Bármely vezető ellenállása általában a hőmérséklet függvénye. A fémek ellenállása a hő hatására nő. Fizikai szempontból ez a rácselemek termikus rezgéseinek amplitúdójának növekedésével és az elektronok irányított áramlásával szembeni ellenállás növekedésével magyarázható. Az elektrolitok és a félvezetők ellenállása melegítéskor csökken - ez más folyamatokkal magyarázható.
Tartalomjegyzék
Hogyan működik a termisztor
Sok esetben a hőmérséklet-ellenállás jelensége káros. Például egy izzólámpa izzószálának alacsony ellenállása hideg állapotban azt okozza, hogy bekapcsoláskor kiég. A rögzített ellenállások ellenállásértékének megváltoztatása fűtés vagy hűtés közben az áramköri paraméterek változásához vezet.
A jelenség leküzdésére csökkentett TCR - ellenállás hőmérsékleti együtthatóval - rendelkező ellenállásokat fejlesztettek ki. Ezek az elemek drágábbak, mint a hagyományosak. Vannak azonban olyan elektronikus alkatrészek, amelyeknek kifejezett hőmérsékletfüggésük és szabványosított ellenállási együtthatójuk van. Ezeket az elemeket termisztoroknak vagy termisztoroknak nevezik.
A termisztorok típusai és felépítése
A termisztorok két nagy csoportra oszthatók a hőmérséklet-változásra adott reakciójuk alapján:
- Ha az ellenállás melegítéskor csökken, az ilyen termisztorokat nevezzük NTC termisztorok (az ellenállás negatív hőmérsékleti együtthatója);
- Ha az ellenállás melegítéskor megnő, akkor a termisztor pozitív PTC (PTC karakterisztika) - az ilyen elemeket nevezik még Az ilyen PTC elemeket PTC termisztoroknak is nevezik..
A termisztor típusát a termisztor anyagi tulajdonságai határozzák meg. A fémek ellenállása melegítés hatására megnő, ezért használják őket (vagy inkább fémoxidokat) a pozitív TKC-vel rendelkező termorezisztorok alapjául. A félvezetők függése ezzel ellentétes, ezért használják őket az NTC-elemek előállításához. A negatív TKC-vel rendelkező termosztatikus ellenállású elemek elméletileg készíthetők elektrolitok alapján, de ez a változat a gyakorlatban nagyon kényelmetlen. Részei a laboratóriumi kutatások.
A termisztorok kialakítása eltérő lehet. Ezek hengerek, gyöngyök, alátétek stb. formájában jönnek létre, két vezetékkel (mint egy hagyományos ellenállás). Lehetőség van a munkahelyi telepítéshez a legkényelmesebb forma kiválasztására.
Főbb jellemzők
A termisztorok legfontosabb jellemzője az ellenállás hőmérsékleti együtthatója (TCR). Ez azt jelzi, hogy mennyit változik az ellenállás, ha 1 Kelvin-fokkal melegítjük vagy hűtjük.
Bár a Kelvin-fokban kifejezett hőmérsékletváltozás megegyezik a Celsius-fok változásával, a termorezisztorokat mégis Kelvinben jellemzik. Ez annak köszönhető, hogy a Steinhart-Hart-egyenletet széles körben használják a számításokban, és ez tartalmazza a hőmérsékletet K-ban.
A TCS negatív az NTC típusú termisztoroknál és pozitív a pozisztoroknál.
Egy másik fontos jellemző az ellenállósági fokozat. Ez az ellenállás értéke 25°C-on. E paraméterek ismeretében könnyen meghatározható, hogy egy termisztor mennyire alkalmazható egy adott áramkörben.
A termisztorok használata szempontjából fontos a névleges feszültség és a maximális üzemi feszültség is. Az első paraméter határozza meg azt a feszültséget, amelyen az elem hosszú ideig működhet, míg a második paraméter azt a feszültséget, amely felett a termisztor teljesítménye nem garantált.
A pozisztorok esetében fontos paraméter a referencia-hőmérséklet - az ellenállás-hő görbe azon pontja, ahol a jellegzetes törés bekövetkezik. Ez határozza meg a PTC ellenállás működési tartományát.
A termisztor kiválasztásakor a hőmérséklet-tartományra is figyelmet kell fordítani. A gyártó előírásain kívül a jelleggörbe nem szabványosított (ez a készülék meghibásodását okozhatja), vagy a termisztor egyáltalán nem fog működni.
Egység megnevezése
A grafikus szimbólumok némileg eltérhetnek, de a termisztor fő jellemzője a t az ellenállást jelképező téglalap mellett. E szimbólum nélkül nem lehet meghatározni az ellenállás típusát - hasonló BRE szimbólumokat használnak, pl. varisztorok (az ellenállást az alkalmazott feszültség határozza meg) és egyéb elemek.
Néha az UGO-hoz egy további szimbólumot csatolnak, amely a termisztor kategóriáját jelzi:
- NTC a negatív TCS-vel rendelkező sejtek esetében;
- PTC a pozisztorok esetében.
Ezt a jellemzőt néha nyilakkal jelölik:
- egyirányú a PTC esetében;
- mindenirányú az NTC esetében.
A betűjelzés különböző lehet - R, RK, TH stb.
Hogyan teszteljük a termisztor helyes működését
A termisztor első működési ellenőrzése a névleges ellenállás mérése egy szabványos multiméterrel. Ha szobahőmérsékleten mérik, amely nem sokban tér el a +25 °C-tól, a mért ellenállás nem térhet el jelentősen a házon vagy a dokumentációban megadott értéktől.
Ha a környezeti hőmérséklet magasabb vagy alacsonyabb a megadott értéknél, akkor egy kis korrekciót kell végrehajtani.
Megkísérelhető a termisztor hőmérsékleti jellemzőjének felvétele - összehasonlítása a dokumentációban megadottal, vagy rekonstruálása egy ismeretlen eredetű alkatrész esetében.
Három hőmérséklet áll rendelkezésre ahhoz, hogy mérőműszerek nélkül, megfelelő pontossággal lehessen létrehozni:
- olvadó jég (a hűtőszekrényből vehető) - 0 °C körül;
- az emberi testben - körülbelül 36 °C;
- forrásban lévő víz - körülbelül 100 °C.
Ezen pontok alapján az ellenállás hőmérsékletfüggése közelítőleg megrajzolható, de a pozisztorok esetében ez nem biztos, hogy működik - a TCS-ük grafikonján vannak olyan területek, ahol az R-t nem határozza meg a hőmérséklet (a referencia-hőmérséklet alatt). Ha rendelkezésre áll egy hőmérő, akkor a jellemzőt több ponttal lehet venni - a termisztort vízbe engedve és felmelegítve. Az ellenállást 15...20 fokonként kell mérni, és az értéket fel kell rajzolni. Ha a paramétereket 100 fok felett kell leolvasni, víz helyett olaj (pl. autóolaj vagy sebességváltóolaj) is használható.
A diagram az ellenállás tipikus hőmérsékletfüggését mutatja - a folytonos vonal a PTC, a szaggatott vonal pedig az NTC esetében.
Hol kell használni
A termisztorok legkézenfekvőbb alkalmazási területe a következő hőmérséklet-érzékelők. Az NTC és a PTC termisztorok egyaránt alkalmasak erre a célra. Csak ki kell választani az elemet a munkaterületnek megfelelően, és figyelembe kell venni a mérőeszközben a termisztor jellemzőit.
Lehetőség van termikus relét építeni - amikor az ellenállást (pontosabban a rajta lévő feszültségesést) összehasonlítják a beállított értékkel, és a kimenet a küszöbérték túllépésekor kapcsol. Egy ilyen eszköz hőérzékelő eszközként vagy tűzérzékelőként is használható. A hőmérséklet-érzékelők az indirekt fűtés jelenségén alapulnak, amikor a termisztort egy külső forrás melegíti.
Közvetlen fűtés - a termisztort a rajta átfolyó áram melegíti. Az NTC-ellenállások ily módon az áram korlátozására használhatók - pl. nagy kapacitású kondenzátorok töltésénél bekapcsoláskor, motorok indítási áramának korlátozására stb. A hőfüggő elemek nagy ellenállással rendelkeznek, amikor hidegek. Amikor egy kondenzátor részben feltöltődik (vagy egy motor eléri a névleges fordulatszámot), a termisztornak van ideje felmelegedni a folyó áram által, ellenállása lecsökken, és már nem befolyásolja az áramkör működését.
Ugyanígy meghosszabbíthatja az izzó élettartamát, ha egy termisztort kapcsol sorba vele. Ez korlátozza az áramot a legnehezebb pillanatban - amikor bekapcsolja a feszültséget (ekkor hibásodik meg a legtöbb izzó). Miután felmelegedett, már nem lesz hatása az izzóra.
Ezzel szemben a pozitív karakterisztikájú termisztorokat az elektromos motorok működés közbeni védelmére használják. Ha a tekercsáram megemelkedik a motor elakadása vagy a terhelést meghaladó tengelyterhelés miatt, a PTC-ellenállás felmelegszik és korlátozza ezt az áramot.
A negatív PTC-vel ellátott termisztorok más alkatrészek hőkompenzátoraiként is használhatók. Ha például egy pozitív PTC-vel ellátott NTC-termisztort párhuzamosan helyezünk el a tranzisztor üzemmódbeállító ellenállásával, a hőmérsékletváltozás ellentétes irányban fogja befolyásolni az egyes alkatrészeket. Ennek eredményeként a hőmérséklethatás kompenzálódik, és a tranzisztor működési pontja nem tolódik el.
Léteznek kombinált eszközök, az úgynevezett közvetett fűtésű termisztorok. Egy hőmérsékletfüggő elem és egy fűtőelem ugyanabban a házban helyezkedik el. Hőérintkezés van közöttük, de galvanikusan el vannak szigetelve. A fűtőberendezésen átfolyó áram változtatásával az ellenállás szabályozható.
A különböző jellemzőkkel rendelkező termisztorokat széles körben használják a technológiában. A szabványos alkalmazások mellett működési körük bővíthető. Mindennek csak a tervező képzelete és képzettsége szab határt.
Kapcsolódó cikkek:
