Termistor: zariadenie, princíp činnosti, účel, typy

Pri opravách domácich spotrebičov sa musíte vysporiadať so širokou škálou dielov a komponentov. Začiatočníci často nevedia, čo je termistor a čo sú. Ide o polovodičové súčiastky, ktorých odpor sa mení s teplotou. Vďaka týmto vlastnostiam našli široké uplatnenie. Počnúc teplomermi, končiac obmedzovačmi nábehového prúdu. V tomto článku odpovieme na všetky vaše otázky jednoduchými slovami.

Zariadenie a typy

Termistor je polovodičové zariadenie, ktorého odpor závisí od jeho teploty. V závislosti od typu prvku môže odpor pri zahrievaní stúpať alebo klesať. Existujú dva typy termistorov:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) - s negatívnym teplotným koeficientom odporu (TCR). Často sa nazývajú "termistory".
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - s kladným TCS. Nazývajú sa aj "Pozistory".

Dôležité! Teplotný koeficient elektrického odporu je vzťah medzi odporom a teplotou. Popisuje, o koľko ohmov alebo percent nominálnej hodnoty sa zmení odpor prvku, keď jeho teplota stúpne o 1 stupeň Celzia. Napríklad obyčajný

odpory pozitívny TCS (pri zahrievaní sa zvyšuje odpor vodičov).

Termistory sú nízkoteplotné (do 170K), strednoteplotné (170-510K) a vysokoteplotné (900-1300K). Telo článku môže byť vyrobené z plastu, skla, kovu alebo keramiky.

Konvenčné grafické označenie termistorov v schéme pripomína bežné odpory a rozdiel je len v tom, že sú prečiarknuté pásikom a vedľa je uvedené písmeno t.

Mimochodom, takto sa označujú akékoľvek odpory, ktorých odpor sa mení pod vplyvom prostredia a typ ovplyvňujúcich veličín je označený písmenom, t je teplota.

Hlavné charakteristiky:

• Menovitá odolnosť pri 25 stupňoch Celzia.
• Maximálny prúd alebo strata výkonu.
• Rozsah prevádzkových teplôt.
• TCS.

Zaujímavý fakt: Termistor vynašiel v roku 1930 vedec Samuel Ruben.

Pozrime sa bližšie na to, ako je každý z nich usporiadaný a na čo slúži.

NTC

Základné informácie

Odpor NTC termistorov pri zahrievaní klesá, ich TCR je záporné. Odpor verzus teplota je znázornený v grafe nižšie.

Tu sa môžete uistiť, že odpor NTC termistora sa pri zahrievaní zníži.

Tieto termistory sú vyrobené z polovodičov. Princíp činnosti spočíva v tom, že so stúpajúcou teplotou sa zvyšuje koncentrácia nosičov náboja, elektróny prechádzajú do vodivého pásma. Okrem polovodičov sa používajú oxidy prechodných kovov.

Venujte pozornosť takému parametru, ako je koeficient beta. Berie sa do úvahy pri použití termistora na meranie teploty, na spriemerovanie grafu odporu proti teplote a na výpočet pomocou mikrokontrolérov. Rovnica beta na aproximáciu krivky odporu termistora je uvedená nižšie.

zaujímavé: vo väčšine prípadov sa termistory používajú v teplotnom rozsahu 25-200 stupňov Celzia. V súlade s tým môžu byť použité na merania v týchto rozsahoch, zatiaľ čo termočlánky pracujú pri 600 stupňoch Celzia.

Kde sa používa

NTC termistory sa často používajú na obmedzenie štartovacích prúdov elektromotorov, štartovacích relé, pre ochrana proti prehriatiu lítiových batérií a v napájacích zdrojoch na zníženie nabíjacích prúdov vstupného filtra (kapacitné).

Vyššie uvedená schéma ukazuje príklad použitia termistora v napájacom zdroji. Táto aplikácia sa nazýva priamy ohrev (keď sa prvok zahrieva sám, keď ním preteká prúd). Na doske zdroja vyzerá odpor NTC takto.

Na obrázku nižšie môžete vidieť, ako vyzerá NTC termistor. Môže sa líšiť veľkosťou, tvarom, menej často aj farbou, najčastejšie sú zelené, modré a čierne.

Obmedzenie rozbehového prúdu elektromotorov pomocou NTC termistora sa v domácich spotrebičoch rozšírilo vďaka ľahkej implementácii. Je známe, že pri štartovaní motora môže spotrebovať prúd niekoľkonásobne a niekoľkonásobne vyšší ako je jeho nominálna spotreba, najmä ak je motor štartovaný nie na voľnobeh, ale pod záťažou.

Princíp fungovania takejto schémy:

Keď je termistor studený, jeho odpor je vysoký, zapneme motor a prúd v obvode je obmedzený aktívnym odporom termistora. Postupne sa tento prvok zahrieva a jeho odpor klesá a motor vstupuje do prevádzkového režimu. Termistor je zvolený tak, že v horúcom stave je odpor blízky nule. Na fotografii nižšie vidíte vypálený termistor na doske mlynčeka na mäso Zelmer, kde je toto riešenie použité.

Nevýhodou tejto konštrukcie je, že pri reštarte, keď je termistor ešte horúci, nedochádza k žiadnemu obmedzeniu prúdu.

Nie je celkom obvyklé amatérske použitie termistora na ochranu žiaroviek. Nižšie uvedený diagram zobrazuje variant obmedzenia prúdového rázu, keď sú takéto žiarovky zapnuté.

Ak sa na meranie teploty používa termistor, tento režim činnosti sa nazýva nepriamy ohrev, t.j. je vyhrievaný externým zdrojom tepla.

zaujímavé: termistory nemajú žiadnu polaritu, takže môžu byť použité v DC aj AC obvodoch bez obáv z prepólovania.

Označovanie

Termistory môžu byť označené ako písmenami, tak aj farebne vo forme kruhov, krúžkov alebo prúžkov. Zároveň sa rozlišuje veľa spôsobov označovania písmenami - závisí to od výrobcu a typu konkrétneho prvku. Jedna z možností:

V praxi, ak sa používa na obmedzenie zapínacieho prúdu, najčastejšie sa vyskytujú diskové termistory, ktoré sú označené nasledovne:

5D-20

Kde prvé číslo označuje odpor pri 25 stupňoch Celzia - 5 ohmov a "20" je priemer, čím je väčší, tým viac energie môže rozptýliť. Príklad toho vidíte na obrázku nižšie:

Na rozlúštenie farebného kódovania môžete použiť tabuľku nižšie.

Vzhľadom na množstvo možností označovania sa môžete pri dekódovaní pomýliť, preto je pre presnosť dekódovania lepšie vyhľadať technickú dokumentáciu pre konkrétny komponent na webovej stránke výrobcu.

PTC

Základné informácie

Pozistory, ako už bolo spomenuté, majú pozitívny TCR, to znamená, že ich odpor sa pri zahrievaní zvyšuje. Sú vyrobené na báze titaničitanu bárnatého (BaTiO₃). Pozistor má takýto graf teploty a odporu:

Okrem toho musíte venovať pozornosť jeho charakteristike prúdového napätia:

Prevádzkový režim závisí od výberu pracovného bodu pozistora na charakteristike I - V, napríklad:

• Lineárny úsek sa používa na meranie teploty;
• Zostupná časť sa používa pri štartovaní štafiet, časové relé, meranie výkonu EMP na mikrovlnke, požiarny alarm a iné veci.

Nižšie uvedené video popisuje, čo sú pozistory:

Kde sa uplatňuje

Rozsah použitia pozistorov je dostatočne široký. Používajú sa najmä v obvodoch na ochranu zariadení a zariadení pred prehriatím resp preťaženie, menej často na meranie teploty a tiež ako autostabilizačné vykurovacie teleso. Stručne vymenujeme príklady použitia:

1. Ochrana elektromotorov. Inštaluje sa v prednej časti každého vinutia elektromotora (pre jednorýchlostný trojfázový 3, pre dvojrýchlostný 6 atď.), PTC termistor zabraňuje vyhoreniu vinutia v prípade zaseknutia rotora alebo v prípade poruchy núteného chladenie. Ako táto schéma funguje? Pozistor sa používa ako snímač pripojený k riadiacemu zariadeniu s výkonnými relé, štartérmi a stýkačmi. V prípade abnormálnej situácie sa jeho odpor zvýši a tento signál sa prenesie do riadiaceho orgánu, motor sa vypne.
2. Na ochranu vinutia transformátora pred prehriatím a (alebo) preťažením sa termistor PTC inštaluje do série s primárnym vinutím.
3. Demagnetizačný systém pre CRT TV a monitory. Mimochodom, táto časť často zlyhá a musíte sa s týmto prípadom vyrovnať počas opravy, zatiaľ čo poistka zlyhá.
4. Vyhrievacie teleso v lepiacej pištoli. Napríklad v automobiloch na vyhrievanie sacieho traktu je na fotografii nižšie znázornený ohrievač pre kanál XX karburátora Pierburg.

Termistory sú skupinou zariadení schopných premieňať teplotu na elektrický signál, ktorý sa sníma meraním poklesu napätia alebo prúdu v obvode, kde je inštalovaný. Prípadne sami môžu byť regulačným orgánom, ak to jeho parametre dovoľujú. Jednoduchosť a dostupnosť týchto zariadení umožňuje ich široké využitie ako pre profesionálny dizajn zariadení, tak aj pre rádioamatérsku prax.

Nakoniec odporúčame pozrieť si video, ktoré podrobne vysvetľuje, čo je termistor, ako funguje a kde sa používa:

Asi nevieš:

• Online výpočet odporu pre LED
• Ako závisí odpor vodiča od teploty?
• Ako si vyrobiť termostat vlastnými rukami