De weerstand van elke geleider is over het algemeen afhankelijk van de temperatuur. De weerstand van metalen neemt toe met warmte. Vanuit natuurkundig oogpunt wordt dit verklaard door een toename van de amplitude van thermische trillingen van de elementen van het kristalrooster en een toename van de weerstand tegen beweging van een gerichte elektronenstroom. De weerstand van elektrolyten en halfgeleiders neemt af bij verhitting - dit wordt verklaard door andere processen.
Inhoud
Hoe de thermistor werkt
In veel gevallen is het fenomeen temperatuurafhankelijkheid van weerstand schadelijk. De lage weerstand van de gloeidraad van een gloeilamp in koude toestand veroorzaakt dus een burn-out op het moment van inschakelen. Het wijzigen van de waarde van de weerstand van vaste weerstanden tijdens verwarming of koeling leidt tot een verandering in de parameters van het circuit.
Ontwikkelaars worstelen met dit fenomeen, weerstanden worden geproduceerd met een verminderde TCR - de temperatuurcoëfficiënt van weerstand. Dergelijke artikelen zijn duurder dan normaal. Maar er zijn dergelijke elektronische componenten waarin de afhankelijkheid van weerstand op temperatuur wordt uitgesproken en genormaliseerd. Deze elementen worden thermistors (thermische weerstanden) of thermistoren genoemd.
Typen en apparaat van thermistoren
Thermistors kunnen worden onderverdeeld in twee grote groepen op basis van hun reactie op temperatuurveranderingen:
- als de weerstand daalt bij verwarming, worden dergelijke thermistoren genoemd NTC-thermistors (met negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand);
- als de weerstand tijdens verwarming toeneemt, heeft de thermistor een positieve TCR (PTC-karakteristiek) - dergelijke elementen worden ook wel genoemd positoren.
Het type thermistor wordt bepaald door de eigenschappen van de materialen waaruit de thermistors zijn gemaakt. Bij verhitting verhogen metalen de weerstand, daarom worden op basis daarvan (meer bepaald op basis van metaaloxiden) thermische weerstanden met een positieve TCR geproduceerd. Halfgeleiders hebben een omgekeerde relatie, dus er worden NTC-elementen van gemaakt. Thermisch afhankelijke elementen met negatieve TCR kunnen theoretisch gemaakt worden op basis van elektrolyten, maar deze optie is in de praktijk erg onhandig. Zijn niche is laboratoriumonderzoek.
Het ontwerp van thermistoren kan verschillen. Ze worden geproduceerd in de vorm van cilinders, kralen, ringen, enz. met twee uitgangen (zoals conventionele weerstand:). U kunt de meest geschikte vorm kiezen voor installatie op de werkplek.
Belangrijkste kenmerken
Het belangrijkste kenmerk van elke thermistor is de temperatuurcoëfficiënt van weerstand (TCR).Het laat zien hoeveel de weerstand verandert bij verwarming of koeling met 1 graad Kelvin.
Hoewel de verandering in temperatuur, uitgedrukt in graden Kelvin, gelijk is aan de verandering in graden Celsius, wordt Kelvin nog steeds gebruikt in de kenmerken van thermische weerstand. Dit komt door het wijdverbreide gebruik van de Steinhart-Hart-vergelijking in berekeningen en omvat temperatuur in K.
TCR is negatief voor NTC-thermistors en positief voor PTC-thermistors.
Een ander belangrijk kenmerk is de nominale weerstand. Dit is de weerstandswaarde bij 25°C. Als u deze parameters kent, is het gemakkelijk om de toepasbaarheid van thermische weerstand voor een bepaald circuit te bepalen.
Ook voor het gebruik van thermistoren zijn kenmerken zoals nominale en maximale bedrijfsspanning belangrijk. De eerste parameter bepaalt de spanning waarbij het element lange tijd kan werken, en de tweede - de spanning waarboven de prestatie van de thermische weerstand niet is gegarandeerd.
Voor posistors is een belangrijke parameter de referentietemperatuur - het punt in de grafiek van de afhankelijkheid van weerstand bij verwarming, waarbij de karakteristiek verandert. Het definieert het werkgebied van de PTC-weerstand.
Bij het kiezen van een thermistor moet u letten op het temperatuurbereik. Buiten het door de fabrikant gespecificeerde gebied is de eigenschap niet gestandaardiseerd (dit kan leiden tot fouten in de werking van de apparatuur) of de thermistor werkt daar over het algemeen niet.
Voorwaardelijke grafische aanduiding
Op de diagrammen kan de UGO van de thermistor enigszins verschillen, maar het belangrijkste teken van de thermische weerstand is het symbool t naast de rechthoek die de weerstand symboliseert.Zonder dit symbool is het onmogelijk om te bepalen waar de weerstand van afhangt - vergelijkbare UGO's hebben bijvoorbeeld varistoren (weerstand wordt bepaald door de aangelegde spanning) en andere elementen.
Soms wordt op de UGO een extra aanduiding toegepast, die de categorie van de thermistor bepaalt:
- NTC voor elementen met negatieve TCS;
- PTC voor positoren.
Dit kenmerk wordt soms aangegeven met pijlen:
- unidirectioneel voor PTC;
- multidirectioneel voor NTC.
De letteraanduiding kan verschillen - R, RK, TH, enz.
Hoe de thermistor op prestaties te controleren?
De eerste controle van de thermistor is het meten van de nominale weerstand met een conventionele multimeter. Als de meting wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur, die niet veel verschilt van +25 ° C, dan mag de gemeten weerstand niet significant verschillen van die aangegeven op de behuizing of in de documentatie.
Als de omgevingstemperatuur hoger of lager is dan de opgegeven waarde, moet een kleine correctie worden uitgevoerd.
U kunt proberen de temperatuurkarakteristiek van de thermistor te nemen - om deze te vergelijken met die in de documentatie of om deze te herstellen voor een element van onbekende oorsprong.
Er zijn drie temperaturen beschikbaar om zonder meetinstrumenten met voldoende nauwkeurigheid te creëren:
- smeltend ijs (kan in de koelkast worden ingenomen) - ongeveer 0 ° C;
- menselijk lichaam - ongeveer 36 ° C;
- kokend water - ongeveer 100 ° C.
Uit deze punten kun je een geschatte afhankelijkheid van weerstand van temperatuur trekken, maar voor posistors werkt dit mogelijk niet - in de grafiek van hun TKS zijn er gebieden waar R niet wordt bepaald door temperatuur (onder de referentietemperatuur).Als er een thermometer is, kunt u op verschillende punten een karakteristiek nemen - door de thermistor in water te laten zakken en deze te verwarmen. Elke 15 ... 20 graden is het noodzakelijk om de weerstand te meten en de waarde in de grafiek uit te zetten. Als u parameters van meer dan 100 graden moet nemen, kunt u in plaats van water olie gebruiken (bijvoorbeeld auto-motor of transmissie).
De afbeelding toont typische afhankelijkheid van weerstand van temperatuur - een ononderbroken lijn voor PTC, een stippellijn voor NTC.
Waar van toepassing
Het meest voor de hand liggende gebruik van thermistoren is als: temperatuursensoren. Hiervoor zijn zowel NTC- als PTC-thermistors geschikt. Het is alleen nodig om een element te selecteren op basis van het werkgebied en rekening te houden met de karakteristiek van de thermistor in het meetapparaat.
U kunt een thermisch relais bouwen - wanneer de weerstand (meer precies, de spanningsval erover) wordt vergeleken met een bepaalde waarde, en wanneer de drempel wordt overschreden, schakelt de uitgang. Een dergelijk apparaat kan worden gebruikt als thermisch regelapparaat of als branddetector. Het maken van temperatuurmeters is gebaseerd op het fenomeen van indirecte verwarming - wanneer de thermistor wordt verwarmd door een externe bron.
Ook op het gebied van het gebruik van thermische weerstanden wordt directe verwarming gebruikt - de thermistor wordt verwarmd door de stroom die er doorheen gaat. NTC-weerstanden kunnen op deze manier worden gebruikt om de stroom te beperken - bijvoorbeeld bij het opladen van grote condensatoren wanneer ze zijn ingeschakeld, evenals om de startstroom van elektromotoren te beperken, enz. In koude toestand hebben thermisch afhankelijke elementen een grote weerstand.Wanneer de condensator gedeeltelijk is opgeladen (of de motor zijn nominale snelheid bereikt), heeft de thermistor tijd om op te warmen met de stromende stroom, zal de weerstand dalen en heeft deze geen invloed meer op de werking van het circuit.
Op dezelfde manier kun je de levensduur van een gloeilamp verlengen door er een thermistor mee in serie te zetten. Het zal de stroom op het moeilijkste moment beperken - wanneer de spanning wordt ingeschakeld (het is op dit moment dat de meeste lampen uitvallen). Na het opwarmen zal het de lamp niet langer beïnvloeden.
Integendeel, thermistoren met een positieve karakteristiek worden gebruikt om elektromotoren tijdens bedrijf te beschermen. Als de stroom in het wikkelingscircuit stijgt als gevolg van een afslaande motor of overmatige asbelasting, zal de PTC-weerstand opwarmen en deze stroom beperken.
NTC-thermistors kunnen ook worden gebruikt als thermische compensatoren voor andere componenten. Dus als een NTC-thermistor parallel is geïnstalleerd met de weerstand die de transistormodus instelt en een positieve TKS heeft, dan zal de temperatuurverandering elk element op de tegenovergestelde manier beïnvloeden. Hierdoor wordt het effect van temperatuur gecompenseerd en verschuift het werkpunt van de transistor niet.
Er zijn gecombineerde apparaten die thermistoren worden genoemd met indirecte verwarming. Een temperatuurafhankelijk element en een verwarming bevinden zich in één behuizing van een dergelijk element. Er is thermisch contact tussen hen, maar ze zijn galvanisch geïsoleerd. Door de stroom door de kachel te variëren, kan de weerstand worden geregeld.
Thermistoren met verschillende kenmerken worden veel gebruikt in de techniek. Naast standaardtoepassingen kan hun werkterrein worden uitgebreid.Alles wordt alleen beperkt door de verbeeldingskracht en kwalificaties van de ontwikkelaar.
Vergelijkbare artikelen:
