Resistansen hos en ledare är i allmänhet beroende av temperaturen. Metallers motståndskraft ökar med värme. Ur fysikens synvinkel förklaras detta av en ökning av amplituden för de termiska vibrationerna i gitterelementen och en ökning av motståndet mot elektronernas riktningsflöde. Motståndet hos elektrolyter och halvledare minskar när de värms upp - detta förklaras av andra processer.
Innehåll
Hur en termistor fungerar
I många fall är fenomenet temperaturbeständighet skadligt. Till exempel orsakar ett lågt motstånd i glödtråden i en kall glödlampa att den brinner ut när den är påslagen. Ändring av motståndsvärdet för fasta motstånd vid uppvärmning eller nedkylning leder till förändringar i kretsens parametrar.
Resistorer med en lägre TCR (temperaturkoefficient för motstånd) har utvecklats för att motverka detta fenomen. Dessa element är dyrare än konventionella element. Men det finns elektroniska komponenter som har ett uttalat temperaturberoende och en standardiserad motståndskoefficient. Dessa element kallas termistorer eller termistorer.
Typer och konstruktion av termistorer
Termistorer kan delas in i två stora grupper beroende på hur de reagerar på temperaturförändringar:
- Om motståndet minskar vid upphettning kallas sådana termistorer för NTC-termistorer (negativ temperaturkoefficient för resistans);
- Om motståndet ökar vid upphettning har termistorn en positiv PTC (PTC-egenskap) - sådana element kallas också för Sådana PTC-element kallas också för PTC-termistorer ..
Typen av termistor bestäms av termistorens materialegenskaper. Metaller ökar sitt motstånd när de värms upp, vilket är anledningen till att de (eller snarare metalloxider) används som grund för termoresistorer med positiv TKC. Halvledare har det motsatta beroendet, vilket är anledningen till att de används för att tillverka NTC-element. Termostatiska resistiva element med negativ TKC kan teoretiskt sett tillverkas på basis av elektrolyter, men denna variant är mycket besvärlig i praktiken. Dess nisch är laboratorieforskning.
Utformningen av termistorer kan vara olika. De finns i form av cylindrar, pärlor, brickor etc. med två ledningar (som en konventionellt motstånd). Det är möjligt att välja den lämpligaste formen för installation på arbetsplatsen.
Viktiga funktioner
Den viktigaste egenskapen hos en termistor är dess temperaturkoefficient för motstånd (TCR). Detta anger hur mycket motståndet förändras när det värms eller kyls med 1 grad Kelvin.
Även om temperaturförändringen, uttryckt i grader Kelvin, är lika med förändringen i grader Celsius, är termoresistorer fortfarande karakteriserade i Kelvin. Detta beror på den utbredda användningen av Steinhart-Hart-ekvationen i beräkningar, som inkluderar temperaturen i K.
TCS är negativ för termistorer av NTC-typ och positiv för posistorer.
En annan viktig egenskap är motståndskraften. Detta är motståndsvärdet vid 25 °C. När man känner till dessa parametrar är det lätt att avgöra om en termistor kan användas i en viss krets.
Viktigt för användningen av termistorer är också den nominella spänningen och den maximala driftsspänningen. Den första parametern bestämmer den spänning vid vilken elementet kan fungera under lång tid, medan den andra parametern bestämmer den spänning över vilken termistorens prestanda inte garanteras.
För posistorer är en viktig parameter referenstemperaturen - den punkt på motståndets värmekurva vid vilken den karakteristiska brytningen inträffar. Detta bestämmer PTC-motståndets arbetsområde.
När du väljer en termistor bör du också ta hänsyn till dess temperaturområde. Utanför tillverkarens specifikation är den karakteristiska kurvan inte standardiserad (Detta kan leda till att enheten inte fungerar som den ska.) eller så fungerar inte termistorn alls.
Enhetens beteckning
De grafiska symbolerna kan variera något, men det viktigaste kännetecknet för en termistor är symbolen t bredvid rektangeln som symboliserar motståndet. Utan denna symbol är det inte möjligt att avgöra vilken typ av motstånd det rör sig om - liknande BRE-symboler används, till exempel varistorer (motståndet bestäms av den applicerade spänningen) och andra element.
Ibland är en ytterligare symbol bifogad till UGO, som anger vilken kategori termistorn tillhör:
- NTC för celler med ett negativt TCS;
- PTC för posistorer.
Detta kännetecken betecknas ibland med pilar:
- enkelriktad för PTC;
- rundstrålande för NTC.
Bokstavsbeteckningen kan vara olika - R, RK, TH osv.
Hur man testar en termistor för korrekt funktion
Den första funktionskontrollen av en termistor är att mäta det nominella motståndet med en standardmultimeter. Om det uppmätta motståndet mäts vid rumstemperatur, som inte skiljer sig mycket från +25 °C, bör det uppmätta motståndet inte skilja sig nämnvärt från det som anges på höljet eller i dokumentationen.
Om omgivningstemperaturen är högre eller lägre än det angivna värdet måste en liten korrigering göras.
Ett försök kan göras att ta temperaturen för en termistor - för att jämföra den med den som anges i dokumentationen eller för att rekonstruera den för en komponent av okänt ursprung.
Det finns tre temperaturer som kan skapas med tillräcklig noggrannhet utan mätinstrument:
- smältande is (kan tas från ett kylskåp) - cirka 0 °C;
- människokroppen - cirka 36 °C;
- Kokande vatten - ca 100 °C.
Enligt dessa punkter är det möjligt att dra ett ungefärligt beroende av motståndets temperatur, men för posistorer fungerar det kanske inte - på grafen för deras TCS finns det områden där R inte definieras av temperaturen (under referenstemperaturen). Om det finns en termometer kan man ta en karakteristik med flera punkter genom att sänka termistorn i vatten och värma upp den. Motståndet ska mätas var 15...20:e grad och värdet ska plottas. Om det är nödvändigt att läsa av parametrar över 100 grader kan olja (t.ex. bilolja eller växellådsolja) användas i stället för vatten.
Diagrammet visar typiska temperaturberäkningar av motståndet - den heldragna linjen är för PTC och den streckade linjen för NTC.
Var du ska använda
Den mest uppenbara tillämpningen för termistorer är som temperaturgivare.. Både NTC- och PTC-termistorer är lämpliga för detta ändamål. Du behöver bara välja elementet i enlighet med arbetsområdet och ta hänsyn till termistoregenskaperna i mätutrustningen.
Det är möjligt att bygga ett termiskt relä - när motståndet (närmare bestämt spänningsfallet över det) jämförs med det inställda värdet och utgången kopplas om tröskeln överskrids. En sådan anordning kan användas som en termisk övervakningsanordning eller som en brandvarnare. Temperaturgivare bygger på fenomenet indirekt uppvärmning, där termistorn värms upp av en extern källa.
Direkt uppvärmning - termistorn värms upp av strömmen som flyter genom den. NTC-motstånd kan användas på detta sätt för att begränsa strömmen - t.ex. vid laddning av kondensatorer med hög kapacitet när de slås på, och för att begränsa startströmmen för motorer osv. Värmeberoende element har ett högt motstånd när de är kalla. När en kondensator är delvis laddad (eller när en motor når nominell hastighet) hinner termistorn värmas upp av strömmen, dess motstånd sjunker och den påverkar inte längre kretsens funktion.
På samma sätt kan du förlänga livslängden på en glödlampa genom att sätta en termistor i serie med den. Detta begränsar strömmen i det svåraste ögonblicket - när du slår på spänningen (det är då de flesta glödlampor går sönder). När den har värmts upp har den inte längre någon effekt på glödlampan.
Termistorer med positiv egenskap används däremot för att skydda elmotorer under drift. Om lindningsströmmen ökar på grund av att motorn fastnar eller att axelbelastningen överstiger belastningen, kommer PTC-motståndet att värmas upp och begränsa strömmen.
Termistorer med negativ PTC kan också användas som värmekompensatorer för andra komponenter. Om t.ex. en NTC-termistor med positiv PTC placeras parallellt med transistorens lägesmotstånd kommer temperaturförändringen att påverka varje komponent på motsatt sätt. Som ett resultat av detta kompenseras temperatureffekten och transistorens driftspunkt förskjuts inte.
Det finns kombinerade enheter som kallas indirekt uppvärmda termistorer. Ett temperaturberoende element och en värmare är placerade i samma hölje i ett sådant element. Det finns termisk kontakt mellan dem, men de är galvaniskt isolerade. Genom att variera strömmen genom värmaren kan motståndet regleras.
Termistorer med olika egenskaper används i stor utsträckning inom tekniken. Förutom standardtillämpningar kan deras användningsområde utökas. Allt begränsas endast av designerns fantasi och kvalifikationer.
Relaterade artiklar:
