Modstanden af enhver leder afhænger generelt af temperaturen. Metallernes modstand stiger med varme. Fra et fysiks synspunkt forklares dette af en stigning i amplituden af termiske vibrationer af elementerne i krystalgitteret og en stigning i modstanden mod bevægelse af en rettet elektronstrøm. Modstanden af elektrolytter og halvledere falder ved opvarmning - dette forklares af andre processer.
Indhold
Hvordan termistoren virker
I mange tilfælde er fænomenet temperaturafhængighed af modstand skadeligt. Så den lave modstand af glødetråden i en glødelampe i en kold tilstand forårsager en udbrænding i det øjeblik, den tændes. Ændring af værdien af modstanden af faste modstande under opvarmning eller afkøling fører til en ændring i kredsløbets parametre.
Udviklere kæmper med dette fænomen, modstande er produceret med en reduceret TCR - modstandens temperaturkoefficient. Sådanne varer er dyrere end normalt. Men der er sådanne elektroniske komponenter, hvor modstandens afhængighed af temperatur er udtalt og normaliseret. Disse elementer kaldes termistorer (termiske modstande) eller termistorer.
Typer og enhed af termistorer
Termistorer kan opdeles i to store grupper efter deres reaktion på temperaturændringer:
- hvis modstanden falder ved opvarmning, kaldes sådanne termistorer NTC termistorer (med negativ temperaturkoefficient for modstand);
- hvis modstanden stiger under opvarmning, så har termistoren en positiv TCR (PTC-karakteristik) - sådanne elementer kaldes også stillere.
Typen af termistor er bestemt af egenskaberne af de materialer, som termistorerne er lavet af. Ved opvarmning øger metaller modstanden, derfor produceres termiske modstande med en positiv TCR på basis af deres (mere præcist på basis af metaloxider). Halvledere har et omvendt forhold, så NTC-elementer er lavet af dem. Termisk afhængige elementer med negativ TCR kan teoretisk fremstilles på basis af elektrolytter, men denne mulighed er ekstremt ubelejlig i praksis. Hans niche er laboratorieforskning.
Udformningen af termistorer kan være anderledes. De produceres i form af cylindre, perler, skiver mv. med to udgange (f.eks konventionel modstand). Du kan vælge den mest bekvemme form til installation på arbejdspladsen.
Hovedkarakteristika
Den vigtigste egenskab ved enhver termistor er dens temperaturkoefficient for modstand (TCR).Den viser, hvor meget modstanden ændrer sig, når den opvarmes eller afkøles med 1 grad Kelvin.
Selvom ændringen i temperatur, udtrykt i grader Kelvin, er lig med ændringen i grader Celsius, bruges Kelvin stadig i karakteristikaene for termisk modstand. Dette skyldes den udbredte brug af Steinhart-Hart-ligningen i beregninger, og den inkluderer temperatur i K.
TCR er negativ for NTC termistorer og positiv for PTC termistorer.
En anden vigtig egenskab er den nominelle modstand. Dette er modstandsværdien ved 25°C. Ved at kende disse parametre er det let at bestemme anvendeligheden af termisk modstand for et bestemt kredsløb.
Også for brugen af termistorer er karakteristika som nominel og maksimal driftsspænding vigtige. Den første parameter bestemmer spændingen, ved hvilken elementet kan fungere i lang tid, og den anden - spændingen, over hvilken ydeevnen af den termiske modstand ikke er garanteret.
For posistorer er en vigtig parameter referencetemperaturen - punktet på grafen for afhængigheden af modstand på opvarmning, hvor karakteristikken ændres. Det definerer arbejdsområdet for PTC-modstanden.
Når du vælger en termistor, skal du være opmærksom på dens temperaturområde. Uden for det område, der er specificeret af producenten, er dets karakteristika ikke standardiseret (dette kan føre til fejl i betjeningen af udstyret) eller termistoren er generelt ubrugelig der.
Betinget grafisk betegnelse
På diagrammerne kan termistorens UGO afvige lidt, men hovedtegnet på den termiske modstand er symbolet t ved siden af rektanglet, der symboliserer modstanden.Uden dette symbol er det umuligt at afgøre, hvad modstanden afhænger af - lignende UGO'er har f.eks. varistorer (modstanden bestemmes af den påførte spænding) og andre elementer.
Nogle gange anvendes en ekstra betegnelse på UGO, som bestemmer kategorien af termistoren:
- NTC for elementer med negativ TCS;
- PTC for posister.
Denne egenskab er nogle gange angivet med pile:
- ensrettet for PTC;
- multidirektionel for NTC.
