Kas ir termistors?

Kas ir termistors?

Termistora definīcija

Termistors (vai termiskais rezisors) tiek definēts kā rezisors, kura elektriskā pretestība būtiski mainās atkarībā no temperatūras izmaiņām.

Termistori darbojas kā pasīva komponente shēmā. Tie ir precīzs, lēts un stabils veids, kā mērīt temperatūru.

Neskatoties uz to, ka termistori nav efektīvi ļoti ekstrēmales temperatūras apstākļos, tie ir iecienīti daudzos lietojumos.

Termistori ir ideāli, ja nepieciešama precīza temperatūras lasījums. Termistora shēmas simbols ir parādīts zemāk:

Termistoru lietojumi

Termistori ir plaši izmantoti dažādos lietojumos. Tie tiek plaši izmantoti kā veids, kā mērīt temperatūru dažādos šķidrumu un gaismā esošajos videos. Daži no visizplatītākajiem termistoru lietojumiem ietver:

• Digitālie termometri (termostati)

• Automobiļu lietojumi (lai mērītu eļļas un dzesēšanas sākuma šķidruma temperatūru automašīnās un kravas automašīnās)

• Mājsaimniecības ierīces (piemēram, mikroviļņu krāsns, ledusskapji un virtuves)

• Shēmas aizsardzība (piemēram, pārmērīga strāvas aizsardzība)

• Pārlādējamie akumulatori (lai nodrošinātu pareizo akumulatora temperatūru)

• Lai mērītu elektriskā materiāla termisko vedamību

• Noderīgi daudzās pamata elektronikas shēmās (piemēram, kā daļa no sākotnējā Arduino starter kit)

• Temperatūras kompensācija (piemēram, lai uzturētu pretestību, lai kompensētu temperatūras izmaiņu efektus citā shēmas daļā)

• Izmantošana Whetstone shēmās

Darbības princips

Termistora darbības princips ir tāds, ka tā pretestība ir atkarīga no tā temperatūras. Mēs varam mērīt termistora pretestību, izmantojot ohmmetru.

Saprotot, kā temperatūras izmaiņas ietekmē termistora pretestību, mēs varam mērīt tā pretestību, lai noteiktu temperatūru.

Cik lielā mērā pretestība mainās, atkarībā no termistora izmantotā materiāla. Attiecība starp termistora temperatūru un pretestību ir nenelineāra. Parastā termistora grafiks ir parādīts zemāk:

Ja mums būtu termistors ar minēto temperatūras grafiku, mēs vienkārši varētu izlīdzināt ohmmetra mērīto pretestību ar temperatūru, kas norādīta grafikā.

Novilkojot horizontālu līniju no pretestības y ass, un novilkojot vertikālu līniju no tās horizontālās līnijas krustojuma ar grafiku, mēs varam tātad izlemt termistora temperatūru.

Termistoru veidi

Ir divi termistoru veidi:

• Negatīvs temperatūras koeficients (NTC) termistors

• Pozitīvs temperatūras koeficients (PTC) termistors

NTC termistors

NTC termistorā pretestība samazinās, kad temperatūra palielinās, un otrādi. Šī inversā attiecība padara NTC termistorus par visizplatītāko tipu.

Attiecība starp pretestību un temperatūru NTC termistorā ir regulēta ar šādu izteiksmi:

• RT ir pretestība temperatūrā T (K)

• R0 ir pretestība temperatūrā T0 (K)

• T0 ir atskaites temperatūra (parasti 25oC)

• β ir konstante, kuras vērtība atkarīga no materiāla raksturlielām. Nominaļā vērtība tiek pieņemta kā 4000.

Ja β vērtība ir augsta, tad rezistora–temperatūras attiecība būs ļoti laba. Augstāka β vērtība nozīmē lielāku pretestības variāciju tādai pašai temperatūras paaugstināšanai – tāpēc jūs esat palielinājuši termistora jūtību (un tāpēc arī precizitāti).

No vienādojuma mēs varam noteikt pretestības temperatūras koeficientu, kas norāda termistora jūtību.

Augšā mēs skaidri redzam, ka αT ir negatīvs zīmes. Šis negatīvais zīme norāda NTC termistora negatīvo pretestības-temperatūras raksturlielus.

Ja β = 4000 K un T = 298 K, tad αT = –0.0045/oK. Tas ir daudz augstāks nekā platīna RTD jūtība. Tas spēs mērīt ļoti mazas temperatūras izmaiņas.

Tomēr, tagad ir pieejami alternatīvi formāti, smagi dētoti termistori (ar augstu cenu), kas ir pozitīvu temperatūras koeficientu.

Vienādojums (1) ir tāds, ka netiek veikta lineāra aproksimācija pat mazā temperatūras diapazonā, un tāpēc termistori ir noteikti nelineārs sensoris.

PTC termistors

PTC termistorā ir pretēja attiecība starp temperatūru un pretestību. Kad temperatūra palielinās, pretestība palielinās.

Un kad temperatūra samazinās, pretestība samazinās. Tāpēc PTC termistorā temperatūra un pretestība ir inversi proporcionālas.

Neskatoties uz to, ka PTC termistori nav tik izplatīti kā NTC termistori, tie bieži tiek izmantoti kā veids, kā aizsargāt shēmu. Līdzīgi kā fūzes funkcijai, PTC termistori var darboties kā strāvas ierobežojošs ierīce.

Kad strāva pāriet cauri ierīcei, tā rada mazu daudzumu rezistīvā siltīšanas. Ja strāva ir pietiekami liela, lai radītu vairāk siltuma, nekā ierīce var zaudēt savā apkārtējā vidē, tad ierīce sasil.

PTC termistorā šī sasilšana arī palielinās tā pretestību. Tas rada pašapstiprinājošu efektu, kas paaugstina pretestību, tādējādi ierobežojot strāvu. Šādā veidā tas darbojas kā strāvas ierobežojoša ierīce – aizsargājot shēmu.

Termistoru raksturlielumi

Attiecība, kas regulē termistoru raksturlielus, ir dota zemāk:

• R1 = termistora pretestība absolūtajā temperatūrā T1[^oK]

• R2 = termistora pretestība temperatūrā T2 [^oK]

• β = konstante, kas atkarīga no transductor materiāla (piemēram, oscilatora transductor)

Mēs redzam, ka temperatūras un pretestības attiecība ir ļoti nelineāra. Parasts NTC termistors parasti rāda negatīvu termisko pretestības temperatūras koeficientu aptuveni 0.05/^oC.

Termistoru izgatavošana

Lai izgatavotu termistoru, divas vai vairākas metāloksīdu pulveri tiek sajaukti ar saistošu, lai veidotu maltīti.

No šīs maltītes tiek veidoti mazi pilieni virs vadu drātzieniem. Sūknēšanai mums jāievieto to sinterēšanas kurpē.