Что такое терморезисторы и для чего они нужны

  • Конструкция и виды
  • NTC
  • Основная информация
  • Куда обращаться
  • Маркировка
  • PTC
  • Основная информация
  • Куда обращаться

Устройство и виды

Термистор — это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может увеличиваться или уменьшаться при нагревании. Терморезисторы бывают двух типов:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient) — с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (TCR). Их часто называют термисторами.
  • PTC (положительный температурный коэффициент) — с положительным TCR. Эти устройства, также называемые «PTC», часто называют «положительными резисторами».

Важно: температурный коэффициент электрического сопротивления — это отношение сопротивления к температуре. Он описывает, на сколько Ом или в процентах от номинального значения изменяется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия. Например, у обычных резисторов ТКС положительный (сопротивление проводников увеличивается при нагревании).

Терморезисторы бывают низкотемпературными (до 170К), среднетемпературными (170-510К) и высокотемпературными (900-1300К). Корпус элемента может быть изготовлен из пластика, стекла, металла или керамики.

Графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обычные резисторы, с той разницей, что они пересекаются линией и рядом с ней появляется буква t.

Кстати, любые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием окружающей среды, маркируются таким образом, а характер нарушенных значений и обозначается буквой, t — температура.

  • Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
  • Максимальный ток или рассеиваемая мощность.
  • Диапазон рабочих температур.
  • TCS.

Интересный факт: термистор был изобретен в 1930 году ученым Сэмюэлем Рубеном.

Рассмотрим подробнее, как устроен каждый из них и для чего они нужны.

Основные сведения

Сопротивление терморезисторов NTC при нагреве уменьшается, их TCS отрицательное. Зависимость сопротивления от температуры представлена ​​на диаграмме ниже.

Здесь вы можете видеть, что сопротивление термистора NTC уменьшается по мере его нагрева.

Эти термисторы изготовлены из полупроводников. Принцип работы заключается в том, что с повышением температуры концентрация носителей заряда увеличивается, электроны переходят в зону проводимости. Помимо полупроводников также используются оксиды переходных металлов.

Обратите внимание на такой параметр, как коэффициент бета. Это учитывается при использовании термистора для измерения температуры, усреднения графика зависимости сопротивления от температуры и выполнения расчетов с использованием микроконтроллеров. Ниже приведено бета-уравнение для аппроксимации кривой сопротивления термистора.

Интересный факт: в большинстве случаев термисторы используются в диапазоне температур 25-200 градусов Цельсия. Следовательно, их можно использовать для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары также работают при 600 градусах Цельсия.

Где используется

Отрицательные TCR часто используются для ограничения пусковых токов двигателей, пусковых реле, для защиты литиевых батарей от перегрева, а также в источниках питания для уменьшения входных (емкостных) зарядных токов фильтров.

На схеме выше показан пример термистора в блоке питания. Это приложение называется прямым нагревом (когда сам элемент нагревается, когда через него протекает ток). На плате блока питания резистор NTC выглядит так.

На фото ниже вы можете увидеть, как выглядит термистор NTC. Он может различаться по размеру, форме и, реже, по цвету, самые распространенные из которых — зеленый, синий и черный.

Ограничение пускового тока электродвигателя термисторами NTC получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации. Известно, что при пуске двигателя он может потреблять токи, во много раз и в несколько десятков раз превышающие его номинальное потребление, особенно если двигатель запускается не на холостом ходу, а под нагрузкой.

Принцип работы такой схемы:

Когда термистор холодный, сопротивление у него высокое, включаем мотор, а ток в цепи ограничивается сопротивлениемактивный термистор. Постепенно этот элемент нагревается, сопротивление уменьшается, и двигатель начинает работать. Термистор подбирается таким образом, чтобы его сопротивление было близко к нулю, когда двигатель горячий. На фото ниже сгоревший термистор на плите мясорубки Zelmer, где использовался этот раствор.

Обратной стороной этой конструкции является отсутствие ограничения по току при перезапуске, когда термистор еще не остыл.

Термистор для защиты ламп накаливания не является типичным любителем. На схеме ниже показан вариант ограничения скачков тока при включении таких лампочек.

Если для измерения температуры используется термистор, этот режим работы называется косвенным нагревом, то есть он нагревается от внешнего источника тепла.

Интересный факт: терморезисторы не имеют полярности, поэтому их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока, не опасаясь переполюсовки.

Маркировка

Терморезисторы могут быть маркированы буквами, а также цветом в виде кружков, колец или полос. Маркировать буквы можно разными способами — это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:

На практике, когда он используется для ограничения пускового тока, дисковые термисторы являются наиболее распространенными и имеют следующую маркировку:

5Д-20

Где первое число — это сопротивление при 25 градусах Цельсия — 5 Ом, а «20» — это диаметр, чем больше — тем большую мощность он может рассеять. Пример этого можно увидеть на фото ниже:

Для того, чтобы расшифровать цветовую маркировку, вы можете воспользоваться таблицей ниже.

Из-за множества вариантов маркировки возможна ошибка декодирования, поэтому для точности лучше поискать техническую документацию на конкретный компонент на сайте производителя.

Основные сведения

Позиционеры, как уже было сказано, имеют положительную ТКС, т.е. их сопротивление увеличивается под воздействием тепла. Изготовлены на основе титаната бария (BaTiO

3

). Позистор имеет график температуры и сопротивления:

Дополнительно следует обратить внимание на его вольт-амперные характеристики:

Рабочий режим зависит от выбора рабочей точки позистора на VAR, например:

  • Линейный график используется для измерения температуры;
  • Нисходящая секция используется для реле отключения, таймеров, измерения мощности СВЧ-электромагнитных помех, пожарной сигнализации и т. Д.

В следующем видео объясняется, что такое позисторы:

Где применяется

Спектр применения позисторов достаточно широк. В основном они используются в цепях защиты оборудования и устройств от перегрева или перегрузки, реже для измерения температуры и в качестве самостабилизирующегося нагревательного элемента. Кратко перечислим примеры применения:

  1. Защита двигателя. Термистор PTC, установленный перед каждой обмоткой двигателя (для трехфазных односкоростных двигателей 3, двухскоростных двигателей 6 и т. Д.), Предотвращает выгорание обмотки в случае заклинивания ротора или принудительного отказа системы охлаждения. Как работает эта схема? Позистор используется как датчик, подключенный к управляющему устройству с исполнительными реле, пускателями и контакторами. В случае срабатывания сигнализации его сопротивление увеличивается, этот сигнал передается на блок управления и двигатель выключается.
  2. Защита обмотки трансформатора от перегрева и / или перегрузки, после чего позистор устанавливается последовательно с первичной обмоткой.
  3. Система размагничивания кинескопов на ЭЛТ для телевизоров и мониторов. Кстати, эта деталь часто выходит из строя и требует ремонта.
  4. Нагревательный элемент в клеевых пистолетах. В автомобилях для обогрева впускной системы например на фото ниже можно увидеть подогреватель канала холостого хода карбюратора Pierburg.

Терморезисторы — это группа устройств, способных преобразовывать температуру в электрический сигнал, который считывается путем измерения падения напряжения или тока в цепи, в которой он установлен. Также они могут быть независимым регулятором, если позволяют их параметры. Простотаа наличие этих устройств позволяет их широкое применение как в разработке профессиональных устройств, так и в радиолюбительской практике.

Напоследок рекомендуем посмотреть видео, в котором подробно рассказывается, что такое термистор, как он работает и где применяется:

Вы, наверное, не знаете: