Bet kurio laidininko varža paprastai priklauso nuo temperatūros. Metalų varža didėja su šiluma. Fizikiniu požiūriu tai paaiškinama gardelės elementų šiluminių virpesių amplitudės padidėjimu ir pasipriešinimo kryptiniam elektronų srautui padidėjimu. Elektrolitų ir puslaidininkių varža įkaitus mažėja - tai paaiškinama kitais procesais.
Turinys
Kaip veikia termistorius
Daugeliu atvejų atsparumo temperatūrai reiškinys yra žalingas. Pavyzdžiui, dėl mažos šaltos kaitrinės lempos kaitinimo siūlelio varžos ji įjungta perdega. Keičiant fiksuotų rezistorių varžos vertę, kai jie šildomi arba šaldomi, keičiasi grandinės parametrai.
Šiam reiškiniui įveikti buvo sukurti rezistoriai su sumažintu TCR (temperatūriniu varžos koeficientu). Šie elementai yra brangesni už įprastus. Tačiau yra elektronikos komponentų, kurie turi ryškią priklausomybę nuo temperatūros ir standartizuotą varžos koeficientą. Šie elementai vadinami termistoriais arba termistoriais.
Termistorių tipai ir konstrukcija
Termistorius galima suskirstyti į dvi dideles grupes pagal jų reakciją į temperatūros pokyčius:
- Jei kaitinant varža mažėja, tokie termistoriai vadinami NTC termistoriai (neigiamas temperatūrinis varžos koeficientas);
- Jei įkaitus varža padidėja, termistorius turi teigiamą PTC (PTC charakteristiką) - tokie elementai dar vadinami Tokie PTC elementai dar vadinami PTC termistoriais..
Termistoriaus tipą lemia termistoriaus medžiagos savybės. Įkaitę metalai didina savo varžą, todėl jie (tiksliau, metalų oksidai) naudojami kaip termorezistorių su teigiamu TKC pagrindas. Puslaidininkių priklausomybė yra priešinga, todėl jie naudojami NTC elementams gaminti. Teoriškai termostatinius varžinius elementus su neigiamu TKC galima pagaminti elektrolitų pagrindu, tačiau šis variantas praktiškai yra labai nepatogus. Jos niša - laboratoriniai tyrimai.
Termistorių konstrukcija gali būti skirtinga. Jie būna cilindriukų, karoliukų, poveržlių ir pan. pavidalo su dviem laidais (kaip įprastinis rezistorius). Galima pasirinkti patogiausią formą montavimui darbo vietoje.
Pagrindinės savybės
Svarbiausia bet kurio termistoriaus charakteristika yra jo varžos temperatūrinis koeficientas (TCR). Tai parodo, kiek pakinta varža, kai ji įkaista arba atvėsta 1 laipsniu pagal Kelviną.
Nors temperatūros pokytis, išreikštas Kelvino laipsniais, yra lygus temperatūros pokyčiui Celsijaus laipsniais, termorezistoriai vis tiek apibūdinami Kelvino laipsniais. Taip yra todėl, kad skaičiavimuose plačiai naudojama Steinharto-Harto lygtis, į kurią įeina temperatūra K.
NTC tipo termistoriams TCS yra neigiamas, o pozistoriams - teigiamas.
Kita svarbi savybė - atsparumo reitingas. Tai varžos vertė esant 25 °C temperatūrai. Žinant šiuos parametrus, nesunku nustatyti, ar termistorius tinka konkrečiai grandinei.
Naudojant termistorius taip pat svarbu nurodyti vardinę įtampą ir didžiausią darbinę įtampą. Pirmasis parametras nustato įtampą, kuriai esant elementas gali veikti ilgą laiką, o antrasis parametras nustato įtampą, kurią viršijus termistoriaus veikimas nėra garantuotas.
Pozistoriams svarbus parametras yra atskaitos temperatūra - taškas varžos ir šilumos kreivėje, kuriame įvyksta charakteringasis lūžis. Taip nustatomas PTC rezistoriaus veikimo diapazonas.
Renkantis termistorių taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į jo temperatūros diapazoną. Gamintojo specifikacijoje nenumatyta charakteristikos kreivė nėra standartizuota (dėl to gali sutrikti įrenginio veikimas.) arba termistorius iš viso neveiks.
Vieneto pavadinimas
Grafiniai simboliai gali šiek tiek skirtis, tačiau pagrindinis termistoriaus požymis yra simbolis t šalia stačiakampio, simbolizuojančio rezistorių. Be šio simbolio neįmanoma nustatyti rezistoriaus tipo - naudojami panašūs BRE simboliai, pvz. varistoriai (varža priklauso nuo prijungtos įtampos) ir kitų elementų.
Kartais prie UGO pridedamas papildomas simbolis, nurodantis termistoriaus kategoriją:
- NTC ląstelėms, kurių TCS neigiamas;
- PTC pozistoriams.
Ši savybė kartais žymima rodyklėmis:
- vienkryptis PTC;
- visakryptis NTC.
Raidės gali būti skirtingos - R, RK, TH ir t. t.
Kaip patikrinti, ar termistorius veikia teisingai
Pirmasis termistoriaus veikimo patikrinimas - išmatuoti vardinę varžą standartiniu multimetru. Jei matuojama kambario temperatūroje, kuri nedaug skiriasi nuo +25 °C, išmatuota varža neturėtų smarkiai skirtis nuo nurodytos ant korpuso arba dokumentuose.
Jei aplinkos temperatūra yra aukštesnė arba žemesnė už nurodytą vertę, reikia atlikti nedidelę korekciją.
Galima bandyti paimti termistoriaus temperatūrinę charakteristiką - palyginti ją su dokumentuose nurodyta arba atkurti nežinomos kilmės komponentui.
Yra trys temperatūros, kurias galima sukurti pakankamai tiksliai be matavimo prietaisų:
- tirpstantis ledas (galima paimti iš šaldytuvo) - apie 0 °C;
- žmogaus kūno - apie 36 °C;
- verdančiu vandeniu - apie 100 °C.
Pagal šiuos taškus galima nubrėžti apytikslę varžos priklausomybę nuo temperatūros, tačiau pozistoriams tai gali netikti - jų TCS grafike yra sričių, kuriose R nepriklauso nuo temperatūros (žemiau atskaitos temperatūros). Jei yra termometras, galima paimti charakteristiką keliais taškais - termistorių nuleisti į vandenį ir jį pašildyti. Varža matuojama kas 15...20 laipsnių, o vertė nubraižoma grafike. Jei reikia nuskaityti aukštesnius nei 100 laipsnių parametrus, vietoj vandens galima naudoti alyvą (pvz., automobilių arba transmisijos alyvą).
Diagramoje pavaizduotos tipinės varžos priklausomybės nuo temperatūros - ištisinė linija skirta PTC, o brūkšninė linija - NTC.
Kur naudoti
Akivaizdžiausias termistorių pritaikymas yra temperatūros jutikliai. Šiam tikslui tinka tiek NTC, tiek PTC termistoriai. Tereikia pasirinkti elementą pagal darbo sritį ir atsižvelgti į matavimo prietaiso termistoriaus charakteristiką.
Galima sukurti šiluminę relę - kai varža (tiksliau, įtampos kritimas joje) lyginama su nustatyta verte ir išėjimas perjungiamas, kai viršijama riba. Toks prietaisas gali būti naudojamas kaip šilumos stebėjimo prietaisas arba kaip gaisro detektorius. Temperatūros jutikliai pagrįsti netiesioginio kaitinimo reiškiniu, kai termistorių kaitina išorinis šaltinis.
Tiesioginis kaitinimas - termistorių kaitina per jį tekanti srovė. Tokiu būdu NTC rezistoriai gali būti naudojami srovei riboti, pvz., įjungiant didelės talpos kondensatorius, taip pat variklių paleidimo srovei riboti ir pan. Nuo šilumos priklausomi elementai turi didelę varžą, kai yra šalti. Kai kondensatorius iš dalies įkraunamas (arba variklis pasiekia vardinį greitį), termistorius spėja įkaisti nuo tekančios srovės, jo varža sumažėja ir jis nebeturi įtakos grandinės veikimui.
Lygiai taip pat galima pailginti kaitrinės lemputės tarnavimo laiką, nuosekliai prijungus prie jos termistorių. Tai apribos srovę sunkiausiu momentu - kai įjungiate įtampą (būtent tada sugenda dauguma lempučių). Kai ji sušils, ji nebeturės jokio poveikio lemputei.
Priešingai, teigiamos charakteristikos termistoriai naudojami elektros varikliams apsaugoti darbo metu. Jei apvijos srovė padidėja dėl variklio užstrigimo arba veleno apkrovos, viršijančios apkrovą, PTC rezistorius įkaista ir apriboja šią srovę.
Termistoriai su neigiamu PTC taip pat gali būti naudojami kaip kitų komponentų šilumos kompensatoriai. Pavyzdžiui, jei NTC termistorius su teigiama PTC dedamas lygiagrečiai su tranzistoriaus režimo rezistoriumi, temperatūros pokytis kiekvieną komponentą paveiks priešingai. Dėl to kompensuojamas temperatūros poveikis ir tranzistoriaus veikimo taškas nepasikeičia.
Yra kombinuotų prietaisų, vadinamų netiesiogiai šildomais termistoriais. Tokio elemento tame pačiame korpuse yra nuo temperatūros priklausantis elementas ir šildytuvas. Tarp jų yra šiluminis kontaktas, tačiau jie galvaniškai atskirti. Keičiant per šildytuvą tekančią srovę, galima valdyti varžą.
Technologijose plačiai naudojami įvairių charakteristikų termistoriai. Be standartinių programų, jų veikimo sritis galima išplėsti. Viską riboja tik dizainerio vaizduotė ir kvalifikacija.
Susiję straipsniai:
