Τι είναι τα θερμίστορ και για τι χρησιμεύουν

Συσκευή και τύποι

Το θερμίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών της οποίας η αντίσταση εξαρτάται από τη θερμοκρασία του. Ανάλογα με τον τύπο του στοιχείου, η αντίσταση μπορεί να αυξηθεί ή να πέσει όταν θερμαίνεται. Υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορ:

• NTC (Συντελεστής αρνητικής θερμοκρασίας) - με αρνητικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας (TCS). Συχνά ονομάζονται "Θερμίστορ".
• PTC (Συντελεστής Θετικής Θερμοκρασίας) - με θετικό TKS. Ονομάζονται επίσης "Posistors".

Σπουδαίος! Ο συντελεστής θερμοκρασίας της ηλεκτρικής αντίστασης είναι η εξάρτηση της αντίστασης από τη θερμοκρασία. Περιγράφει πόσο Ohm ή τοις εκατό της ονομαστικής τιμής αλλάζει την αντίσταση του στοιχείου με αύξηση της θερμοκρασίας του κατά 1 βαθμό Κελσίου. Για παράδειγμα, συνηθισμένο αντιστάσεις θετικό TKS (όταν θερμαίνεται, αυξάνεται η αντίσταση των αγωγών).

Οι θερμίστορ είναι χαμηλής θερμοκρασίας (έως 170K), μέσης θερμοκρασίας (170-510K) και υψηλής θερμοκρασίας (900-1300K). Το σώμα του στοιχείου μπορεί να είναι κατασκευασμένο από πλαστικό, γυαλί, μέταλλο ή κεραμικό.

Η υπό όρους γραφική ονομασία των θερμίστορ στο διάγραμμα μοιάζει με συνηθισμένες αντιστάσεις και η μόνη διαφορά είναι ότι διαγράφονται από μια λωρίδα και το γράμμα t υποδεικνύεται δίπλα του.

Παρεμπιπτόντως, αυτό είναι το όνομα οποιωνδήποτε αντιστάσεων των οποίων η αντίσταση αλλάζει υπό την επίδραση του περιβάλλοντος και το γένος των ενεργών ποσοτήτων υποδεικνύεται από το γράμμα, t είναι η θερμοκρασία.

Τα κύρια χαρακτηριστικά:

• Ονομαστική αντίσταση στους 25 βαθμούς Κελσίου.
• Μέγιστο ρεύμα ή απαγωγή ρεύματος.
• Το εύρος των θερμοκρασιών λειτουργίας.
• Tks.

Ενδιαφέρον γεγονός: Το θερμίστορ εφευρέθηκε το 1930 από τον επιστήμονα Samuel Ruben.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς λειτουργεί και τι είναι το καθένα από αυτά.

NTC

Βασικές πληροφορίες

Η αντίσταση των θερμίστορ NTC μειώνεται με τη θέρμανση, το TCS τους είναι αρνητικό. Η εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντίστασης φαίνεται στο παρακάτω γράφημα.

Εδώ μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι κατά τη θέρμανση, η αντίσταση του θερμίστορ NTC μειώνεται.

Τέτοιοι θερμίστορ είναι κατασκευασμένοι από ημιαγωγούς. Η αρχή της δράσης είναι ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η συγκέντρωση των φορέων φόρτισης αυξάνεται, τα ηλεκτρόνια περνούν στη ζώνη αγωγιμότητας. Εκτός από τους ημιαγωγούς, χρησιμοποιούνται οξείδια μετάλλων μετάβασης.

Δώστε προσοχή σε μια παράμετρο όπως ο συντελεστής beta.Λαμβάνεται υπόψη κατά τη χρήση ενός θερμίστορ για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, τη μέση τιμή του γραφήματος αντίστασης έναντι της θερμοκρασίας και την εκτέλεση υπολογισμών χρησιμοποιώντας μικροελεγκτές. Η εξίσωση beta για την προσέγγιση της καμπύλης της αλλαγής αντίστασης του θερμίστορ που βλέπετε παρακάτω.

Ενδιαφέρων: Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται στο εύρος θερμοκρασίας 25-200 βαθμούς Κελσίου. Κατά συνέπεια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετρήσεις σε αυτές τις περιοχές, ενώ τα θερμοστοιχεία λειτουργούν στους 600 βαθμούς Κελσίου.

Πού χρησιμοποιείται

Τα αρνητικά θερμίστορ TCS χρησιμοποιούνται συχνά για τον περιορισμό των ρευμάτων έναρξης των ηλεκτρικών κινητήρων, των ρελέ εκκίνησης, για την προστασία των μπαταριών λιθίου από υπερθέρμανση και τροφοδοτικά για τη μείωση των ρευμάτων φόρτισης του φίλτρου εισόδου (χωρητικό).

Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει ένα παράδειγμα χρήσης θερμίστορ σε παροχή ρεύματος. Αυτή η εφαρμογή ονομάζεται άμεση θέρμανση (όταν το ίδιο το στοιχείο θερμαίνεται όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό). Στην πλακέτα τροφοδοσίας, η αντίσταση NTC έχει ως εξής.

Στο παρακάτω σχήμα, βλέπετε την εμφάνιση του θερμίστορ NTC. Μπορεί να διαφέρει σε μέγεθος, σχήμα και λιγότερο συχνά στο χρώμα, τα πιο συνηθισμένα είναι πράσινο, μπλε και μαύρο.

Ο περιορισμός του ρεύματος εκκίνησης των ηλεκτρικών κινητήρων με τη βοήθεια ενός θερμίστορ NTC είναι ευρέως διαδεδομένος στις οικιακές συσκευές λόγω της ευκολίας εφαρμογής. Είναι γνωστό ότι κατά την εκκίνηση του κινητήρα, μπορεί να καταναλώνει ρεύμα πολλές φορές και δεκάδες φορές υψηλότερη από την ονομαστική του κατανάλωση, ειδικά εάν ο κινητήρας εκκινείται όχι σε κατάσταση αδράνειας, αλλά υπό φορτίο.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος:

Όταν το θερμίστορ είναι κρύο, η αντίστασή του είναι υψηλή, ενεργοποιούμε τον κινητήρα και το ρεύμα στο κύκλωμα περιορίζεται από την ενεργή αντίσταση του θερμίστορ. Σταδιακά, αυτό το στοιχείο θερμαίνεται και η αντίστασή του μειώνεται και ο κινητήρας μπαίνει στον τρόπο λειτουργίας. Το θερμίστορ επιλέγεται έτσι ώστε σε θερμή κατάσταση η αντίσταση είναι κοντά στο μηδέν. Στην παρακάτω φωτογραφία, βλέπετε ένα καμμένο θερμίστορ στον πίνακα του μύλου κρέατος Zelmer, όπου χρησιμοποιείται μια τέτοια λύση.

Το μειονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι ότι κατά την επανεκκίνηση, όταν το θερμίστορ δεν έχει κρυώσει ακόμη, δεν υπάρχει περιορισμός ρεύματος.

Υπάρχει μια πολύ οικεία ερασιτεχνική χρήση ενός θερμίστορ για την προστασία των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την επιλογή περιορισμού της τρέχουσας αύξησης όταν ανάβουν τέτοιοι λαμπτήρες.

Εάν ένα θερμίστορ χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, αυτός ο τρόπος λειτουργίας ονομάζεται έμμεση θέρμανση, δηλαδή Θερμαίνεται από εξωτερική πηγή θερμότητας.

Ενδιαφέρων: Τα θερμίστορ δεν έχουν πολικότητα, οπότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε κυκλώματα DC και AC χωρίς φόβο αντιστροφής πολικότητας.

Σήμανση

Τα θερμίστορ μπορούν να επισημανθούν τόσο με αλφαβητικό τρόπο όσο και με χρωματική σήμανση με τη μορφή κύκλων, δακτυλίων ή λωρίδων. Ταυτόχρονα, υπάρχουν πολλοί τρόποι επισήμανσης γραμμάτων - εξαρτάται από τον κατασκευαστή και τον τύπο του συγκεκριμένου στοιχείου. Μία από τις επιλογές:

Στην πράξη, εάν χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος εισόδου, τα πιο συνηθισμένα είναι θερμίστορ δίσκου, τα οποία επισημαίνονται ως εξής:

5D-20

Όπου το πρώτο ψηφίο υποδεικνύει αντίσταση στους 25 βαθμούς Κελσίου - 5 Ohms και "20" - η διάμετρος, όσο μεγαλύτερη είναι - τόσο περισσότερη ισχύ μπορεί να διαλύσει. Βλέπετε ένα παράδειγμα αυτού στο παρακάτω σχήμα:

Για να αποκρυπτογραφήσετε τη σήμανση χρώματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παρακάτω πίνακα.

Λόγω της αφθονίας των επιλογών σήμανσης, μπορείτε να κάνετε λάθος στην αποκωδικοποίηση, επομένως, για ακρίβεια αποκωδικοποίησης, είναι καλύτερο να αναζητήσετε τεχνική τεκμηρίωση για ένα συγκεκριμένο στοιχείο στον ιστότοπο του κατασκευαστή.

PTC

Βασικές πληροφορίες

Οι θετικοί, όπως ειπώθηκε, έχουν θετικό TCS, δηλαδή, η αντίστασή τους αυξάνεται με τη θέρμανση. Παρασκευάζονται με βάση το τιτανικό βάριο (BaTiO₃) Το ποζίστορ έχει ένα τέτοιο γράφημα θερμοκρασίας και αντίστασης:

Επιπλέον, πρέπει να δώσετε προσοχή στο χαρακτηριστικό της τάσης ρεύματος:

Ο τρόπος λειτουργίας εξαρτάται από την επιλογή του σημείου λειτουργίας του ποζίστορ από το χαρακτηριστικό I-V, για παράδειγμα:

• Ένα γραμμικό τμήμα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.
• Το τμήμα κατάντη χρησιμοποιείται σε ρελέ εκκίνησης, ρελέ χρόνου, μέτρηση της ισχύος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε φούρνο μικροκυμάτων, συναγερμό πυρκαγιάς και άλλα πράγματα.

Το παρακάτω βίντεο περιγράφει τι είναι οι θετικοί:

Ανάλογα με την περίπτωση

Το εύρος των πόστερ είναι αρκετά ευρύ. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα προστασίας για εξοπλισμό και συσκευές από υπερθέρμανση ή παραφορτώνω, λιγότερο συχνά για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, καθώς και ως αυτόνομο θερμαντικό στοιχείο. Περιγράψτε εν συντομία παραδείγματα χρήσης:

1. Προστασία κινητήρα. Εγκατεστημένο στο μπροστινό μέρος κάθε περιέλιξης κινητήρα (για μονοφασικό τριφασικό 3, για δύο ταχυτήτων 6 κ.λπ.), το θερμίστορ PTC αποτρέπει την καύση του περιελίγματος σε περίπτωση εμπλοκής του ρότορα ή σε περίπτωση βλάβης του συστήματος αναγκαστικής ψύξης. Πώς λειτουργεί αυτό το κύκλωμα; Το ποζίστορ χρησιμοποιείται ως αισθητήρας συνδεδεμένος σε συσκευή ελέγχου με ρελέ ενεργοποίησης, εκκινητές και επαφές. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, η αντίστασή του αυξάνεται και αυτό το σήμα μεταδίδεται στο κυβερνών σώμα, ο κινητήρας σβήνει.
2. Προστατέψτε τις περιελίξεις του μετασχηματιστή από υπερθέρμανση και (ή) υπερφόρτωση, και στη συνέχεια το ποζίστορ εγκαθίσταται σε σειρά με την κύρια περιέλιξη.
3. Σύστημα απομαγνητισμού των kinescopes για τηλεοράσεις και οθόνες CRT. Παρεμπιπτόντως, αυτό το μέρος συχνά αποτυγχάνει και πρέπει να αντιμετωπίσετε αυτήν την περίπτωση κατά τη διάρκεια της επισκευής, ενώ η αστοχία της ασφάλειας είναι χαρακτηριστική.
4. Στοιχείο θέρμανσης σε πιστόλια κόλλας. Στα αυτοκίνητα για τη θέρμανση του σωλήνα εισαγωγής, για παράδειγμα, η παρακάτω φωτογραφία δείχνει το κανάλι θερμαντήρα XX του καρμπυρατέρ Pierburg.

Οι θερμίστορ είναι μια ομάδα συσκευών που μπορούν να μετατρέψουν τη θερμοκρασία σε ηλεκτρικό σήμα, το οποίο διαβάζεται μετρώντας την πτώση τάσης ή το ρεύμα στο κύκλωμα όπου είναι εγκατεστημένο. Ή οι ίδιοι μπορούν να είναι ρυθμιστικοί φορείς, εάν το επιτρέπουν οι παράμετροι. Η απλότητα και η προσβασιμότητα αυτών των συσκευών τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο για τον επαγγελματικό σχεδιασμό συσκευών όσο και για την πρακτική του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου.

Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα βίντεο που να περιγράφει τι είναι το θερμίστορ, πώς λειτουργεί και πού χρησιμοποιείται:

Σίγουρα δεν ξέρετε:

• Ηλεκτρονικός υπολογισμός της αντίστασης για το LED
• Πώς εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού από τη θερμοκρασία
• Πώς να φτιάξετε έναν θερμοστάτη μόνοι σας