Thermistor: apparaat, werkingsprincipe, doel, typen

Bij het repareren van huishoudelijke apparaten heeft u te maken met een grote diversiteit aan onderdelen en componenten. Vaak weten beginners niet wat een thermistor is en wat ze zijn. Dit zijn halfgeleidercomponenten waarvan de weerstand verandert met de temperatuur. Vanwege deze eigenschappen hebben ze een breed scala aan toepassingen gevonden. Beginnend met thermometers, eindigend met inschakelstroombegrenzers. In dit artikel beantwoorden we al je vragen in eenvoudige bewoordingen.

Apparaat en typen

Een thermistor is een halfgeleiderapparaat waarvan de weerstand afhangt van de temperatuur. Afhankelijk van het type element kan de weerstand bij verwarming stijgen of dalen. Er zijn twee soorten thermistoren:

• NTC (negatieve temperatuurcoëfficiënt) - met een negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand (TCR). Ze worden vaak "thermistors" genoemd.
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - met een positieve TCS. Ze worden ook wel "Positoren" genoemd.

Belangrijk! De temperatuurcoëfficiënt van elektrische weerstand is de relatie tussen weerstand en temperatuur. Beschrijft met hoeveel ohm of procent van de nominale waarde de weerstand van het element verandert wanneer de temperatuur met 1 graad Celsius stijgt. Bijvoorbeeld, gewone weerstanden positieve TCS (bij verhitting neemt de weerstand van de geleiders toe).

Thermistoren zijn lage temperatuur (tot 170K), gemiddelde temperatuur (170-510K) en hoge temperatuur (900-1300K). Het cellichaam kan gemaakt zijn van kunststof, glas, metaal of keramiek.

De conventionele grafische aanduiding van thermistoren in het diagram lijkt op gewone weerstanden, en het enige verschil is dat ze zijn doorgestreept met een streep en de letter t ernaast wordt aangegeven.

Dit is trouwens hoe eventuele weerstanden worden aangeduid, waarvan de weerstand verandert onder invloed van de omgeving, en het type beïnvloedende grootheden wordt aangegeven met de letter, t is de temperatuur.

Belangrijkste kenmerken:

• Nominale weerstand bij 25 graden Celsius.
• Maximale stroom- of vermogensdissipatie.
• Bedrijfstemperatuurbereik.
• TCS.

Interessant feit: De thermistor werd in 1930 uitgevonden door de wetenschapper Samuel Ruben.

Laten we eens nader bekijken hoe elk van hen is gerangschikt en waar het voor is.

NTC

Basis informatie

De weerstand van NTC-thermistors neemt af bij verwarming, hun TCR is negatief. Weerstand versus temperatuur wordt weergegeven in de onderstaande grafiek.

Hier kun je ervoor zorgen dat de weerstand van de NTC-thermistor afneemt als deze opwarmt.

Deze thermistoren zijn gemaakt van halfgeleiders. Het werkingsprincipe is dat naarmate de temperatuur stijgt, de concentratie van ladingsdragers toeneemt, de elektronen in de geleidingsband gaan. Naast halfgeleiders worden overgangsmetaaloxiden gebruikt.

Besteed aandacht aan een parameter als bètacoëfficiënt. Hiermee wordt rekening gehouden bij het gebruik van een thermistor om temperatuur te meten, voor het middelen van de grafiek van weerstand versus temperatuur en voor berekening met microcontrollers. De bèta-vergelijking om de weerstandscurve van de thermistor te benaderen, wordt hieronder weergegeven.

Interessant: in de meeste gevallen worden thermistoren gebruikt in een temperatuurbereik van 25-200 graden Celsius. Dienovereenkomstig kunnen ze worden gebruikt voor metingen in deze bereiken, terwijl thermokoppels werken bij 600 graden Celsius.

Waar wordt gebruikt?

NTC-thermistors worden vaak gebruikt om de startstromen van elektromotoren, startrelais, voor bescherming tegen oververhitting van lithiumbatterijen en in voedingen om de laadstromen van het ingangsfilter te verminderen (capacitief).

Het bovenstaande diagram toont een voorbeeld van het gebruik van een thermistor in een voeding. Deze toepassing wordt directe verwarming genoemd (wanneer het element vanzelf opwarmt wanneer er stroom doorheen stroomt). Op het voedingsbord ziet de NTC-weerstand er als volgt uit.

In de onderstaande afbeelding kunt u zien hoe een NTC-thermistor eruitziet. Het kan verschillen in grootte, vorm en minder vaak in kleur, de meest voorkomende zijn groen, blauw en zwart.

Het beperken van de startstroom van elektromotoren met behulp van een NTC-thermistor is wijdverbreid in huishoudelijke apparaten vanwege het gemak van implementatie. Het is bekend dat wanneer de motor wordt gestart, deze meerdere keren en tientallen keren meer stroom kan verbruiken dan het nominale verbruik, vooral als de motor niet stationair maar onder belasting wordt gestart.

Het werkingsprincipe van een dergelijk schema:

Als de thermistor koud is, is de weerstand hoog, we zetten de motor aan en de stroom in het circuit wordt beperkt door de actieve weerstand van de thermistor. Geleidelijk aan warmt dit element op en neemt de weerstand af, en de motor komt in de bedrijfsmodus. De thermistor is zo gekozen dat in de warme toestand de weerstand bijna nul is. Op onderstaande foto zie je een doorgebrande thermistor op het bord van de Zelmer vleesmolen, waar zo'n oplossing wordt gebruikt.

Het nadeel van dit ontwerp is dat bij het herstarten, wanneer de thermistor nog warm is, er geen stroombegrenzing optreedt.

Er is niet helemaal het gebruikelijke amateurgebruik van een thermistor om gloeilampen te beschermen. Het onderstaande diagram toont een variant van het beperken van de stroomstoot wanneer dergelijke lampen zijn ingeschakeld.

Als een thermistor wordt gebruikt om de temperatuur te meten, wordt deze bedrijfsmodus indirecte verwarming genoemd, d.w.z. het wordt verwarmd door een externe warmtebron.

Interessant: thermistoren hebben geen polariteit, dus ze kunnen worden gebruikt in zowel DC- als AC-circuits zonder angst voor polariteitsomkering.

Markering

Thermistoren kunnen zowel in letters als kleurgecodeerd worden in de vorm van cirkels, ringen of strepen. Tegelijkertijd worden er veel methoden voor het markeren van letters onderscheiden - dit hangt af van de fabrikant en het type van een bepaald element. Een van de opties:

In de praktijk, als het wordt gebruikt om de inschakelstroom te beperken, worden schijfthermistors het vaakst gevonden, die als volgt zijn gelabeld:

5D-20

Waar het eerste getal weerstand aangeeft bij 25 graden Celsius - 5 ohm, en "20" de diameter is, hoe groter het is, hoe meer vermogen het kan dissiperen. Een voorbeeld hiervan zie je in onderstaande figuur:

Voor het ontcijferen van de kleurcodering kunt u onderstaande tabel gebruiken.

Vanwege de overvloed aan labelopties is het mogelijk om een ​​fout te maken bij het decoderen, daarom is het voor de nauwkeurigheid van het decoderen beter om technische documentatie voor een specifiek onderdeel op de website van de fabrikant te zoeken.

PTC

Basis informatie

Posistors, zoals vermeld, hebben een positieve TCR, dat wil zeggen dat hun weerstand toeneemt bij verhitting. Ze zijn gemaakt op basis van bariumtitanaat (BaTiO₃). De posistor heeft zo'n grafiek van temperatuur en weerstand:

Bovendien moet u letten op de stroom-spanningskarakteristiek:

De bedrijfsmodus is afhankelijk van de keuze van het werkpunt van de positor op de I - V-karakteristiek, bijvoorbeeld:

• De lineaire sectie wordt gebruikt om de temperatuur te meten;
• Het aflopende gedeelte wordt gebruikt in startrelais, tijdrelais, het meten van de kracht van EMP op magnetron, brandalarm en andere dingen.

De onderstaande video beschrijft wat positoren zijn:

Waar wordt toegepast?

Het toepassingsgebied van posistors is breed genoeg. Ze worden voornamelijk gebruikt in circuits om apparatuur en apparaten te beschermen tegen oververhitting of overbelasten, minder vaak voor temperatuurmeting, en ook als een automatisch stabiliserend verwarmingselement. Laten we kort voorbeelden van gebruik opsommen:

1. Bescherming van elektromotoren. Geïnstalleerd in het voorste deel van elke wikkeling van de elektromotor (voor driefasige 3 met één snelheid, voor 6 met twee snelheden, enz.), De PTC-thermistor voorkomt doorbranden van de wikkeling bij een vastgelopen rotor of bij uitval van de geforceerde koeling. Hoe werkt deze regeling? De posistor wordt gebruikt als een sensor die is aangesloten op een besturingsapparaat met uitvoerende relais, starters en schakelaars. In het geval van een abnormale situatie neemt de weerstand toe en dit signaal wordt doorgegeven aan de regeleenheid, de motor wordt uitgeschakeld.
2. Om de transformatorwikkelingen te beschermen tegen oververhitting en (of) overbelasting, wordt de PTC-thermistor in serie met de primaire wikkeling geïnstalleerd.
3. Demagnetiseersysteem voor CRT-tv's en monitoren. Overigens valt dit onderdeel vaak uit en heb je tijdens reparaties met deze case te maken, terwijl de zekering het begeeft.
4. Verwarmingselement in lijmpistolen. In auto's voor het verwarmen van het inlaatkanaal, bijvoorbeeld, toont de onderstaande foto de verwarming voor kanaal XX van de Pierburg-carburateur.

Thermistors zijn een groep apparaten die temperatuur kunnen omzetten in een elektrisch signaal, dat wordt uitgelezen door de spanningsval of stroom in het circuit waar het is geïnstalleerd te meten. Als alternatief kunnen ze zelf een regelgevende instantie zijn, als de parameters dat toelaten. Door de eenvoud en beschikbaarheid van deze apparaten kunnen ze op grote schaal worden gebruikt, zowel voor professioneel ontwerp van apparaten als voor amateurradiopraktijken.

Ten slotte raden we aan om een ​​video te bekijken waarin in detail wordt uitgelegd wat een thermistor is, hoe het werkt en waar het wordt gebruikt:

Je weet waarschijnlijk niet:

• Online weerstandsberekening voor LED
• Hoe hangt de weerstand van een geleider af van de temperatuur?
• Hoe maak je een thermostaat met je eigen handen