Termistore: dispositivo, principio di funzionamento, scopo, tipi

Quando si riparano gli elettrodomestici, è necessario gestire un'ampia varietà di parti e componenti. Spesso i principianti non sanno cos'è un termistore e cosa sono. Questi sono componenti a semiconduttore la cui resistenza cambia con la temperatura. Grazie a queste proprietà, hanno trovato una vasta gamma di applicazioni. A partire dai termometri, per finire con i limitatori di corrente di spunto. In questo articolo, risponderemo a tutte le tue domande con parole semplici.

Dispositivo e tipi

Un termistore è un dispositivo a semiconduttore la cui resistenza dipende dalla sua temperatura. A seconda del tipo di elemento, la resistenza può aumentare o diminuire durante il riscaldamento. Esistono due tipi di termistori:

• NTC (Coefficiente di temperatura negativo) - con un coefficiente di resistenza alla temperatura negativo (TCR). Sono spesso chiamati "Termistori".
• PTC (Coefficiente di temperatura positivo) - con un TCS positivo. Sono anche chiamati "positori".

Importante! Il coefficiente di temperatura della resistenza elettrica è il rapporto tra resistenza e temperatura. Descrive di quanti ohm o percentuale del valore nominale cambia la resistenza dell'elemento quando la sua temperatura aumenta di 1 grado Celsius. Ad esempio, ordinario resistori TCS positivo (quando riscaldato, aumenta la resistenza dei conduttori).

I termistori sono a bassa temperatura (fino a 170 K), a media temperatura (170-510 K) e ad alta temperatura (900-1300 K). Il corpo della cella può essere in plastica, vetro, metallo o ceramica.

La designazione grafica convenzionale dei termistori nel diagramma ricorda i normali resistori e l'unica differenza è che sono barrati con una striscia e accanto ad essa è indicata la lettera t.

A proposito, è così che vengono indicati i resistori, la cui resistenza cambia sotto l'influenza dell'ambiente e il tipo di quantità che influenzano è indicato dalla lettera, t è la temperatura.

Caratteristiche principali:

• Resistenza nominale a 25 gradi Celsius.
• Massima corrente o dissipazione di potenza.
• Intervallo operativo di temperatura.
• TCS.

Fatto interessante: Il termistore è stato inventato nel 1930 dallo scienziato Samuel Ruben.

Diamo un'occhiata più da vicino a come è organizzato ciascuno di essi e a cosa serve.

NTC

Informazioni di base

La resistenza dei termistori NTC diminuisce quando riscaldati, il loro TCR è negativo. La resistenza in funzione della temperatura è mostrata nel grafico sottostante.

Qui puoi assicurarti che la resistenza del termistore NTC diminuisca quando si riscalda.

Questi termistori sono costituiti da semiconduttori. Il principio di funzionamento è che all'aumentare della temperatura, aumenta la concentrazione dei portatori di carica, gli elettroni passano nella banda di conduzione. Oltre ai semiconduttori, vengono utilizzati ossidi di metalli di transizione.

Prestare attenzione a un parametro come il coefficiente beta. Viene preso in considerazione quando si utilizza un termistore per misurare la temperatura, per calcolare la media del grafico della resistenza rispetto alla temperatura e per il calcolo utilizzando i microcontrollori. L'equazione beta per approssimare la curva di resistenza del termistore è mostrata di seguito.

Interessante: nella maggior parte dei casi i termistori vengono utilizzati in un intervallo di temperatura di 25-200 gradi Celsius. Di conseguenza, possono essere utilizzati per misurazioni in questi intervalli, mentre le termocoppie funzionano a 600 gradi Celsius.

Dove viene utilizzato?

I termistori NTC sono spesso utilizzati per limitare le correnti di avviamento di motori elettrici, relè di avviamento, per protezione contro il surriscaldamento delle batterie al litio e negli alimentatori per ridurre le correnti di carica del filtro in ingresso (capacitivo).

Il diagramma sopra mostra un esempio di utilizzo di un termistore in un alimentatore. Questa applicazione è chiamata riscaldamento diretto (quando l'elemento si riscalda da solo quando la corrente lo attraversa). Sulla scheda di alimentazione, il resistore NTC ha questo aspetto.

Nell'immagine qui sotto, puoi vedere come appare un termistore NTC. Può differire per dimensioni, forma e meno spesso per colore, i più comuni sono il verde, il blu e il nero.

La limitazione della corrente di avviamento dei motori elettrici utilizzando un termistore NTC è diventata molto diffusa negli elettrodomestici grazie alla sua facilità di implementazione. È noto che quando si avvia il motore, può consumare corrente diverse volte e decine di volte superiore al suo consumo nominale, soprattutto se il motore viene avviato non al minimo, ma sotto carico.

Il principio di funzionamento di un tale schema:

Quando il termistore è freddo, la sua resistenza è alta, accendiamo il motore e la corrente nel circuito è limitata dalla resistenza attiva del termistore. A poco a poco, questo elemento si riscalda e la sua resistenza diminuisce e il motore entra in modalità operativa. Il termistore è selezionato in modo tale che a caldo la resistenza sia vicina allo zero. Nella foto sotto, vedi un termistore bruciato sulla scheda del tritacarne Zelmer, dove viene utilizzata tale soluzione.

Lo svantaggio di questo design è che al riavvio, quando il termistore è ancora caldo, non si verifica alcuna limitazione di corrente.

Non esiste il solito uso amatoriale di un termistore per proteggere le lampade ad incandescenza. Il diagramma seguente mostra una variante per limitare il picco di corrente quando tali lampadine sono accese.

Se viene utilizzato un termistore per misurare la temperatura, questa modalità di funzionamento è chiamata riscaldamento indiretto, ad es. è riscaldato da una fonte di calore esterna.

Interessante: i termistori non hanno polarità, quindi possono essere utilizzati sia in circuiti CC che CA senza timore di inversione di polarità.

Marcatura

I termistori possono essere etichettati sia in lettere che codificati a colori sotto forma di cerchi, anelli o strisce. Allo stesso tempo, si distinguono molti metodi di marcatura delle lettere: dipende dal produttore e dal tipo di un particolare elemento. Una delle opzioni:

In pratica, se viene utilizzato per limitare la corrente di spunto, si trovano più spesso termistori a disco, che sono etichettati come segue:

5D-20

Dove il primo numero indica la resistenza a 25 gradi Celsius - 5 ohm e "20" è il diametro, più è grande, più potenza può dissipare. Vedete un esempio di questo nella figura seguente:

Per decifrare la codifica a colori, puoi utilizzare la tabella sottostante.

A causa dell'abbondanza di opzioni di etichettatura, è possibile commettere un errore nella decodifica, quindi, per l'accuratezza della decodifica, è meglio cercare la documentazione tecnica per un componente specifico sul sito Web del produttore.

PTC

Informazioni di base

I positivi, come accennato, hanno un TCR positivo, cioè la loro resistenza aumenta quando riscaldati. Sono realizzati a base di titanato di bario (BaTiO₃). Il posistore ha un tale grafico di temperatura e resistenza:

Inoltre, è necessario prestare attenzione alla sua caratteristica corrente-tensione:

La modalità di funzionamento dipende dalla scelta del punto di lavoro del posistore sulla caratteristica I - V, ad esempio:

• La sezione lineare viene utilizzata per misurare la temperatura;
• La sezione discendente viene utilizzata nei relè di avviamento, relè a tempo, misurando la potenza di EMP su microonde, allarme antincendio e altre cose.

Il video qui sotto descrive cosa sono i positori:

Dove si applica

L'ambito di applicazione dei positori è sufficientemente ampio. Sono principalmente utilizzati nei circuiti per proteggere apparecchiature e dispositivi dal surriscaldamento o sovraccarico, meno spesso per la misurazione della temperatura, e anche come elemento riscaldante autostabilizzante. Elenchiamo brevemente esempi di utilizzo:

1. Protezione dei motori elettrici. Installato nella parte frontale di ogni avvolgimento del motore elettrico (per 3 a una velocità trifase, per 6 a due velocità, ecc.), Il termistore PTC impedisce la bruciatura dell'avvolgimento in caso di rotore bloccato o in caso di guasto della forzata raffreddamento. Come funziona questo schema? Il posistore viene utilizzato come sensore collegato a un dispositivo di controllo con relè esecutivi, avviatori e contattori. In caso di una situazione anomala, la sua resistenza aumenta e questo segnale viene trasmesso al corpo di controllo, il motore viene spento.
2. Per proteggere gli avvolgimenti del trasformatore dal surriscaldamento e (o) sovraccarico, il termistore PTC viene installato in serie con l'avvolgimento primario.
3. Sistema di smagnetizzazione per TV e monitor CRT. A proposito, questa parte spesso si guasta e devi affrontare questo caso durante le riparazioni, mentre il fusibile si guasta.
4. Elemento riscaldante nelle pistole per colla. Nelle auto per il riscaldamento del tratto di aspirazione, ad esempio, la foto sotto mostra il riscaldatore per il canale XX del carburatore Pierburg.

I termistori sono un gruppo di dispositivi in ​​grado di convertire la temperatura in un segnale elettrico, che viene letto misurando la caduta di tensione o corrente nel circuito in cui è installato. In alternativa, essi stessi possono essere un organismo di regolamentazione, se i suoi parametri lo consentono. La semplicità e la disponibilità di questi dispositivi consente loro di essere ampiamente utilizzati sia per la progettazione professionale di dispositivi che per la pratica radioamatoriale.

Infine, ti consigliamo di guardare un video che spiega nel dettaglio cos'è un termistore, come funziona e dove viene utilizzato:

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