Termistor: zařízení, princip činnosti, účel, typy

Při opravách domácích spotřebičů se musíte vypořádat s širokou škálou dílů a součástí. Začátečníci často nevědí, co je termistor a co jsou. Jedná se o polovodičové součástky, jejichž odpor se mění s teplotou. Díky těmto vlastnostem našly široké uplatnění. Teploměry počínaje, omezovači náběhového proudu konče. V tomto článku odpovíme na všechny vaše otázky jednoduchými slovy.

Zařízení a typy

Termistor je polovodičové zařízení, jehož odpor závisí na jeho teplotě. V závislosti na typu prvku může odpor při zahřátí stoupat nebo klesat. Existují dva typy termistorů:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) - se záporným teplotním koeficientem odporu (TCR). Často se jim říká „termistory“.
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - s kladným TCS. Říká se jim také "Pozistory".

Důležité! Teplotní koeficient elektrického odporu je vztah mezi odporem a teplotou. Popisuje, o kolik ohmů nebo procent jmenovité hodnoty se změní odpor prvku, když jeho teplota vzroste o 1 stupeň Celsia. Například obyčejné

rezistory pozitivní TCS (při zahřátí se zvyšuje odpor vodičů).

Termistory jsou nízkoteplotní (do 170K), středněteplotní (170-510K) a vysokoteplotní (900-1300K). Tělo článku může být vyrobeno z plastu, skla, kovu nebo keramiky.

Konvenční grafické označení termistorů ve schématu připomíná obyčejné rezistory a rozdíl je pouze v tom, že jsou přeškrtnuté proužkem a u něj je uvedeno písmeno t.

Mimochodem, takto se označují libovolné rezistory, jejichž odpor se mění pod vlivem prostředí a typ ovlivňujících veličin je označen písmenem, t je teplota.

Hlavní vlastnosti:

• Jmenovitá odolnost při 25 stupních Celsia.
• Maximální proud nebo ztrátový výkon.
• Rozsah provozních teplot.
• TCS.

Zajímavý fakt: Termistor vynalezl v roce 1930 vědec Samuel Ruben.

Pojďme se blíže podívat na to, jak je každý z nich uspořádán a k čemu slouží.

NTC

Základní informace

Odpor NTC termistorů při zahřívání klesá, jejich TCR je negativní. Odpor v závislosti na teplotě je uveden v grafu níže.

Zde se můžete ujistit, že odpor NTC termistoru při zahřívání klesá.

Tyto termistory jsou vyrobeny z polovodičů. Princip činnosti spočívá v tom, že se stoupající teplotou se zvyšuje koncentrace nosičů náboje, elektrony přecházejí do vodivostního pásma. Kromě polovodičů se používají oxidy přechodných kovů.

Věnujte pozornost takovému parametru, jako je koeficient beta. Bere se v úvahu při použití termistoru pro měření teploty, pro průměrování grafu odporu proti teplotě a pro výpočty pomocí mikrokontrolérů. Rovnice beta pro aproximaci křivky odporu termistoru je uvedena níže.

Zajímavý: ve většině případů se termistory používají v teplotním rozsahu 25-200 stupňů Celsia. V souladu s tím je lze použít pro měření v těchto rozsazích, zatímco termočlánky pracují při 600 stupních Celsia.

Kde se používá

NTC termistory se často používají k omezení startovacích proudů elektromotorů, startovacích relé, pro ochrana proti přehřátí lithiových baterií a v napájecích zdrojích pro snížení nabíjecích proudů vstupního filtru (kapacitní).

Výše uvedené schéma ukazuje příklad použití termistoru v napájecím zdroji. Tato aplikace se nazývá přímý ohřev (kdy se prvek zahřívá sám, když jím prochází proud). Na desce napájecího zdroje vypadá NTC rezistor takto.

Na obrázku níže můžete vidět, jak NTC termistor vypadá. Může se lišit velikostí, tvarem, méně často i barvou, nejběžnější je zelená, modrá a černá.

Omezení startovacího proudu elektromotorů pomocí NTC termistoru se v domácích spotřebičích rozšířilo díky snadné implementaci. Je známo, že při spouštění motoru může spotřebovávat proud několikanásobně i desetinásobně vyšší, než je jeho jmenovitá spotřeba, zejména pokud je motor startován nikoli na volnoběh, ale pod zatížením.

Princip fungování takového schématu:

Když je termistor studený, jeho odpor je velký, zapneme motor a proud v obvodu je omezen aktivním odporem termistoru. Postupně se tento prvek zahřeje a jeho odpor klesne a motor přejde do provozního režimu. Termistor je zvolen tak, aby v horkém stavu byl odpor blízký nule. Na fotografii níže vidíte vypálený termistor na desce mlýnku na maso Zelmer, kde se takové řešení používá.

Nevýhodou tohoto provedení je, že při restartu, kdy je termistor ještě horký, nedochází k omezení proudu.

Pro ochranu žárovek není zcela obvyklé amatérské použití termistoru. Níže uvedený diagram ukazuje variantu omezení proudového rázu při rozsvícení takových žárovek.

Pokud je k měření teploty použit termistor, nazývá se tento provozní režim nepřímý ohřev, tzn. je vytápěna externím zdrojem tepla.

Zajímavý: termistory nemají žádnou polaritu, takže je lze použít ve stejnosměrných i střídavých obvodech bez obav z přepólování.

Označení

Termistory mohou být označeny jak písmeny, tak i barevně ve formě kruhů, kroužků nebo pruhů. Zároveň se rozlišuje mnoho způsobů značení písmen - záleží na výrobci a typu konkrétního prvku. Jedna z možností:

V praxi, pokud se používá k omezení zapínacího proudu, se nejčastěji vyskytují diskové termistory, které jsou označeny takto:

5D-20

Kde první číslo označuje odpor při 25 stupních Celsia - 5 ohmů a "20" je průměr, čím větší je, tím více energie může rozptýlit. Příklad vidíte na obrázku níže:

K rozluštění barevného kódování můžete použít níže uvedenou tabulku.

Vzhledem k velkému množství možností označení se můžete při dekódování mýlit, proto je pro přesnost dekódování lepší vyhledat technickou dokumentaci pro konkrétní komponent na webu výrobce.

PTC

Základní informace

Pozistory, jak bylo zmíněno, mají pozitivní TCR, to znamená, že jejich odpor se při zahřívání zvyšuje. Jsou vyrobeny na bázi titaničitanu barnatého (BaTiO₃). Pozistor má takový graf teploty a odporu:

Kromě toho musíte věnovat pozornost jeho charakteristikám proudového napětí:

Pracovní režim závisí na volbě pracovního bodu pozistoru na I - V charakteristice, například:

• Lineární řez se používá k měření teploty;
• Sestupná část se používá při startování štafet, časové relé, měření výkonu EMP na mikrovlnce, požární signalizaci a další věci.

Níže uvedené video popisuje, co jsou to posistory:

Kde se aplikuje

Rozsah použití pozistorů je dostatečně široký. Používají se především v obvodech k ochraně zařízení a přístrojů před přehřátím resp přetížení, méně často pro měření teploty a také jako autostabilizační topné těleso. Stručně si uveďme příklady použití:

1. Ochrana elektromotorů. Instaluje se do přední části každého vinutí elektromotoru (pro jednorychlostní třífázový 3, pro dvourychlostní 6 atd.), PTC termistor zabraňuje vyhoření vinutí v případě zaseknutí rotoru nebo v případě poruchy nuceného chlazení. Jak toto schéma funguje? Pozistor se používá jako snímač připojený k řídicímu zařízení s výkonnými relé, spouštěči a stykači. V případě abnormální situace se jeho odpor zvýší a tento signál se přenese do řídícího orgánu, motor se vypne.
2. Pro ochranu vinutí transformátoru před přehřátím a (nebo) přetížením je termistor PTC instalován v sérii s primárním vinutím.
3. Demagnetizační systém pro CRT TV a monitory. Mimochodem, tato část často selže a musíte se s tímto případem vypořádat při opravách, zatímco pojistka selže.
4. Topné těleso v lepicích pistolích. Například u automobilů pro vytápění sacího traktu je na obrázku níže zobrazeno topení pro kanál XX karburátoru Pierburg.

Termistory jsou skupinou zařízení schopných převádět teplotu na elektrický signál, který se odečítá měřením úbytku napětí nebo proudu v obvodu, kde je instalován. Případně mohou být sami regulačním orgánem, pokud to jeho parametry umožňují. Jednoduchost a dostupnost těchto zařízení umožňuje jejich široké využití jak pro profesionální návrh zařízení, tak pro radioamatérskou praxi.

Nakonec doporučujeme sledovat video, které podrobně vysvětluje, co je termistor, jak funguje a kde se používá:

Asi nevíš:

• Online výpočet rezistoru pro LED
• Jak závisí odpor vodiče na teplotě?
• Jak vyrobit termostat vlastníma rukama