Bet kurio laidininko varža paprastai priklauso nuo temperatūros. Metalų atsparumas didėja didėjant karščiui. Fizikos požiūriu tai paaiškinama kristalinės gardelės elementų šiluminių virpesių amplitudės padidėjimu ir padidėjusiu atsparumu nukreipto elektronų srauto judėjimui. Elektrolitų ir puslaidininkių varža kaitinant mažėja – tai paaiškinama kitais procesais.
Turinys
Kaip veikia termistorius
Daugeliu atvejų atsparumo priklausomybės nuo temperatūros reiškinys yra žalingas. Taigi maža kaitinamosios lempos kaitinamojo siūlo varža šaltoje būsenoje sukelia perdegimą įjungimo momentu. Pakeitus fiksuotų rezistorių varžos vertę šildymo ar aušinimo metu, pasikeičia grandinės parametrai.
Kūrėjai kovoja su šiuo reiškiniu, rezistoriai gaminami su sumažintu TCR - atsparumo temperatūros koeficientu. Tokios prekės yra brangesnės nei įprastai. Tačiau yra tokių elektroninių komponentų, kuriuose atsparumo priklausomybė nuo temperatūros yra ryški ir normalizuota. Šie elementai vadinami termistoriais (šilumos varža) arba termistoriais.
Termistorių tipai ir įtaisas
Termistoriai gali būti suskirstyti į dvi dideles grupes pagal jų reakciją į temperatūros pokyčius:
- jei kaitinant varža krenta, tokie termistoriai vadinami NTC termistoriai (su neigiamu temperatūros atsparumo koeficientu);
- jei kaitinant varža didėja, tai termistorius turi teigiamą TCR (PTC charakteristika) – tokie elementai dar vadinami posistoriai.
Termistoriaus tipą lemia medžiagų, iš kurių pagaminti termistoriai, savybės. Kaitinant metalai padidina varžą, todėl jų pagrindu (tiksliau, metalo oksidų pagrindu) susidaro šiluminės varžos su teigiamu TCR. Puslaidininkiai turi atvirkštinį ryšį, todėl iš jų gaminami NTC elementai. Termiškai priklausomi elementai su neigiamu TCR teoriškai gali būti pagaminti iš elektrolitų, tačiau praktiškai ši parinktis yra labai nepatogu. Jo niša – laboratoriniai tyrimai.
Termistorių konstrukcija gali būti skirtinga. Jie gaminami cilindrų, karoliukų, poveržlių ir kt. su dviem išėjimais (pvz įprastinis rezistorius). Galite pasirinkti patogiausią montavimo darbo vietoje formą.
Pagrindinės charakteristikos
Svarbiausia bet kurio termistoriaus charakteristika yra atsparumo temperatūros koeficientas (TCR).Tai rodo, kiek pasikeičia varža, kai šildomas arba atšaldomas 1 laipsniu Kelvino.
Nors temperatūros pokytis, išreikštas Kelvino laipsniais, yra lygus Celsijaus laipsnių pokyčiui, Kelvinas vis dar naudojamas šiluminės varžos charakteristikose. Taip yra dėl to, kad skaičiavimuose plačiai naudojama Steinhart-Hart lygtis ir ji apima temperatūrą K.
TCR yra neigiamas NTC termistoriams ir teigiamas PTC termistoriams.
Kita svarbi charakteristika yra vardinė varža. Tai atsparumo vertė esant 25°C. Žinant šiuos parametrus, nesunku nustatyti šiluminės varžos pritaikymą konkrečiai grandinei.
Be to, naudojant termistorius, svarbios tokios charakteristikos kaip vardinė ir maksimali darbinė įtampa. Pirmasis parametras nustato įtampą, kuria elementas gali veikti ilgą laiką, o antrasis - įtampą, virš kurios šiluminės varžos veikimas nėra garantuotas.
Posistoriams svarbus parametras yra atskaitos temperatūra – varžos priklausomybės nuo šildymo grafiko taškas, kuriame charakteristika pasikeičia. Jis apibrėžia PTC varžos darbo sritį.
Renkantis termistorių, reikia atkreipti dėmesį į jo temperatūros diapazoną. Už gamintojo nurodytos srities jo charakteristika nėra standartizuota (tai gali sukelti įrangos veikimo klaidų) arba ten termistorius paprastai neveikia.
Sąlyginis grafinis žymėjimas
Diagramose termistoriaus UGO gali šiek tiek skirtis, tačiau pagrindinis šiluminės varžos ženklas yra simbolis t šalia rezistorių simbolizuojančio stačiakampio.Be šio simbolio neįmanoma nustatyti, nuo ko priklauso pasipriešinimas – panašūs UGO turi, pvz. varistorių (varža nustatoma pagal taikomą įtampą) ir kitus elementus.
Kartais UGO taikomas papildomas žymėjimas, kuris nustato termistoriaus kategoriją:
- NTC elementams su neigiama TCS;
- PTC posistoriams.
Ši charakteristika kartais nurodoma rodyklėmis:
- vienakryptis PTC;
- daugiakryptis NTC.
Raidės žymėjimas gali būti skirtingas - R, RK, TH ir kt.
Kaip patikrinti termistoriaus veikimą
Pirmasis termistoriaus patikrinimas yra vardinės varžos matavimas įprastu multimetru. Jei matavimas atliekamas kambario temperatūroje, kuri nelabai skiriasi nuo +25 ° C, tada išmatuotas atsparumas neturėtų labai skirtis nuo nurodytos ant korpuso ar dokumentuose.
Jei aplinkos temperatūra yra aukštesnė arba žemesnė už nurodytą vertę, reikia atlikti nedidelę pataisą.
Galite pabandyti paimti termistoriaus temperatūrinę charakteristiką - palyginti ją su nurodyta dokumentacijoje arba atkurti neaiškios kilmės elementui.
Yra trys temperatūros, kurias galima sukurti pakankamai tiksliai be matavimo priemonių:
- tirpstantis ledas (galima pasiimti į šaldytuvą) – apie 0 °C;
- žmogaus kūnas - apie 36 ° C;
- verdantis vanduo - apie 100 ° C.
Iš šių taškų galima nubrėžti apytikslę atsparumo priklausomybę nuo temperatūros, tačiau posistoriams tai gali nepasiteisinti – jų TKS grafike yra sričių, kur R nenulemia temperatūra (žemiau už etaloninę temperatūrą).Jei yra termometras, galite paimti charakteristiką keliuose taškuose - nuleisdami termistorių į vandenį ir kaitindami. Kas 15 ... 20 laipsnių, būtina išmatuoti varžą ir nubrėžti reikšmę grafike. Jei reikia paimti parametrus, viršijančius 100 laipsnių, vietoj vandens galite naudoti alyvą (pavyzdžiui, automobilių - variklio ar transmisijos).
Paveikslėlyje parodytos tipinės atsparumo priklausomybės nuo temperatūros – ištisinė linija PTC, punktyrinė linija NTC.
Kai taikoma
Akivaizdžiausias termistorių panaudojimas yra kaip temperatūros jutikliai. Tam tinka ir NTC, ir PTC termistoriai. Tik reikia pasirinkti elementą pagal darbo zoną ir atsižvelgti į termistoriaus charakteristikas matavimo prietaise.
Galima pastatyti šiluminę relę – kai varža (tiksliau, įtampos kritimas joje) lyginama su duota verte, o viršijus slenkstį, išėjimas persijungia. Toks prietaisas gali būti naudojamas kaip šilumos valdymo įtaisas arba gaisro detektorius. Temperatūros matuoklių kūrimas pagrįstas netiesioginio šildymo reiškiniu – kai termistorius šildomas iš išorinio šaltinio.
Taip pat šiluminių varžų naudojimo srityje naudojamas tiesioginis šildymas - termistorius šildomas per jį tekančia srove. NTC rezistoriai tokiu būdu gali būti naudojami apriboti srovę – pavyzdžiui, įkraunant didelius kondensatorius įjungus, taip pat apriboti elektros variklių paleidimo srovę ir pan. Šaltoje būsenoje termiškai priklausomi elementai turi didelį atsparumą.Kai kondensatorius bus iš dalies įkrautas (arba variklis pasieks vardinį greitį), termistorius turės laiko įkaisti tekančios srovės pagalba, sumažės jo varža ir tai nebeturės įtakos grandinės darbui.
Lygiai taip pat galite pratęsti kaitrinės lempos tarnavimo laiką, nuosekliai įtraukdami su ja termistorių. Jis apribos srovę sunkiausiu momentu - kai įjungta įtampa (šiuo metu dauguma lempų sugenda). Įšilus, jis nustos paveikti lempą.
Priešingai, termistoriai su teigiama charakteristika naudojami elektros variklių apsaugai veikimo metu. Jei srovė apvijos grandinėje pakyla dėl užstrigusio variklio arba per didelės veleno apkrovos, PTC rezistorius įkais ir apribos šią srovę.
NTC termistoriai taip pat gali būti naudojami kaip kitų komponentų šilumos kompensatoriai. Taigi, jei NTC termistorius yra sumontuotas lygiagrečiai su rezistorius, kuris nustato tranzistoriaus režimą ir turi teigiamą TKS, tada temperatūros pokytis paveiks kiekvieną elementą priešingai. Dėl to temperatūros poveikis kompensuojamas, o tranzistoriaus veikimo taškas nesikeičia.
Yra kombinuoti įrenginiai, vadinami termistoriais su netiesioginiu šildymu. Viename tokio elemento korpuse yra nuo temperatūros priklausantis elementas ir šildytuvas. Tarp jų yra šiluminis kontaktas, tačiau jie yra galvaniškai izoliuoti. Keičiant srovę per šildytuvą, galima valdyti varžą.
Inžinerijoje plačiai naudojami skirtingų charakteristikų termistoriai. Be standartinių programų, jų darbo sritis gali būti išplėsta.Viską riboja tik kūrėjo vaizduotė ir kvalifikacija.
Panašūs straipsniai:
