Termistori: laite, toimintaperiaate, tarkoitus, tyypit

Kun korjaat kodinkoneita, joudut käsittelemään monenlaisia ​​osia ja komponentteja. Usein aloittelijat eivät tiedä mitä termistori on ja mitä ne ovat. Nämä ovat puolijohdekomponentteja, joiden resistanssi muuttuu lämpötilan mukaan. Näiden ominaisuuksien ansiosta ne ovat löytäneet laajan valikoiman sovelluksia. Lämpömittareista alkaen käynnistysvirran rajoittimiin. Tässä artikkelissa vastaamme kaikkiin kysymyksiisi yksinkertaisin sanoin.

Laite ja tyypit

Termistori on puolijohdelaite, jonka resistanssi riippuu sen lämpötilasta. Elementin tyypistä riippuen vastus voi nousta tai laskea kuumennettaessa. Termistoreja on kahta tyyppiä:

• NTC (Negatiivinen lämpötilakerroin) - negatiivisella lämpötilakertoimella (TCR). Niitä kutsutaan usein termistoreiksi.
• PTC (positiivinen lämpötilakerroin) - positiivisella TCS: llä. Niitä kutsutaan myös "posistoreiksi".

Tärkeä! Sähkövastuksen lämpötilakerroin on vastuksen ja lämpötilan välinen suhde. Kuvaa kuinka monella ohmilla tai prosentilla nimellisarvosta elementin resistanssi muuttuu, kun sen lämpötila nousee 1 Celsius-asteella. Esimerkiksi tavallinen

vastukset positiivinen TCS (lämmitettäessä johtimien resistanssi kasvaa).

Termistorit ovat matalalämpöisiä (jopa 170K), keskilämpötilaisia ​​(170-510K) ja korkeita lämpötiloja (900-1300K). Kennorunko voi olla muovia, lasia, metallia tai keramiikkaa.

Termistorien tavanomainen graafinen merkintä kaaviossa muistuttaa tavallisia vastuksia, ja ainoa ero on, että ne on yliviivattu raidalla ja sen vieressä on kirjain t.

Muuten, näin merkitään kaikki vastukset, joiden vastus muuttuu ympäristön vaikutuksesta, ja vaikuttavien määrien tyyppi on merkitty kirjaimella, t on lämpötila.

Pääasialliset tunnusmerkit:

• Nimelliskestävyys 25 celsiusastetta.
• Suurin virta- tai tehohäviö.
• Käyttölämpötila.
• TCS.

Mielenkiintoinen fakta: Termistorin keksi vuonna 1930 tiedemies Samuel Ruben.

Katsotaanpa tarkemmin, miten kukin niistä on järjestetty ja mihin se on tarkoitettu.

NTC

Perustiedot

NTC-termistoreiden vastus pienenee kuumennettaessa, niiden TCR on negatiivinen. Resistanssi vs. lämpötila on esitetty alla olevassa kaaviossa.

Täällä voit varmistaa, että NTC-termistorin resistanssi pienenee lämmetessään.

Nämä termistorit on valmistettu puolijohteista. Toimintaperiaate on, että lämpötilan noustessa varauksenkuljettajien pitoisuus kasvaa, elektronit siirtyvät johtavuuskaistalle. Puolijohteiden lisäksi käytetään siirtymämetallioksideja.

Kiinnitä huomiota sellaiseen parametriin kuin beetakerroin. Se otetaan huomioon käytettäessä termistoria lämpötilan mittaamiseen, resistanssin keskiarvon laskemiseen lämpötilan funktiona ja laskettaessa mikrokontrollereilla. Beeta-yhtälö termistorin resistanssikäyrän approksimoimiseksi on esitetty alla.

Mielenkiintoista: useimmissa tapauksissa termistoreja käytetään lämpötila-alueella 25-200 celsiusastetta. Näin ollen niitä voidaan käyttää näiden alueiden mittauksiin, kun taas termoparit toimivat 600 celsiusasteessa.

Missä käytetään

NTC-termistoreja käytetään usein rajoittamaan sähkömoottoreiden käynnistysvirtoja, käynnistysreleitä suojaa litiumakkujen ja virtalähteiden ylikuumenemiselta tulosuodattimen latausvirtojen vähentämiseksi (kapasitiivinen).

Yllä oleva kaavio näyttää esimerkin termistorin käytöstä virtalähteessä. Tätä sovellusta kutsutaan suoraksi lämmitykseksi (kun elementti lämpenee itsestään, kun virta kulkee sen läpi). Virtalähdekortilla NTC-vastus näyttää tältä.

Alla olevassa kuvassa näet, miltä NTC-termistori näyttää. Se voi vaihdella kooltaan, muodoltaan ja harvemmin väriltään, yleisimmät ovat vihreä, sininen ja musta.

Sähkömoottoreiden käynnistysvirran rajoittaminen NTC-termistorilla on yleistynyt kodinkoneissa sen helppokäyttöisyyden vuoksi. Tiedetään, että moottoria käynnistettäessä se voi kuluttaa virtaa useita kertoja ja kymmeniä kertoja enemmän kuin sen nimelliskulutus, varsinkin jos moottoria ei käynnistetä joutokäynnillä, vaan kuormitettuna.

Tällaisen järjestelmän toimintaperiaate:

Kun termistori on kylmä, sen vastus on korkea, käynnistämme moottorin ja piirin virtaa rajoittaa termistorin aktiivinen vastus. Vähitellen tämä elementti lämpenee ja sen vastus laskee, ja moottori siirtyy käyttötilaan. Termistori valitaan siten, että kuumassa tilassa resistanssi on lähellä nollaa. Alla olevassa kuvassa näkyy palanut termistori Zelmer-lihamyllyn levyllä, jossa tätä ratkaisua käytetään.

Tämän suunnittelun haittana on, että uudelleenkäynnistyksen yhteydessä, kun termistori on vielä kuuma, ei tapahdu virran rajoitusta.

Termistorin käyttö hehkulamppujen suojaamiseen ei ole aivan tavallista amatöörikäyttöä. Alla oleva kaavio esittää muunnelman virtapiikin rajoittamisesta, kun tällaiset polttimot kytketään päälle.

Jos lämpötilan mittaamiseen käytetään termistoria, tätä toimintatapaa kutsutaan epäsuoraksi lämmitykseksi, ts. se lämmitetään ulkoisella lämmönlähteellä.

Mielenkiintoista: termistoreilla ei ole napaisuutta, joten niitä voidaan käyttää sekä DC- että AC-piireissä ilman pelkoa napaisuuden vaihtamisesta.

Merkintä

Termistorit voidaan merkitä sekä kirjaimin että värikoodattuina ympyröiden, renkaiden tai raitojen muodossa. Samanaikaisesti erotetaan monia kirjainmerkintämenetelmiä - se riippuu valmistajasta ja tietyn elementin tyypistä. Yksi vaihtoehdoista:

Käytännössä, jos sitä käytetään rajoittamaan käynnistysvirtaa, löytyy useimmiten levytermistoreja, jotka on merkitty seuraavasti:

5D-20

Kun ensimmäinen numero tarkoittaa vastusta 25 celsiusasteessa - 5 ohmia, ja "20" on halkaisija, mitä suurempi se on, sitä enemmän tehoa se voi haihtua. Näet esimerkin tästä alla olevasta kuvasta:

Värikoodin tulkitsemiseen voit käyttää alla olevaa taulukkoa.

Merkintävaihtoehtojen runsauden vuoksi voit tehdä virheen dekoodauksessa, joten dekoodauksen tarkkuuden vuoksi on parempi etsiä tietyn komponentin teknisiä asiakirjoja valmistajan verkkosivustolta.

PTC

Perustiedot

Kuten mainittiin, posistorilla on positiivinen TCR, eli niiden vastus kasvaa kuumennettaessa. Ne on valmistettu bariumtitanaatin (BaTiO₃). Posistorilla on tällainen lämpötila- ja resistanssikaavio:

Lisäksi sinun on kiinnitettävä huomiota sen virta-jännite-ominaisuuteen:

Toimintatapa riippuu posistorin toimintapisteen valinnasta I - V -ominaiskäyrällä, esimerkiksi:

• Lineaarista osaa käytetään lämpötilan mittaamiseen;
• Laskevaa osaa käytetään käynnistysviestissä, aikarele, mittaa EMP: n tehoa mikroaaltouunissa, palohälyttimessä ja muissa asioissa.

Alla oleva video kuvaa, mitä posistorit ovat:

Missä sovelletaan

Posistoreiden käyttöalue on riittävän laaja. Niitä käytetään pääasiassa piireissä suojaamaan laitteita ja laitteita ylikuumenemiselta tai ylikuormitus, harvemmin lämpötilan mittaukseen, ja myös automaattisesti stabiloivana lämmityselementtinä. Listataanpa lyhyesti käyttöesimerkkejä:

1. Sähkömoottorien suojaus. Asennettu jokaisen sähkömoottorin käämityksen etuosaan (yksinopeuksiselle kolmivaiheiselle 3, kaksinopeuksiselle 6 jne.), PTC-termistori estää käämin palamisen roottorin jumiutuessa tai pakotetun jäähdytys. Miten tämä järjestelmä toimii? Posistoria käytetään anturina, joka on liitetty ohjauslaitteeseen, jossa on ohjausreleet, käynnistimet ja kontaktorit. Epänormaalin tilanteen sattuessa sen vastus kasvaa ja tämä signaali välitetään ohjausyksikölle, moottori sammutetaan.
2. Muuntajan käämien suojaamiseksi ylikuumenemiselta ja (tai) ylikuormitukselta PTC-termistori asennetaan sarjaan ensiökäämin kanssa.
3. Demagnetointijärjestelmä CRT-televisioille ja -näytöille. Muuten, tämä osa epäonnistuu usein ja joudut käsittelemään tätä tapausta korjausten aikana, kun sulake epäonnistuu.
4. Lämmityselementti liimapistooleissa. Esimerkiksi autoissa imukanavan lämmittämiseen alla olevassa kuvassa näkyy Pierburg-kaasuttimen kanavan XX lämmitin.

Termistorit ovat ryhmä laitteita, jotka pystyvät muuttamaan lämpötilan sähköiseksi signaaliksi, joka luetaan mittaamalla jännitehäviö tai virta piirissä, johon se on asennettu. Vaihtoehtoisesti ne voivat itse olla sääntelyelin, jos sen parametrit sen sallivat. Näiden laitteiden yksinkertaisuus ja saatavuus mahdollistavat niiden laajan käytön sekä ammattimaiseen laitteiden suunnitteluun että radioamatööriharjoituksiin.

Lopuksi suosittelemme katsomaan videon, joka selittää yksityiskohtaisesti, mikä termistori on, miten se toimii ja missä sitä käytetään:

Et luultavasti tiedä:

• Online vastuslaskenta LEDille
• Miten johtimen resistanssi riippuu lämpötilasta?
• Kuinka tehdä termostaatti omin käsin