Bogstavbetegnelsen kan være forskellig - R, RK, TH osv.
Sådan kontrolleres termistoren for ydeevne
Den første kontrol af termistoren er at måle den nominelle modstand med et konventionelt multimeter. Hvis målingen udføres ved stuetemperatur, som ikke er meget forskellig fra +25 ° C, bør den målte modstand ikke afvige væsentligt fra den, der er angivet på sagen eller i dokumentationen.
Hvis den omgivende temperatur er højere eller lavere end den angivne værdi, skal der foretages en lille korrektion.
Du kan prøve at tage temperaturkarakteristikken for termistoren - for at sammenligne den med den, der er angivet i dokumentationen, eller at gendanne den for et element af ukendt oprindelse.
Der er tre tilgængelige temperaturer til at skabe med tilstrækkelig nøjagtighed uden måleinstrumenter:
- smeltende is (kan tages i køleskabet) - omkring 0 ° C;
- menneskelig krop - omkring 36 ° C;
- kogende vand - omkring 100 ° C.
Fra disse punkter kan du tegne en omtrentlig afhængighed af modstand på temperatur, men for posistorer virker dette muligvis ikke - på grafen for deres TKS er der områder, hvor R ikke er bestemt af temperaturen (under referencetemperaturen).Hvis der er et termometer, kan du tage en karakteristik på flere punkter - ved at sænke termistoren i vand og opvarme den. For hver 15 ... 20 grader er det nødvendigt at måle modstanden og plotte værdien på grafen. Hvis du skal tage parametre over 100 grader, i stedet for vand, kan du bruge olie (for eksempel bil - motor eller transmission).
Figuren viser typiske afhængigheder af modstand på temperatur - en ubrudt linje for PTC, en stiplet linje for NTC.
Hvor det er relevant
Den mest oplagte brug af termistorer er som temperaturfølere. Både NTC- og PTC-termistorer er velegnede til dette formål. Det er kun nødvendigt at vælge et element i henhold til arbejdsområdet og tage hensyn til termistorens karakteristika i måleanordningen.
Du kan bygge et termisk relæ - når modstanden (mere præcist, spændingsfaldet over det) sammenlignes med en given værdi, og når tærsklen overskrides, skifter udgangen. En sådan anordning kan bruges som en termisk kontrolanordning eller en branddetektor. Oprettelsen af temperaturmålere er baseret på fænomenet indirekte opvarmning - når termistoren opvarmes fra en ekstern kilde.
Også inden for brug af termiske modstande bruges direkte opvarmning - termistoren opvarmes af strømmen, der passerer gennem den. NTC-modstande kan på denne måde bruges til at begrænse strømmen - for eksempel ved opladning af store kondensatorer, når de er tændt, samt til at begrænse startstrømmen af elmotorer mv. I kold tilstand har termisk afhængige elementer en stor modstand.Når kondensatoren er delvist opladet (eller motoren når sin nominelle hastighed), vil termistoren have tid til at varme op med den strømmende strøm, dens modstand vil falde, og det vil ikke længere påvirke driften af kredsløbet.
På samme måde kan du forlænge levetiden på en glødelampe ved at inkludere en termistor i serie med den. Det vil begrænse strømmen på det sværeste tidspunkt - når spændingen er tændt (det er på dette tidspunkt, at de fleste lamper fejler). Efter opvarmning vil det ophøre med at påvirke lampen.
Tværtimod bruges termistorer med en positiv karakteristik til at beskytte elektriske motorer under drift. Hvis strømmen i viklingskredsløbet stiger på grund af en stoppet motor eller for stor akselbelastning, vil PTC-modstanden varme op og begrænse denne strøm.
NTC termistorer kan også bruges som termiske kompensatorer for andre komponenter. Så hvis en NTC termistor er installeret parallelt med modstanden, der indstiller transistortilstanden og har en positiv TKS, så vil temperaturændringen påvirke hvert element på den modsatte måde. Som et resultat kompenseres effekten af temperaturen, og transistorens driftspunkt skifter ikke.
Der er kombinerede enheder kaldet termistorer med indirekte opvarmning. Et temperaturafhængigt element og et varmelegeme er placeret i et hus af et sådant element. Der er termisk kontakt mellem dem, men de er galvanisk isolerede. Ved at variere strømmen gennem varmeren kan modstanden styres.
Termistorer med forskellige egenskaber er meget udbredt i teknik. Ud over standardapplikationer kan deres arbejdsområde udvides.Alt er kun begrænset af udviklerens fantasi og kvalifikationer.
Lignende artikler:
