La resistència de qualsevol conductor generalment depèn de la temperatura. La resistència dels metalls augmenta amb la calor. Des del punt de vista de la física, això s'explica per un augment de l'amplitud de les vibracions tèrmiques dels elements de la xarxa cristal·lina i un augment de la resistència al moviment d'un flux d'electrons dirigit. La resistència dels electròlits i dels semiconductors disminueix quan s'escalfa, això s'explica per altres processos.
Contingut
Com funciona el termistor
En molts casos, el fenomen de dependència de la temperatura de la resistència és perjudicial. Per tant, la baixa resistència del filament d'una làmpada incandescent en estat fred provoca un esgotament en el moment de l'encesa. El canvi del valor de la resistència de les resistències fixes durant l'escalfament o el refredament comporta un canvi en els paràmetres del circuit.
Els desenvolupadors estan lluitant amb aquest fenomen, les resistències es produeixen amb un TCR reduït: el coeficient de temperatura de resistència. Aquests articles són més cars del que és habitual. Però hi ha components electrònics en els quals la dependència de la resistència a la temperatura és pronunciada i normalitzada. Aquests elements s'anomenen termistors (resistències tèrmiques) o termistors.
Tipus i dispositiu de termistors
Els termistors es poden dividir en dos grans grups segons la seva resposta als canvis de temperatura:
- si la resistència cau quan s'escalfa, s'anomenen aquests termistors Termistors NTC (amb coeficient de resistència de temperatura negatiu);
- si la resistència augmenta durant l'escalfament, aleshores el termistor té un TCR positiu (característica PTC) - aquests elements també s'anomenen posistors.
El tipus de termistor ve determinat per les propietats dels materials dels quals estan fets els termistors. Quan s'escalfen, els metalls augmenten la resistència, per tant, sobre la seva base (més precisament, sobre la base dels òxids metàl·lics), es produeixen resistències tèrmiques amb un TCR positiu. Els semiconductors tenen una relació inversa, de manera que els elements NTC es fan a partir d'ells. Els elements tèrmicament dependents amb TCR negatiu es poden fabricar teòricament a partir d'electròlits, però aquesta opció és extremadament incòmode a la pràctica. El seu nínxol és la investigació de laboratori.
El disseny dels termistors pot ser diferent. Es produeixen en forma de cilindres, perles, volanderes, etc. amb dues sortides (com resistència convencional). Podeu triar la forma més convenient per a la instal·lació al lloc de treball.
Característiques principals
La característica més important de qualsevol termistor és el seu coeficient de resistència a la temperatura (TCR).Mostra quant canvia la resistència quan s'escalfa o es refreda 1 grau Kelvin.
Encara que el canvi de temperatura, expressat en graus Kelvin, és igual al canvi en graus Celsius, el Kelvin encara s'utilitza en les característiques de la resistència tèrmica. Això es deu a l'ús generalitzat de l'equació de Steinhart-Hart en els càlculs, i inclou la temperatura en K.
El TCR és negatiu per als termistors NTC i positiu per als termistors PTC.
Una altra característica important és la resistència nominal. Aquest és el valor de resistència a 25 °C. Coneixent aquests paràmetres, és fàcil determinar l'aplicabilitat de la resistència tèrmica per a un circuit concret.
A més, per a l'ús de termistors, són importants característiques com ara la tensió de funcionament nominal i màxima. El primer paràmetre determina la tensió a la qual l'element pot funcionar durant molt de temps, i el segon, la tensió per sobre de la qual no es garanteix el rendiment de la resistència tèrmica.
Per als posistors, un paràmetre important és la temperatura de referència: el punt del gràfic de la dependència de la resistència a l'escalfament, en què la característica canvia. Defineix l'àrea de treball de la resistència PTC.
Quan escolliu un termistor, heu de parar atenció al seu rang de temperatura. Fora de la zona especificada pel fabricant, la seva característica no està estandarditzada (això pot provocar errors en el funcionament de l'equip) o el termistor és generalment inoperable allà.
Designació gràfica condicional
Als diagrames, la UGO del termistor pot diferir lleugerament, però el signe principal de la resistència tèrmica és el símbol t al costat del rectangle que simbolitza la resistència.Sense aquest símbol, és impossible determinar de què depèn la resistència; per exemple, les UGO similars tenen varistors (la resistència ve determinada per la tensió aplicada) i altres elements.
De vegades s'aplica una designació addicional a l'UGO, que determina la categoria del termistor:
- NTC per a elements amb TCS negatiu;
- PTC per als posistors.
Aquesta característica de vegades s'indica amb fletxes:
- unidireccional per a PTC;
- multidireccional per a NTC.
La designació de la lletra pot ser diferent: R, RK, TH, etc.
Com comprovar el rendiment del termistor
La primera comprovació del termistor és mesurar la resistència nominal amb un multímetre convencional. Si la mesura es realitza a temperatura ambient, que no és molt diferent de +25 ° C, la resistència mesurada no hauria de diferir significativament de la que s'indica al cas o a la documentació.
Si la temperatura ambient és superior o inferior al valor especificat, s'ha de fer una petita correcció.
Podeu provar de prendre la temperatura característica del termistor: comparar-la amb l'especificada a la documentació o restaurar-la per a un element d'origen desconegut.
Hi ha tres temperatures disponibles per crear amb prou precisió sense instruments de mesura:
- gel de fusió (es pot prendre a la nevera) - uns 0 ° C;
- cos humà - uns 36 ° C;
- aigua bullint - uns 100 ° C.
A partir d'aquests punts, podeu dibuixar una dependència aproximada de la resistència de la temperatura, però per als posistors això pot no funcionar; al gràfic del seu TKS, hi ha àrees on R no està determinada per la temperatura (per sota de la temperatura de referència).Si hi ha un termòmetre, podeu prendre una característica en diversos punts, baixant el termistor a l'aigua i escalfant-lo. Cada 15 ... 20 graus, cal mesurar la resistència i representar el valor al gràfic. Si necessiteu prendre paràmetres per sobre de 100 graus, en comptes d'aigua, podeu utilitzar oli (per exemple, automoció - motor o transmissió).
La figura mostra les dependències típiques de la resistència a la temperatura: una línia sòlida per a PTC, una línia discontínua per a NTC.
On sigui aplicable
L'ús més evident dels termistors és com sensors de temperatura. Tant els termistors NTC com PTC són adequats per a aquest propòsit. Només cal seleccionar un element segons l'àrea de treball i tenir en compte les característiques del termistor del dispositiu de mesura.
Podeu construir un relé tèrmic: quan la resistència (més precisament, la caiguda de tensió a través d'ella) es compara amb un valor determinat i, quan es supera el llindar, la sortida canvia. Aquest dispositiu es pot utilitzar com a dispositiu de control tèrmic o com a detector d'incendis. La creació de mesuradors de temperatura es basa en el fenomen de l'escalfament indirecte, quan el termistor s'escalfa des d'una font externa.
També en el camp de l'ús de resistències tèrmiques, s'utilitza l'escalfament directe: el termistor s'escalfa pel corrent que el travessa. Les resistències NTC es poden utilitzar d'aquesta manera per limitar el corrent, per exemple, quan es carreguen condensadors grans quan s'encenen, així com per limitar el corrent d'arrencada dels motors elèctrics, etc. En estat fred, els elements tèrmicament dependents tenen una gran resistència.Quan el condensador està parcialment carregat (o el motor assoleix la seva velocitat nominal), el termistor tindrà temps per escalfar-se amb el corrent que flueix, la seva resistència caurà i ja no afectarà el funcionament del circuit.
De la mateixa manera, podeu allargar la vida útil d'una làmpada incandescent incorporant-hi un termistor en sèrie. Limitarà el corrent en el moment més difícil: quan s'encén la tensió (és en aquest moment que la majoria de llums fallen). Després de l'escalfament, deixarà d'afectar el llum.
Per contra, els termistors amb una característica positiva s'utilitzen per protegir els motors elèctrics durant el funcionament. Si el corrent al circuit de bobinatge augmenta a causa d'un motor aturat o una càrrega excessiva de l'eix, la resistència PTC s'escalfarà i limitarà aquest corrent.
Els termistors NTC també es poden utilitzar com a compensadors tèrmics per a altres components. Per tant, si s'instal·la un termistor NTC en paral·lel amb la resistència que estableix el mode del transistor i té un TKS positiu, el canvi de temperatura afectarà cada element de manera oposada. Com a resultat, l'efecte de la temperatura es compensa i el punt de funcionament del transistor no es desplaça.
Hi ha dispositius combinats anomenats termistors amb calefacció indirecta. Un element depenent de la temperatura i un escalfador es troben en una carcassa d'aquest element. Hi ha contacte tèrmic entre ells, però estan aïllats galvànicament. Variant el corrent a través de l'escalfador, es pot controlar la resistència.
Els termistors amb diferents característiques s'utilitzen àmpliament en enginyeria. A més de les aplicacions estàndard, el seu àmbit de treball es pot ampliar.Tot està limitat només per la imaginació i les qualificacions del desenvolupador.
Articles semblants:
