Thermistor: Gerät, Funktionsprinzip, Zweck, Typen

Bei der Reparatur von Haushaltsgeräten haben Sie es mit den unterschiedlichsten Teilen und Komponenten zu tun. Anfänger wissen oft nicht, was ein Thermistor ist und was er ist. Dies sind Halbleiterbauelemente, deren Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Aufgrund dieser Eigenschaften haben sie ein breites Anwendungsspektrum gefunden. Angefangen bei Thermometern, endend bei Einschaltstrombegrenzern. In diesem Artikel beantworten wir alle Ihre Fragen in einfachen Worten.

Gerät und Typen

Ein Thermistor ist ein Halbleiterbauelement, dessen Widerstand von seiner Temperatur abhängt. Je nach Elementart kann der Widerstand beim Erhitzen steigen oder fallen. Es gibt zwei Arten von Thermistoren:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) - mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR). Sie werden oft als "Thermistoren" bezeichnet.
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - mit positivem TCS. Sie werden auch "Posistoren" genannt.

Wichtig! Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes ist das Verhältnis zwischen Widerstand und Temperatur. Beschreibt um wie viel Ohm oder Prozent des Nennwertes sich der Widerstand des Elements ändert, wenn seine Temperatur um 1 Grad Celsius ansteigt. Zum Beispiel gewöhnlich Widerstände positiver TCS (beim Erhitzen erhöht sich der Widerstand der Leiter).

Thermistoren sind Niedertemperatur (bis 170K), Mitteltemperatur (170-510K) und Hochtemperatur (900-1300K). Der Zellkörper kann aus Kunststoff, Glas, Metall oder Keramik bestehen.

Die herkömmliche grafische Bezeichnung von Thermistoren im Diagramm ähnelt gewöhnlichen Widerständen, der einzige Unterschied besteht darin, dass sie mit einem Streifen durchgestrichen sind und der Buchstabe t daneben angezeigt wird.

So werden übrigens alle Widerstände bezeichnet, deren Widerstand sich unter dem Einfluss der Umgebung ändert, und die Art der Einflussgrößen ist mit dem Buchstaben t für die Temperatur angegeben.

Hauptmerkmale:

• Bewerteter Widerstand bei 25 Grad Celsius.
• Maximale Strom- oder Verlustleistung.
• Betriebstemperaturbereich.
• TCS.

Interessante Tatsache: Der Thermistor wurde 1930 von dem Wissenschaftler Samuel Ruben erfunden.

Werfen wir einen genaueren Blick darauf, wie jeder von ihnen angeordnet ist und wozu er dient.

NTC

Grundinformation

Der Widerstand von NTC-Thermistoren nimmt bei Erwärmung ab, ihr TCR ist negativ. Der Widerstand gegenüber der Temperatur ist in der folgenden Grafik dargestellt.

Hier können Sie sicherstellen, dass der Widerstand des NTC-Thermistors bei Erwärmung abnimmt.

Diese Thermistoren bestehen aus Halbleitern. Das Funktionsprinzip ist, dass mit steigender Temperatur die Konzentration der Ladungsträger zunimmt, die Elektronen in das Leitungsband übergehen. Neben Halbleitern werden Übergangsmetalloxide verwendet.

Achten Sie auf einen Parameter wie den Beta-Koeffizienten. Er wird bei der Verwendung eines Thermistors zur Temperaturmessung, bei der Mittelung des Widerstands-Temperatur-Diagramms und bei der Berechnung mit Mikrocontrollern berücksichtigt. Die Beta-Gleichung zur Annäherung an die Thermistor-Widerstandskurve ist unten gezeigt.

Interessant: In den meisten Fällen werden Thermistoren in einem Temperaturbereich von 25-200 Grad Celsius verwendet. Dementsprechend können sie für Messungen in diesen Bereichen eingesetzt werden, während Thermoelemente bei 600 Grad Celsius arbeiten.

Wo wird verwendet

NTC-Thermistoren werden häufig zur Begrenzung der Anlaufströme von Elektromotoren, Anlaufrelais, z Schutz vor Überhitzung von Lithiumbatterien und in Netzteilen zur Reduzierung der Ladeströme des Eingangsfilters (kapazitiv).

Das obige Diagramm zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines Thermistors in einem Netzteil. Diese Anwendung wird als direkte Erwärmung bezeichnet (wenn sich das Element von selbst aufheizt, wenn Strom durch es fließt). Auf der Netzteilplatine sieht der NTC-Widerstand so aus.

Im Bild unten sehen Sie, wie ein NTC-Thermistor aussieht. Es kann sich in Größe, Form und seltener in Farbe unterscheiden, am häufigsten sind Grün, Blau und Schwarz.

Die Begrenzung des Anlaufstroms von Elektromotoren mit einem NTC-Thermistor hat sich aufgrund der einfachen Umsetzung in Haushaltsgeräten durchgesetzt. Es ist bekannt, dass beim Anlassen des Motors dieser Strom ein Vielfaches und ein Zehnfaches seines Nennverbrauchs verbrauchen kann, insbesondere wenn der Motor nicht im Leerlauf, sondern unter Last gestartet wird.

Das Funktionsprinzip eines solchen Schemas:

Wenn der Thermistor kalt ist, ist sein Widerstand hoch, wir schalten den Motor ein und der Strom im Stromkreis wird durch den aktiven Widerstand des Thermistors begrenzt. Allmählich erwärmt sich dieses Element und sein Widerstand sinkt, und der Motor geht in den Betriebsmodus über. Der Thermistor ist so gewählt, dass im heißen Zustand der Widerstand nahe Null ist. Auf dem Foto unten sehen Sie einen durchgebrannten Thermistor auf der Platine des Zelmer Fleischwolfs, wo eine solche Lösung verwendet wird.

Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass beim Wiedereinschalten, wenn der Thermistor noch heiß ist, keine Strombegrenzung erfolgt.

Es gibt nicht ganz die übliche Amateuranwendung eines Thermistors zum Schutz von Glühlampen. Das folgende Diagramm zeigt eine Variante zur Begrenzung des Stromstoßes beim Einschalten solcher Lampen.

Wird ein Thermistor zur Temperaturmessung verwendet, nennt man diese Betriebsart indirekte Erwärmung, d.h. es wird durch eine externe Wärmequelle erwärmt.

Interessant: Thermistoren haben keine Polarität, sodass sie sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstromkreisen verwendet werden können, ohne eine Verpolung befürchten zu müssen.

Markierung

Thermistoren können sowohl in Buchstaben als auch farbcodiert in Form von Kreisen, Ringen oder Streifen beschriftet werden. Gleichzeitig werden viele Methoden der Buchstabenmarkierung unterschieden - es hängt vom Hersteller und der Art eines bestimmten Elements ab. Eine der Optionen:

In der Praxis, wenn es zur Begrenzung des Einschaltstroms verwendet wird, werden am häufigsten Scheibenthermistoren gefunden, die wie folgt gekennzeichnet sind:

5D-20

Wo die erste Zahl den Widerstand bei 25 Grad Celsius - 5 Ohm bezeichnet und "20" der Durchmesser ist, kann er umso mehr Leistung ableiten, je größer er ist. Ein Beispiel dafür sehen Sie in der folgenden Abbildung:

Um die Farbcodierung zu entziffern, können Sie die folgende Tabelle verwenden.

Aufgrund der Fülle an Beschriftungsoptionen ist es möglich, bei der Dekodierung einen Fehler zu machen. Für die Genauigkeit der Dekodierung ist es daher besser, auf der Website des Herstellers nach der technischen Dokumentation für eine bestimmte Komponente zu suchen.

PTC

Grundinformation

Posistoren haben, wie erwähnt, einen positiven TCR, dh ihr Widerstand steigt bei Erwärmung. Sie werden auf Basis von Bariumtitanat (BaTiO₃). Der Posistor hat ein solches Diagramm von Temperatur und Widerstand:

Darüber hinaus müssen Sie auf seine Strom-Spannungs-Kennlinie achten:

Die Betriebsart hängt von der Wahl des Arbeitspunktes des Kaltleiters auf der I - U-Kennlinie ab, zum Beispiel:

• Der lineare Abschnitt wird verwendet, um die Temperatur zu messen;
• Der absteigende Abschnitt wird in Startstaffeln verwendet, Zeitrelais, Messung der Leistung von EMP bei Mikrowelle, Feueralarm und anderen Dingen.

Das folgende Video beschreibt, was Posistoren sind:

Wo wird angewendet

Der Anwendungsbereich von Posistoren ist breit genug. Sie werden hauptsächlich in Stromkreisen verwendet, um Geräte und Geräte vor Überhitzung zu schützen oder Überlast, seltener zur Temperaturmessung und auch als selbststabilisierendes Heizelement. Lassen Sie uns kurz Anwendungsbeispiele auflisten:

1. Schutz von Elektromotoren. Im vorderen Teil jeder Wicklung des Elektromotors installiert (für einstufige Drehstrom 3, für zweistufige 6 usw.), Der Kaltleiter verhindert das Durchbrennen der Wicklung bei blockiertem Rotor oder bei Ausfall der Zwangs Kühlung. Wie funktioniert dieses Schema? Der Kaltleiter wird als Sensor verwendet, der an ein Steuergerät mit Executive-Relais, Startern und Schützen angeschlossen ist. Im Falle einer anormalen Situation erhöht sich sein Widerstand und dieses Signal wird an das Steuergerät übertragen, der Motor wird abgestellt.
2. Um die Transformatorwicklungen vor Überhitzung und (oder) Überlastung zu schützen, wird der PTC-Thermistor in Reihe mit der Primärwicklung installiert.
3. Entmagnetisierungssystem für CRT-Fernseher und -Monitore. Dieses Teil fällt übrigens oft aus und Sie müssen sich bei Reparaturen mit diesem Fall auseinandersetzen, während die Sicherung ausfällt.
4. Heizelement in Klebepistolen. Bei Autos zur Beheizung des Ansaugtraktes beispielsweise zeigt das Foto unten die Heizung für Kanal XX des Pierburg-Vergasers.

Thermistoren sind eine Gruppe von Geräten, die die Temperatur in ein elektrisches Signal umwandeln können, das durch Messen des Spannungsabfalls oder Stroms in dem Stromkreis, in dem sie installiert sind, gelesen wird. Alternativ können sie selbst eine Regulierungsbehörde sein, wenn ihre Parameter dies zulassen. Die Einfachheit und Verfügbarkeit dieser Geräte ermöglicht einen breiten Einsatz sowohl für das professionelle Design von Geräten als auch für die Amateurfunkpraxis.

Abschließend empfehlen wir Ihnen, sich ein Video anzusehen, das detailliert erklärt, was ein Thermistor ist, wie er funktioniert und wo er verwendet wird:

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