Терморезистор: пристрій, принцип роботи, призначення, види

При ремонті побутової техніки доводиться стикатися з великою різноманітністю деталей і компонентів. Часто новачки не знають, що таке терморезистор і якими вони бувають. Це напівпровідникові компоненти, опір яких змінюється під впливом температури. Завдяки цим властивостям вони знайшли широкий діапазон застосувань. Починаючи від термометрів, закінчуючи обмежувачами пускового струму. У цій статті ми відповімо на всі ваші запитання простими словами.

Пристрій і види

Терморезистор – це напівпровідниковий прилад, опір якого залежить від його температури. Залежно від типу елемента опір може підвищуватися або падати при нагріванні. Розрізняють два види терморезисторів:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient) – з негативним температурним коефіцієнтом опору (ТКС). Часто їх називають «Термістори».
  • PTC (Positive Temperature Coefficient) – з позитивним ТКС. Їх також називають «позистора».

Важливо! Температурний коефіцієнт електричного опору – це залежність опору від температури. Описує, на скільки Ом або відсотків від номінальної величини змінюється опір елемента при підвищенні його температури на 1 градус Цельсія. Наприклад, у звичайних резисторів позитивний ТКС (при нагріванні опір провідників підвищується).

Терморезистор бувають низькотемпературними (до 170К), середньотемпературних (170-510К) і високотемпературними (900-1300К). Корпус елемента може бути виконаний з пластика, скла, металу або кераміки.

Умовне графічне позначення терморезисторов на схемі нагадує звичайні резистори, а відмінністю є лише те, що вони перекреслені смугою густо вказується буква t.

До речі, так позначаються будь-які резистори, опір яких змінюється під впливом навколишнього середовища, а рід впливають величин і вказується буквою, t – температура.

Основні характеристики:

  • Номінальний опір при 25 градусах Цельсія.
  • Максимальний струм або потужність розсіювання.
  • Інтервал робочих температур.
  • ТКС.

Цікавий факт: Терморезистор винайдений в 1930 році вченим Самюелем Рубеном.

Давайте докладніше розглянемо, як влаштований і для чого потрібен кожен з них.

NTC

Основні відомості

Опір NTC-терморезисторов зменшується при нагріванні, їх ТКС негативний. Залежність опору від температури зображена на графіку нижче.

Тут ви можете переконатися, що при нагріванні опір NTC-терморезистора зменшується.

Такі термістори виготовляють з напівпровідників. Принцип дії полягає в тому, що зі зростанням температури збільшується концентрація носіїв зарядів, електрони переходять в зону провідності. Крім напівпровідників використовуються оксиди перехідних металів.

Зверніть увагу на такий параметр як бета-коефіцієнт. Враховується при використанні терморезистора для вимірювання температури, для усереднення графіка опору від температури і проведення розрахунків за допомогою мікроконтролерів. Бета-рівняння для наближення кривої зміни опору термістора ви бачите нижче.

цікаво: в більшості випадків термістори використовують в діапазоні температур 25-200 градусів Цельсія. Відповідно можуть використовуватися для вимірювань в цих діапазонах, в той час як термопари працюють і при 600 градусах Цельсія.

де використовується

Терморезистори з негативним ТКС часто використовують для обмеження пускових струмів електродвигунів, пускових реле, для захисту від перегріву літієвих акумуляторів і в блоках харчування для зменшення зарядних струмів вхідного фільтра (ємнісного).

На схемі вище наведений приклад використання термистора в блоці живлення. Таке застосування називається прямим нагрівом (коли елемент сам розігрівається при протіканні струму через нього). На платі блоку живлення NTC-резистор виглядає наступним чином.

На малюнку нижче ви бачите, як виглядає NTC-терморезистор. Він може відрізнятися розмірами, формою, а рідше і кольором, найпоширеніший – це зелений, синій і чорний.

Обмеження пускового струму електродвигунів за допомогою NTC-термістора набуло широкого поширення в побутовій техніці завдяки простоті реалізації. Відомо, що під час пуску двигуна він може споживати струм в рази і десятки разів перевищує його номінальне споживання, особливо якщо двигун пускається не в холосту, а під навантаженням.

Принцип роботи такої схеми:

Коли термистор холодний його опір великий, ми включаємо двигун і струм в ланцюзі обмежується активним опором термістора. Поступово відбувається розігрів цього елемента і його опір падає, а двигун виходить на робочий режим. Термістор підбирається таким чином, щоб в гарячому стані опір було наближено до нуля. На фото нижче ви бачите згорілий терморезистор на платі м’ясорубки Zelmer, де і використовується таке рішення.

Недолік цієї конструкції полягає в тому, що при повторному пуску, коли термистор ще не охолов – обмеження струму не відбувається.

Є не зовсім звичне аматорське застосування терморезистора для захисту ламп розжарювання. На схемі нижче зображено варіант обмеження сплеску струму при включенні таких лампочок.

Якщо терморезистор використовується для вимірювання температури – такий режим роботи називають непрямим нагріванням, тобто він нагрівається від зовнішнього джерела тепла.

цікаво: у терморезисторов немає полярності, так що їх можна використовувати як в ланцюгах постійного, так і змінного струму не побоюючись переполюсовкі.

маркування

Терморезистор можуть маркуватися як літерним способом, так і містити кольорове маркування у вигляді кіл, кілець або смуг. При цьому розрізняють безліч способів буквеної маркування – це залежить від виробника і типу конкретного елемента. Один із варіантів:

На практиці, якщо він застосовується для обмеження пускового струму найчастіше зустрічаються дискові термістори, які маркуються так:

5D-20

Де перша цифра позначає опір при 25 градусах Цельсія – 5 Ом, а «20» – діаметр, чим він більший – тим більшу потужність він може розсіяти. Приклад такого ви бачите на малюнку нижче:

Для розшифровки кольорового маркування можна скористатися таблицею, зображеної нижче.

Через велику кількість варіантів маркування можна помилитися в розшифровці, тому для точності розшифровки краще шукати технічну документацію до конкретного компоненту на сайті виробника.

PTC

Основні відомості

Позистора, як було сказано, мають позитивний ТКС, тобто їх опір підвищується при нагріванні. Їх виготовляють на основі титанату барію (BaTiO3). У позистора такий графік температури і опору:

Крім цього потрібно звернути увагу на його вольтамперних характеристику:

Робочий режим залежить від вибору робочої точки позистора на ВАХ, наприклад:

  • Лінійна ділянка використовується для вимірювання температури;
  • Спадна ділянка використовується в пускових реле, реле часу, вимірювання потужності ЕМВ на СВЧ, протипожежної сигналізації та іншого.

На відео нижче розповідається, що таке позистора:

де застосовується

Сфера застосування позисторов досить широка. В основному вони використовуються в схемах захисту обладнання і пристроїв від перегріву або перевантаження, рідше для вимірювання температури, а також в якості автостабілізірующіх нагрівального елементу. Коротко перерахуємо приклади використання:

  1. Захисту електродвигунів. Встановлюються в лобовій частині кожної обмотки електродвигуна (для одношвидкісних трифазних 3, для двошвидкісних 6 і т.д.), PTC-терморезистор запобігає перегорання обмотки в разі заклинювання ротора або при виході з ладу системи примусового охолодження. Як працює ця схема? Позистор використовується в якості датчика, підключеного до пристрою з виконавчими реле, пускателями і контакторами. У разі нештатної ситуації його опір підвищується і цей сигнал передається на керуючий орган, двигун відключається.
  2. Захисту обмоток трансформатора від перегріву і (або) перевантаження, тоді позистор встановлюється послідовно з первинної обмоткою.
  3. Система розмагнічування кінескопів ЕПТ-телевізорів і моніторів. До речі ця деталь часто виходить з ладу і з цим випадком доводиться стикатися при ремонті, характерний при цьому вихід з ладу запобіжника.
  4. Нагрівальний елемент в клейових пістолетах. В автомобілях для прогріву впускного тракту, на приклад на фото нижче зображений підігрівач каналу ХХ карбюратора Pierburg.

Терморезистори – це група пристроїв, здатних перетворити температуру в електричний сигнал, який зчитують за допомогою вимірювання падіння напруги або сили струму в ланцюзі, де він встановлений. Або ж вони самі по собі можуть бути регулюючим органом, якщо це дозволяють зробити його параметри. Простота і доступність цих пристроїв дозволяє їх широко використовувати як для професійного конструювання приладів, так і для радіоаматорського практики.

Наостанок рекомендуємо переглянути відео, на якому детально розповідається, що таке терморезистор, як він працює і де застосовується:

Напевно ви не знаєте:

Ссылка на основную публикацию