Odpor akéhokoľvek vodiča vo všeobecnosti závisí od teploty. Odolnosť kovov sa zvyšuje teplom. Z hľadiska fyziky sa to vysvetľuje zvýšením amplitúdy tepelných vibrácií prvkov kryštálovej mriežky a zvýšením odporu proti pohybu usmerneného toku elektrónov. Odolnosť elektrolytov a polovodičov sa pri zahrievaní znižuje - to sa vysvetľuje inými procesmi.
Obsah
Ako funguje termistor
V mnohých prípadoch je fenomén teplotnej závislosti odporu škodlivý. Takže nízky odpor vlákna žiarovky v studenom stave spôsobuje vyhorenie v okamihu zapnutia. Zmena hodnoty odporu pevných rezistorov pri zahrievaní alebo chladení vedie k zmene parametrov obvodu.
Vývojári s týmto javom bojujú, rezistory sa vyrábajú so zníženým TCR – teplotným koeficientom odporu. Takéto položky sú drahšie ako zvyčajne. Existujú však elektronické komponenty, v ktorých je závislosť odporu od teploty výrazná a normalizovaná. Tieto prvky sa nazývajú termistory (tepelné odpory) alebo termistory.
Typy a zariadenia termistorov
Termistory možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín podľa ich odozvy na zmeny teploty:
- ak odpor pri zahrievaní klesne, takéto termistory sa nazývajú NTC termistory (so záporným teplotným koeficientom odporu);
- ak sa odpor pri zahrievaní zvýši, potom má termistor kladný TCR (PTC charakteristika) - takéto prvky sa nazývajú aj pozistory.
Typ termistora je určený vlastnosťami materiálov, z ktorých sú termistory vyrobené. Pri zahrievaní kovy zvyšujú odpor, preto sa na ich základe (presnejšie na báze oxidov kovov) vyrábajú tepelné odpory s pozitívnym TCR. Polovodiče majú inverzný vzťah, preto sa z nich vyrábajú NTC prvky. Tepelne závislé prvky s negatívnym TCR môžu byť teoreticky vyrobené na báze elektrolytov, ale táto možnosť je v praxi mimoriadne nepohodlná. Jeho špecializáciou je laboratórny výskum.
Konštrukcia termistorov môže byť rôzna. Vyrábajú sa vo forme valcov, guľôčok, podložiek atď. s dvoma výstupmi (napr konvenčný odpor). Môžete si vybrať najvhodnejšiu formu pre inštaláciu na pracovisku.
Hlavné charakteristiky
Najdôležitejšou charakteristikou každého termistora je jeho teplotný koeficient odporu (TCR).Ukazuje, ako veľmi sa zmení odpor pri zahriatí alebo ochladení o 1 stupeň Kelvina.
Hoci sa zmena teploty, vyjadrená v stupňoch Kelvina, rovná zmene v stupňoch Celzia, Kelvin sa stále používa v charakteristike tepelného odporu. Je to spôsobené rozšíreným používaním Steinhart-Hartovej rovnice vo výpočtoch a zahŕňa teplotu v K.
TCR je záporné pre termistory NTC a kladné pre termistory PTC.
Ďalšou dôležitou charakteristikou je nominálny odpor. Toto je hodnota odporu pri 25 °C. Po znalosti týchto parametrov je ľahké určiť použiteľnosť tepelného odporu pre konkrétny obvod.
Pre použitie termistorov sú dôležité aj charakteristiky ako menovité a maximálne prevádzkové napätie. Prvý parameter určuje napätie, pri ktorom môže prvok pracovať po dlhú dobu, a druhý - napätie, nad ktorým nie je zaručený výkon tepelného odporu.
Pre pozistory je dôležitým parametrom referenčná teplota - bod na grafe závislosti odporu od ohrevu, pri ktorom sa charakteristika mení. Definuje pracovnú oblasť odporu PTC.
Pri výbere termistora je potrebné venovať pozornosť jeho teplotnému rozsahu. Mimo oblasti určenej výrobcom nie je jej charakteristika štandardizovaná (to môže viesť k chybám v prevádzke zariadenia) alebo je tam termistor vo všeobecnosti nefunkčný.
Podmienené grafické označenie
Na diagramoch sa UGO termistora môže mierne líšiť, ale hlavným znakom tepelného odporu je symbol t vedľa obdĺžnika symbolizujúceho rezistor.Bez tohto symbolu sa nedá určiť, od čoho závisí odpor - podobné UGO majú napr. varistory (odpor je určený priloženým napätím) a ďalšie prvky.
Niekedy sa na UGO používa dodatočné označenie, ktoré určuje kategóriu termistora:
- NTC pre prvky s negatívnym TCS;
- PTC pre pozistory.
Táto vlastnosť je niekedy označená šípkami:
- jednosmerný pre PTC;
- viacsmerový pre NTC.
Označenie písmen môže byť rôzne - R, RK, TH atď.
Ako skontrolovať výkon termistora
Prvou kontrolou termistora je meranie menovitého odporu bežným multimetrom. Ak sa meranie vykonáva pri izbovej teplote, ktorá sa veľmi nelíši od +25 ° C, potom by sa nameraný odpor nemal výrazne líšiť od odporu uvedeného na obale alebo v dokumentácii.
Ak je teplota okolia vyššia alebo nižšia ako špecifikovaná hodnota, je potrebné vykonať malú korekciu.
Môžete sa pokúsiť vziať teplotnú charakteristiku termistora - porovnať ju s tou uvedenou v dokumentácii alebo ju obnoviť pre prvok neznámeho pôvodu.
K dispozícii sú tri teploty na vytvorenie s dostatočnou presnosťou bez meracích prístrojov:
- topiaci sa ľad (možno odobrať v chladničke) - asi 0 ° C;
- ľudské telo - asi 36 ° C;
- vriaca voda - asi 100 ° C.
Z týchto bodov sa dá nakresliť približná závislosť odporu od teploty, ale u pozistorov to nemusí fungovať - na grafe ich TKS sú oblasti, kde R nie je určené teplotou (pod referenčnou teplotou).Ak existuje teplomer, môžete vziať charakteristiku v niekoľkých bodoch - spustením termistora do vody a zahriatím. Každých 15 ... 20 stupňov je potrebné merať odpor a vykresliť hodnotu do grafu. Ak potrebujete zobrať parametre nad 100 stupňov, namiesto vody môžete použiť olej (napríklad automobilový - motor alebo prevodovka).
Na obrázku sú typické závislosti odporu od teploty - plná čiara pre PTC, prerušovaná čiara pre NTC.
V prípade potreby
Najzrejmejšie použitie termistorov je ako teplotné senzory. Na tento účel sú vhodné termistory NTC aj PTC. Je len potrebné vybrať prvok podľa pracovnej oblasti a zohľadniť charakteristiku termistora v meracom zariadení.
Môžete zostaviť tepelné relé - keď sa odpor (presnejšie pokles napätia na ňom) porovná s danou hodnotou a keď sa prekročí prah, výstup sa prepne. Takéto zariadenie možno použiť ako zariadenie na tepelnú reguláciu alebo požiarny hlásič. Vytvorenie meračov teploty je založené na fenoméne nepriameho ohrevu - keď je termistor ohrievaný z externého zdroja.
Aj v oblasti využitia tepelných odporov sa využíva priamy ohrev - termistor sa ohrieva prúdom, ktorý ním prechádza. NTC rezistory je možné týmto spôsobom použiť na obmedzenie prúdu - napríklad pri nabíjaní veľkých kondenzátorov pri zapnutí, ako aj na obmedzenie rozbehového prúdu elektromotorov atď. V studenom stave majú tepelne závislé prvky veľký odpor.Keď je kondenzátor čiastočne nabitý (alebo motor dosiahne svoje menovité otáčky), termistor sa stihne zahriať pretekajúcim prúdom, jeho odpor klesne a už to neovplyvní činnosť obvodu.
Rovnakým spôsobom môžete predĺžiť životnosť žiarovky zapojením termistora do série. Obmedzí prúd v najťažšom okamihu - keď je zapnuté napätie (v tomto čase väčšina lámp zlyhá). Po zahriatí prestane ovplyvňovať lampu.
Naopak termistory s kladnou charakteristikou sa používajú na ochranu elektromotorov počas prevádzky. Ak prúd v obvode vinutia stúpne v dôsledku zastavenia motora alebo nadmerného zaťaženia hriadeľa, PTC rezistor sa zahreje a obmedzí tento prúd.
NTC termistory možno použiť aj ako tepelné kompenzátory pre iné komponenty. Takže, ak je NTC termistor nainštalovaný paralelne s odporom, ktorý nastavuje režim tranzistora a má kladné TKS, potom zmena teploty ovplyvní každý prvok opačným spôsobom. V dôsledku toho je vplyv teploty kompenzovaný a pracovný bod tranzistora sa neposúva.
Existujú kombinované zariadenia nazývané termistory s nepriamym ohrevom. Teplotne závislý prvok a ohrievač sú umiestnené v jednom kryte takéhoto prvku. Je medzi nimi tepelný kontakt, ale sú galvanicky oddelené. Zmenou prúdu cez ohrievač je možné regulovať odpor.
Termistory s rôznymi charakteristikami sú široko používané v strojárstve. Okrem štandardných aplikácií je možné rozšíriť ich náplň práce.Všetko je obmedzené len fantáziou a kvalifikáciou vývojára.
Podobné články:
