar
A aplicação mais óbvia para termistores é como sensores de temperatura. Tanto os termistores NTC como os PTC são adequados para este fim. Basta seleccionar o elemento de acordo com a área de trabalho e considerar a característica do termistor no dispositivo de medição.
É possível construir um relé térmico - quando a resistência (mais precisamente, a queda de tensão através dele) é comparada com o valor definido e a saída é comutada quando o limiar é ultrapassado. Tal dispositivo pode ser utilizado como um dispositivo de monitorização térmica ou como um detector de incêndio. Os sensores de temperatura baseiam-se no fenómeno do aquecimento indirecto, onde o termistor é aquecido por uma fonte externa.
Aquecimento directo - o termistor é aquecido pela corrente que flui através dele. As resistências NTC podem ser utilizadas desta forma para limitar a corrente - por exemplo, ao carregar condensadores de alta capacidade ao ligar, bem como para limitar a corrente de arranque dos motores, etc. Os elementos dependentes do calor têm uma alta resistência quando estão frios. Quando um condensador é parcialmente carregado (ou um motor atinge a velocidade nominal), o termistor tem tempo para ser aquecido pela corrente que flui, a sua resistência irá baixar e deixará de afectar o funcionamento do circuito.
Da mesma forma, pode prolongar a vida de uma lâmpada incandescente, colocando um termistor em série com ela. Isto limitará a corrente no momento mais difícil - quando se liga a voltagem (é quando a maioria das lâmpadas falham). Uma vez aquecido, deixará de ter qualquer efeito sobre o bulbo.
Em contraste, os termistores com característica positiva são utilizados para proteger motores eléctricos durante o funcionamento. Se a corrente de enrolamento subir devido a um encravamento do motor ou a uma carga no eixo que exceda a carga, a resistência de PTC aquecerá e limitará esta corrente.
Os termistores com um PTC negativo também podem ser utilizados como compensadores de calor para outros componentes. Por exemplo, se um termistor NTC com um PTC positivo for inserido em paralelo com a resistência de mode-setting do transistor, a mudança de temperatura afectará cada componente da forma oposta. Como resultado, o efeito da temperatura é compensado e o ponto de operação do transístor não é deslocado.
Existem dispositivos combinados chamados termistores aquecidos indirectamente. Um elemento dependente da temperatura e um aquecedor estão localizados na mesma caixa de um tal elemento. Há contacto térmico entre eles, mas estão isolados galvanicamente. Ao variar a corrente através do aquecedor, a resistência pode ser controlada.
Os termistores com características diferentes são amplamente utilizados na tecnologia. Para além das aplicações padrão, o seu âmbito de funcionamento pode ser alargado. Tudo é limitado apenas pela imaginação e qualificações do designer.
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