Termistor: enhet, operasjonsprinsipp, formål, typer

Når du reparerer husholdningsapparater, må du forholde deg til et bredt utvalg av deler og komponenter. Ofte vet ikke nybegynnere hva en termistor er og hva de er. Dette er halvlederkomponenter hvis motstand endres med temperaturen. På grunn av disse egenskapene har de funnet et bredt spekter av bruksområder. Starter fra termometre, slutter med startstrømbegrensere. I denne artikkelen vil vi svare på alle spørsmålene dine med enkle ord.

Enhet og typer

En termistor er en halvlederenhet hvis motstand avhenger av temperaturen. Avhengig av type element, kan motstanden stige eller synke ved oppvarming. Det finnes to typer termistorer:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) - med en negativ temperaturkoeffisient for motstand (TCR). De kalles ofte "termistorer".
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - med positiv TCS. De kalles også "Posister".

Viktig! Temperaturkoeffisienten for elektrisk motstand er forholdet mellom motstand og temperatur. Beskriver med hvor mange ohm eller prosent av den nominelle verdien motstanden til elementet endres når temperaturen stiger med 1 grad Celsius. For eksempel vanlig

motstander positiv TCS (ved oppvarming øker motstanden til lederne).

Termistorer er lavtemperatur (opptil 170K), middels temperatur (170-510K) og høytemperatur (900-1300K). Cellekroppen kan være laget av plast, glass, metall eller keramikk.

Den konvensjonelle grafiske betegnelsen på termistorer i diagrammet ligner vanlige motstander, og den eneste forskjellen er at de er krysset ut med en stripe og bokstaven t er indikert ved siden av.

Forresten, dette er hvordan eventuelle motstander er utpekt, hvis motstand endres under påvirkning av miljøet, og typen påvirkningsmengder er angitt med bokstaven, t er temperaturen.

Hovedtrekk:

• Nominell motstand ved 25 grader Celsius.
• Maksimal strøm eller effekttap.
• Driftstemperaturområde.
• TCS.

Interessant fakta: Termistoren ble oppfunnet i 1930 av vitenskapsmannen Samuel Ruben.

La oss se nærmere på hvordan hver av dem er ordnet og hva som trengs for det.

NTC

Grunnleggende informasjon

Motstanden til NTC-termistorer avtar når de varmes opp, deres TCR er negativ. Motstand mot temperatur er vist i grafen nedenfor.

Her kan du sørge for at motstanden til NTC-termistoren avtar når den varmes opp.

Disse termistorene er laget av halvledere. Driftsprinsippet er at når temperaturen stiger, øker konsentrasjonen av ladningsbærere, elektronene går inn i ledningsbåndet. I tillegg til halvledere brukes overgangsmetalloksider.

Vær oppmerksom på en slik parameter som beta-koeffisient. Det tas i betraktning når du bruker en termistor for å måle temperatur, for å beregne gjennomsnitt av grafen for motstand mot temperatur og for beregning ved hjelp av mikrokontrollere. Beta-ligningen for å tilnærme termistormotstandskurven er vist nedenfor.

Interessant: i de fleste tilfeller brukes termistorer i et temperaturområde på 25-200 grader Celsius. Følgelig kan de brukes til målinger i disse områdene, mens termoelementer fungerer ved 600 grader Celsius.

Hvor brukes

NTC termistorer brukes ofte for å begrense startstrømmene til elektriske motorer, startreléer, for beskyttelse mot overoppheting av litiumbatterier og i strømforsyninger for å redusere ladestrømmene til inngangsfilteret (kapasitiv).

Diagrammet ovenfor viser et eksempel på bruk av en termistor i en strømforsyning. Denne applikasjonen kalles direkte oppvarming (når elementet varmes opp av seg selv når det går strøm gjennom det). På strømforsyningskortet ser NTC-motstanden slik ut.

På bildet under kan du se hvordan en NTC termistor ser ut. Det kan variere i størrelse, form og sjeldnere i farge, de vanligste er grønn, blå og svart.

Begrensning av startstrømmen til elektriske motorer ved hjelp av en NTC-termistor har blitt utbredt i husholdningsapparater på grunn av den enkle implementeringen. Det er kjent at når du starter en motor, kan den forbruke en strøm mange ganger og titalls ganger høyere enn dets nominelle forbruk, spesielt hvis motoren startes ikke på tomgang, men under belastning.

Prinsippet for drift av en slik ordning:

Når termistoren er kald, er motstanden høy, vi slår på motoren og strømmen i kretsen begrenses av termistorens aktive motstand. Gradvis varmes dette elementet opp og motstanden synker, og motoren går inn i driftsmodus. Termistoren er valgt på en slik måte at motstanden i varm tilstand er nær null. På bildet nedenfor ser du en utbrent termistor på brettet til Zelmer-kjøttkvernen, hvor en slik løsning brukes.

Ulempen med denne utformingen er at ved omstart, når termistoren fortsatt er varm, er det ingen strømbegrensning.

Det er ikke helt den vanlige amatørbruken av en termistor for å beskytte glødelamper. Diagrammet nedenfor viser en variant av å begrense strømstøtet når slike pærer er slått på.

Hvis en termistor brukes til å måle temperatur, kalles denne driftsmåten indirekte oppvarming, dvs. den varmes opp av en ekstern varmekilde.

Interessant: termistorer har ingen polaritet, så de kan brukes i både DC- og AC-kretser uten frykt for polaritetsreversering.

Merking

Termistorer kan merkes både med bokstaver og fargekodes i form av sirkler, ringer eller striper. Samtidig skilles mange metoder for bokstavmerking - det avhenger av produsenten og typen av et bestemt element. Ett av alternativene:

I praksis, hvis den brukes til å begrense innkoblingsstrømmen, finnes det oftest disktermistorer, som er merket som følger:

5D-20

Der det første tallet angir motstand ved 25 grader Celsius - 5 ohm, og "20" er diameteren, jo større den er, jo mer kraft kan den spre. Du ser et eksempel på dette i figuren nedenfor:

For å tyde fargekodingen kan du bruke tabellen nedenfor.

På grunn av overfloden av merkingsalternativer, kan du gjøre en feil i dekodingen, derfor, for nøyaktigheten av dekodingen, er det bedre å se etter teknisk dokumentasjon for en spesifikk komponent på produsentens nettsted.

PTC

Grunnleggende informasjon

Posistorer har som nevnt en positiv TCR, det vil si at motstanden deres øker ved oppvarming. De er laget på basis av bariumtitanat (BaTiO₃). Posistoren har en slik graf over temperatur og motstand:

I tillegg må du ta hensyn til dens strømspenningskarakteristikk:

Driftsmodusen avhenger av valget av driftspunktet til posistoren på I - V-karakteristikken, for eksempel:

• Den lineære seksjonen brukes til å måle temperatur;
• Den synkende delen brukes i startreléer, tidsrelé, måling av kraften til EMP på mikrobølgeovn, brannalarm og andre ting.

Videoen nedenfor beskriver hva posister er:

Hvor påføres

Anvendelsesområdet for posistorer er bredt nok. De brukes hovedsakelig i kretser for å beskytte utstyr og enheter mot overoppheting eller overbelastning, sjeldnere for temperaturmåling, og også som et autostabiliserende varmeelement. La oss kort liste opp eksempler på bruk:

1. Beskyttelse av elektriske motorer. Installert i frontdelen av hver vikling av den elektriske motoren (for en-trinns trefase 3, for to-trinns 6, etc.), PTC-termistoren forhindrer utbrenning av viklingen i tilfelle en fastkjørt rotor eller ved svikt i tvungen kjøling. Hvordan fungerer denne ordningen? Posistoren brukes som sensor koblet til en kontrollenhet med executive reléer, startere og kontaktorer. I tilfelle en unormal situasjon øker motstanden, og dette signalet overføres til kontrollorganet, motoren slås av.
2. For å beskytte transformatorviklingene mot overoppheting og (eller) overbelastning, installeres PTC-termistoren i serie med primærviklingen.
3. Avmagnetiseringssystem for CRT-TVer og skjermer. Forresten, denne delen svikter ofte, og du må håndtere denne saken under reparasjoner, mens sikringen svikter.
4. Varmeelement i limpistoler. I biler for oppvarming av inntakskanalen, for eksempel, viser bildet nedenfor varmeren for kanal XX til Pierburg-forgasseren.

Termistorer er en gruppe enheter som er i stand til å konvertere temperatur til et elektrisk signal, som leses ved å måle spenningsfallet eller strømmen i kretsen der den er installert. Eller de kan selv være et reguleringsorgan, hvis parametrene tillater det. Enkelheten og tilgjengeligheten til disse enhetene gjør at de kan brukes mye både for profesjonell design av enheter og for amatørradiopraksis.

Til slutt anbefaler vi å se en video som forklarer i detalj hva en termistor er, hvordan den fungerer og hvor den brukes:

Du vet sannsynligvis ikke:

• Online motstandsberegning for LED
• Hvordan avhenger motstanden til en leder av temperaturen?
• Hvordan lage en termostat med egne hender