Termistor: enhet, funktionsprincip, syfte, typer

När du reparerar hushållsapparater måste du hantera en mängd olika delar och komponenter. Ofta vet inte nybörjare vad en termistor är och vad de är. Dessa är halvledarkomponenter vars resistans ändras med temperaturen. På grund av dessa egenskaper har de hittat ett brett spektrum av tillämpningar. Börjar från termometrar, slutar med inkopplingsströmbegränsare. I den här artikeln kommer vi att svara på alla dina frågor i enkla ord.

Enhet och typer

En termistor är en halvledarenhet vars resistans beror på dess temperatur. Beroende på typen av element kan motståndet stiga eller minska vid uppvärmning. Det finns två typer av termistorer:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) - med en negativ temperaturkoefficient för motstånd (TCR). De kallas ofta "Termistorer".
• PTC (Positive Temperature Coefficient) - med en positiv TCS. De kallas även "Posister".

Viktig! Temperaturkoefficienten för elektriskt motstånd är förhållandet mellan motstånd och temperatur. Beskriver med hur många ohm eller procent av det nominella värdet elementets motstånd ändras när dess temperatur stiger med 1 grad Celsius. Till exempel vanliga

motstånd positiv TCS (vid uppvärmning ökar ledarnas motstånd).

Termistorer är lågtemperatur (upp till 170K), medeltemperatur (170-510K) och hög temperatur (900-1300K). Cellkroppen kan vara gjord av plast, glas, metall eller keramik.

Den konventionella grafiska beteckningen av termistorer i diagrammet liknar vanliga motstånd, och den enda skillnaden är att de är överstrukna med en rand och bokstaven t indikeras bredvid den.

Förresten, det är så här alla motstånd betecknas, vars motstånd förändras under påverkan av miljön, och typen av påverkande kvantiteter indikeras med bokstaven, t är temperaturen.

Viktigaste egenskaperna:

• Märkt motstånd vid 25 grader Celsius.
• Maximal ström eller effektförlust.
• Drifttemperaturens omfång.
• TCS.

Intressant fakta: Termistorn uppfanns 1930 av vetenskapsmannen Samuel Ruben.

Låt oss ta en närmare titt på hur var och en av dem är arrangerad och vad den är till för.

NTC

Grundläggande information

Motståndet hos NTC-termistorer minskar när de värms upp, deras TCR är negativ. Motstånd mot temperatur visas i grafen nedan.

Här kan du se till att motståndet på NTC-termistorn minskar när den värms upp.

Dessa termistorer är gjorda av halvledare. Funktionsprincipen är att när temperaturen stiger, ökar koncentrationen av laddningsbärare, elektronerna passerar in i ledningsbandet. Förutom halvledare används övergångsmetalloxider.

Var uppmärksam på en sådan parameter som betakoefficient. Det tas med i beräkningen när man använder en termistor för att mäta temperatur, för medelvärdesberäkning av resistans mot temperatur och för beräkning med mikrokontroller. Beta-ekvationen för att approximera termistorresistanskurvan visas nedan.

Intressant: i de flesta fall används termistorer i ett temperaturområde på 25-200 grader Celsius. Följaktligen kan de användas för mätningar inom dessa områden, medan termoelement arbetar vid 600 grader Celsius.

Var används

NTC termistorer används ofta för att begränsa startströmmarna för elmotorer, startreläer, för skydd mot överhettning av litiumbatterier och i strömförsörjning för att minska ingångsfiltrets laddningsströmmar (kapacitiv).

Diagrammet ovan visar ett exempel på användning av en termistor i en strömförsörjning. Denna applikation kallas direktuppvärmning (när elementet värms upp av sig självt när ström flyter genom det). På strömförsörjningskortet ser NTC-motståndet ut så här.

På bilden nedan kan du se hur en NTC-termistor ser ut. Det kan skilja sig åt i storlek, form och mindre ofta i färg, de vanligaste är gröna, blå och svarta.

Att begränsa startströmmen för elmotorer med en NTC-termistor har blivit utbredd i hushållsapparater på grund av dess enkla implementering. Det är känt att när motorn startas kan den förbruka ström flera gånger och tiotals gånger högre än dess nominella förbrukning, särskilt om motorn startas inte på tomgång utan under belastning.

Funktionsprincipen för ett sådant system:

När termistorn är kall är dess motstånd hög, vi slår på motorn och strömmen i kretsen begränsas av termistorns aktiva motstånd. Gradvis värms detta element upp och dess motstånd sjunker, och motorn går in i driftläge. Termistorn är vald på ett sådant sätt att i varmt tillstånd är motståndet nära noll. På bilden nedan ser du en utbränd termistor på brädet till Zelmer köttkvarn, där denna lösning används.

Nackdelen med denna design är att vid omstart, när termistorn fortfarande är varm, sker ingen strömbegränsning.

Det är inte riktigt den vanliga amatöranvändningen av en termistor för att skydda glödlampor. Diagrammet nedan visar en variant av att begränsa strömstyrkan när sådana lampor är påslagna.

Om en termistor används för att mäta temperatur kallas detta driftsätt för indirekt uppvärmning, d.v.s. den värms upp av en extern värmekälla.

Intressant: termistorer har ingen polaritet, så de kan användas i både DC- och AC-kretsar utan rädsla för polaritetsomkastning.

Märkning

Termistorer kan märkas både med bokstäver och färgkodas i form av cirklar, ringar eller ränder. Samtidigt särskiljs många metoder för bokstavsmärkning - det beror på tillverkaren och typen av ett visst element. Ett av alternativen:

I praktiken, om det används för att begränsa startströmmen, hittas skivtermistorer oftast, som är märkta enligt följande:

5D-20

Där den första siffran anger motstånd vid 25 grader Celsius - 5 ohm, och "20" är diametern, ju större den är, desto mer kraft kan den försvinna. Du ser ett exempel på detta i bilden nedan:

För att dechiffrera färgkodningen kan du använda tabellen nedan.

På grund av överflöd av märkningsalternativ är det möjligt att göra ett misstag vid avkodning, därför är det bättre att leta efter teknisk dokumentation för en specifik komponent på tillverkarens webbplats för avkodningens noggrannhet.

PTC

Grundläggande information

Posistorer har som nämnts en positiv TCR, det vill säga deras motstånd ökar vid uppvärmning. De är gjorda på basis av bariumtitanat (BaTiO₃). Posistorn har en sådan graf över temperatur och motstånd:

Dessutom måste du vara uppmärksam på dess strömspänningsegenskaper:

Driftssättet beror på valet av posistorns arbetspunkt på I - V-karakteristiken, till exempel:

• Den linjära sektionen används för att mäta temperatur;
• Den fallande sektionen används i startreläer, tidsrelä, mäta effekten av EMP på mikrovågsugn, brandlarm och andra saker.

Videon nedan beskriver vad posister är:

Var tillämpas

Tillämpningsområdet för posistorer är tillräckligt brett. De används främst i kretsar för att skydda utrustning och enheter från överhettning eller överbelastning, mindre ofta för temperaturmätning, och även som ett automatiskt stabiliserande värmeelement. Låt oss kort lista exempel på användning:

1. Skydd av elmotorer. Installerad i den främre delen av varje elmotorlindning (för enhastighets trefas 3, för tvåhastighets 6, etc.), PTC-termistorn förhindrar utbränning av lindningen i händelse av en blockerad rotor eller i händelse av ett fel på den forcerade kyl. Hur fungerar detta upplägg? Posistorn används som givare kopplad till en styrenhet med exekutiva reläer, starter och kontaktorer. I händelse av en onormal situation ökar dess motstånd och denna signal överförs till kontrollkroppen, motorn stängs av.
2. För att skydda transformatorlindningarna från överhettning och (eller) överbelastning, installeras PTC-termistorn i serie med primärlindningen.
3. Avmagnetiseringssystem för CRT-TV och bildskärmar. Förresten, den här delen misslyckas ofta och du måste ta itu med det här fallet under reparationer, medan säkringen misslyckas.
4. Värmeelement i limpistoler. I bilar för uppvärmning av insugningskanalen, till exempel, visar bilden nedan värmaren för kanal XX på Pierburg-förgasaren.

Termistorer är en grupp enheter som kan omvandla temperaturen till en elektrisk signal, som läses genom att mäta spänningsfallet eller strömmen i kretsen där den är installerad. Eller så kan de själva vara ett tillsynsorgan, om dess parametrar tillåter det. Enkelheten och tillgängligheten av dessa enheter gör att de kan användas i stor utsträckning både för professionell design av enheter och för radioamatörträning.

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en video som förklarar i detalj vad en termistor är, hur den fungerar och var den används:

Du vet förmodligen inte:

• Online resistorberäkning för LED
• Hur beror motståndet hos en ledare på temperaturen?
• Hur man gör en termostat med egna händer