Для чего нужен термистор: Термистор — электронный компонент, области применения, для чего нужен

Содержание

Термистор — электронный компонент, области применения, для чего нужен

Термистор (терморезистор, temperature-sensitive resistor — eng.) – резистор на основе полупроводника, значительно уменьшающий своё сопротивление при понижении температуры. На основе этих данных можно измерять температуру в понятном для микроконтроллёров виде.

Основным материалом для изготовления термистора (с отрицательным ТКС*) служат поликристаллические оксидные полупроводники (окислы металлов).

Существует также разновидность терморезисторов (с положительным ТКС*) – позисторы. Их получают из титана вкупе с бариевой керамикой и редкоземельными металлами. Значительно увеличивают сопротивление при увеличении температуры

. Основное применение – температурная стабилизация устройств на транзисторах.

Термистор изобретён Самуэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.

Термисторы применяются в микроэлектронике для контроля температур, тяжёлой промышленности, мобильных измерительных устройствах, выполняют функцию защиты импульсных блоков питания от больших зарядных токов конденсаторов & etc.

Очень часто встречаются на компьютерных комплектующих.

Позволяют измерять температуру процессоров, оперативной памяти, видеокарт, систем питания, чипсетов, жёстких дисков и прочих компонентов. Довольно надёжны, хотя не редок заводской брак, когда температура смещена на несколько десятков градусов, либо вообще находится в минусе.

Существуют также термисторы с собственным

встроенным подогревом. Служат для ручного включения подогрева и подачи сигнала с резистора о изменении сопротивления, либо для контроля подачи питания сети (при отключении резистор перестанет нагреваться и изменит сопротивление).

Формы и размеры термисторов могут быть разными (диски, бусинки, цилиндры & etc).

Основными характеристиками полупроводникового термистора являются: ТКС*, диапазон рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния, номинальное сопротивление.

Термисторы (большинство) выносливы к различным температурам, механическим нагрузкам, к износу от времени, а при определённой обработке и к агрессивным химическим средам.

*Температурный Коэффициент Сопротивления

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

 

Термисторы PTC-типа

Термистор относится к термочувствительным защитным устройства встраиваемой тепловой защите электродвигателя. Располагаются в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора) или в обмотках электродвигателя (защита от теплового перегруза).
Термистор — полупроводниковый резистор, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.
Термисторы в основном делятся на два класса:
PTC-типа — полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления;
NTC-типа — полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
Для защиты электродвигателей используются в основном PTC-термисторы (позисторы Positive Temperature Coefficient), обладающие свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута некоторая характеристическая температура (см рис. 1). Применительно к двигателю это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции. Три (для двухобмоточных двигателей — шесть) PTC-термистора соединены последовательно и подключены к входу электронного блока защиты. Блок настроен таким образом, что при превышении суммарного сопротивления цепочки срабатывает контакт выходного реле, управляющий расцепителем автомата или катушкой магнитного пускателя. Термисторная защита предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру двигателя. Это касается прежде всего двигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременным режимом) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.

 

Рис.1 Зависимость сопротивления термистора PTC-типа от температуры PTC — полупроводниковый резистор

 

Недостатком данного вида защиты является то, что с датчиками выпускаются далеко не все типы двигателей. Это особенно касается двигателей отечественного производства. Датчики могут устанавливаться только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого двигателя. Они требуют наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты двигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

 

Характеристики термистора PTC-типа по DIN44081/44082

  

 

Внешний вид термисторов

 

 

Диаграмма РТС термисторов

Вариант применения РТС термисторов

 

Пример цветовой кодировки РТС термисторов в зависимости от температуры

Что представляет собой термистор. Термистор – характеристика и принцип действия. Общая характеристика термистора

Здравствуйте любители электроники, сегодня рассмотрим радиокомпонент, который защищает вашу технику, что такое термистор его применение в электронике.

Этот термин, происходит от двух слов, термический и резистор, относящийся к полупроводникам. Его фишка в изменении своего электрического сопротивления, которая напрямую зависит от температуры.

Устройство термисторов

Все термисторы изготавливаются из материалов, у которых высокий температурный коэффициент сопротивления, популярный и пресловутый (ткс). Этот коэффициент намного, в несколько раз выше, чем у остальных металлов.

Изготавливаются термисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом, PTC и NTC соответственно. Вот отличная подсказка при нахождении этого прибора на плате, устанавливаются они в цепях питания электроники.

Где применяются, как работает термистор

Нашли широкое применение в электротехнике, особенно там, где весьма важен, особый контроль над температурным режимом. Очень важно их наличие в дорогостоящем оборудовании, компьютерной и промышленной технике.

Применяются для эффективного ограничения пускового тока, он и ограничивается термистором. Он изменяет своё сопротивление в зависимости от силы проходящего через него тока, по причине нагрева прибора.

Огромный плюс компонента, это способность восстанавливаться, через малое время при остывании.

Как можно проверить термистор мультиметром

Что такое термисторы и где они применяются, стало немного понятнее, продолжим изучать тему с его проверки.

Необходимо усвоить важное правило касающегося любого ремонта электроники, внешний, визуальный осмотр. Выискиваем следы перегрева, потемнение, просто изменение цвета, отколовшиеся частички корпуса, не оторвался ли, контактный вывод.

Тестер как обычно, включаем и производим замеры в режиме сопротивления. Подключаем к выводам термического резистора, при его исправном состоянии увидим сопротивление, указанное на корпусе.

Берем в руки зажигалку или паяльник, думаю, он у многих на столе живёт. Начинаем медленно нагрев, и наблюдаем на изменение сопротивления на приборе. При исправном термисторе, сопротивление должно снижаться, а поле некоторого времени, восстановиться.

Маркировка у термисторов различная, всё зависит от фирмы производителя, этому вопросу отдельную статью. В данном тексте, мы рассматриваем тему, что такое термистор и его применение в электроники.

Термодатчик относится к числу наиболее часто используемых устройств. Его основное предназначение заключается в том, чтобы воспринимать температуру и преобразовывать ее в сигнал. Существует много разных типов датчиков. Наиболее распространенными из них являются термопара и терморезистор.

Виды

Обнаружение и измерение температуры – очень важная деятельность, имеет множество применений: от простого домохозяйства до промышленного. Термодатчик – это устройство, которое собирает данные о температуре и отображает их в понятном для человека формате. Рынок температурного зондирования демонстрирует непрерывный рост из-за его потребности в исследованиях и разработках в полупроводниковой и химической промышленностях.

Термодатчики в основном бывают двух типов:

  • Контактные. Это термопары, заполненные системные термометры, термодатчики и биметаллические термометры;
  • Бесконтактные датчики. Это инфракрасные устройства, имеют широкие возможности в секторе обороны из-за их способности обнаруживать тепловую мощность излучения оптических и инфракрасных лучей, излучаемых жидкостями и газами.

Термопара (биметаллическое устройство) состоит из двух разных видов проводов (или даже скрученных) вместе. Принцип действия термопары основан на том, что скорости, с которыми расширяются два металла, между собой отличаются. Один металл расширяется больше, чем другой, и начинает изгибаться вокруг металла, который не расширяется.

Терморезистор – это своего рода резистор, сопротивление которого определяется его температурой. Последний обычно используют до 100 ° C, тогда как термопара предназначена для более высоких температур и не так точна. Схемы с использованием термопар обеспечивают милливольтные выходы, в то время как термисторные схемы – высокое выходное напряжение.

Важно! Основное достоинство терморезисторов заключается в том, что они дешевле термопар. Их можно купить буквально за гроши, и они просты в использовании.

Принцип действия

Терморезисторы обычно чувствительны и имеют разное термосопротивление. В ненагретом проводнике атомы, составляющие материал, имеют тенденцию располагаться в правильном порядке, образуя длинные ряды. При нагревании полупроводника увеличивается количество активных носителей заряда. Чем больше доступных носителей заряда, тем большей проводимостью обладает материал.

Кривая сопротивления и температуры всегда показывает нелинейную характеристику. Терморезистор лучше всего работает в температурном диапазоне от -90 до 130 градусов по Цельсию.

Важно! Принцип работы терморезистора основан на базовой корреляции между металлами и температурой. Они изготавливаются из полупроводниковых соединений, таких как сульфиды, оксиды, силикаты, никель, марганец, железо, медь и т. д., могут ощущать даже небольшое температурное изменение.

Электрон, подталкиваемый приложенным электрическим полем, может перемещаться на относительно большие расстояния до столкновения с атомом. Столкновение замедляет его перемещение, поэтому электрическое «сопротивление» будет снижаться. При более высокой температуре атомы больше смещаются, и когда конкретный атом несколько отклоняется от своего обычного «припаркованного» положения, он, скорее всего, столкнется с проходящим электроном. Это «замедление» проявляется в виде увеличения электрического сопротивления.

Для информации. Когда материал охлаждается, электроны оседают на самые низкие валентные оболочки, становятся невозбужденными и, соответственно, меньше двигаются. При этом сопротивление движению электронов от одного потенциала к другому падает. По мере увеличения температуры металла сопротивление металла потоку электронов увеличивается.

Особенности конструкций

По своей природе терморезисторы являются аналоговыми и делятся на два вида:

  • металлические (позисторы),
  • полупроводниковые (термисторы).

Позисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к этим устройствам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен обладать высоким ТКС.

Для таких требований подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Практически широко применяются медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное применение, не более 180 градусов.

Позисторы PTC предназначены для ограничения тока при нагревании от более высокой рассеиваемой мощности. Поэтому их размещают последовательно в цепь переменного тока, чтобы уменьшить ток. Они (буквально любой из них) становятся горячими от слишком большого тока. Эти приспособления используют в устройстве защиты цепи, таком как предохранитель, в качестве таймера в схеме размагничивания катушек ЭЛТ-мониторов.

Для информации. Что такое позистор? Прибор, электрическое сопротивление которого растет в зависимости от его температуры, называется позистором (PTC).

Термисторы

Устройство с отрицательным температурным коэффициентом (это когда, чем выше температура, тем ниже сопротивление) называется терморезистором NTC.

Для информации. Все полупроводники имеют меняющееся сопротивление по мере увеличения или уменьшения температуры. В этом проявляется их сверхчувствительность.

Термисторы NTC широко используются в качестве ограничителей пускового тока, самонастраивающихся сверхтоковых защит и саморегулируемых нагревательных элементов. Обычно эти приборы устанавливаются параллельно в цепь переменного тока.

Их можно встретить повсюду: в автомобилях, самолетах, кондиционерах, компьютерах, медицинском оборудовании, инкубаторах, фенах, электрических розетках, цифровых термостатах, переносных обогревателях, холодильниках, печах, плитах и других всевозможных приборах.

Термистор используется в мостовых цепях.

Технические характеристики

Терморезисторы используют в батареях зарядки. Их основными характеристиками являются:

  1. Высокая чувствительность, температурный коэффициент сопротивления в 10-100 раз больше, чем у металла;
  2. Широкий диапазон рабочих температур;
  3. Малый размер;
  4. Простота использования, значение сопротивления может быть выбрано между 0,1 ~ 100 кОм;
  5. Хорошая стабильность;
  6. Сильная перегрузка.

Качество прибора измеряется с точки зрения стандартных характеристик, таких как время отклика, точность, неприхотливость при изменениях других физических факторов окружающей среды. Срок службы и диапазон измерений – это еще несколько важных характеристик, которые необходимо учитывать при рассмотрении использования.

Область применения

Термисторы не очень дорогостоящие и могут быть легко доступны. Они обеспечивают быстрый ответ и надежны в использовании. Ниже приведены примеры применения устройств.

Термодатчик воздуха

Автомобильный термодатчик – это и есть терморезистор NTC, который сам по себе является очень точным при правильной калибровке. Прибор обычно расположен за решеткой или бампером автомобиля и должен быть очень точным, так как используется для определения точки отключения автоматических систем климат-контроля. Последние регулируются с шагом в 1 градус.

Автомобильный термодатчик

Терморезистор встраивается в обмотку двигателя. Обычно этот датчик подключается к реле температуры (контроллеру) для обеспечения «Автоматической температурной защиты». Когда температура двигателя превышает заданное значение, установленное в реле, двигатель автоматически выключается. Для менее критического применения он используется для срабатывания сигнализации о температурном превышении с индикацией.

Датчик пожара

Можно сделать свое собственное противопожарное устройство. Собрать схему из термистора или биметаллических полосок, позаимствованных из пускателя. Тем самым можно вызвать тревогу, основанную на действии самодельного термодатчика.

В электронике всегда приходится что-то измерять, например, температуру. С этой задачей лучше всего справляется терморезистор – электронный компонент на основе полупроводников. Прибор обнаруживает изменение физического количества и преобразуется в электрическое количество. Они являются своего рода мерой растущего сопротивления выходного сигнала. Существует две разновидности приборов: у позисторов с ростом температуры растет и сопротивление, а у термисторов оно наоборот падает. Это противоположные по действию и одинаковые по принципу работы элементы.

Видео

Часто в различных источниках питания возникает задача ограничить стартовый бросок тока при включении. Причины могут быть разные – быстрый износ контактов реле или выключателей, сокращение срока службы конденсаторов фильтра итд. Такая задача недавно возникла и у меня. В компьютере я использую неплохой серверный блок питания, но за счет неудачной реализации секции дежурного режима, происходит сильный ее перегрев при отключении основного питания. Из-за этой проблемы уже 2 раза пришлось ремонтировать плату дежурного режима и менять часть электролитов, находящихся рядом с ней. Решение было простое – выключать блок питания из розетки. Но оно имело ряд минусов – при включении происходил сильный бросок тока через высоковольтный конденсатор, что могло вывести его из строя, кроме того, уже через 2 недели начала обгорать вилка питания блока. Решено было сделать ограничитель бросков тока. Параллельно с этой задачей, у меня была подобная задача и для мощных аудио усилителей. Проблемы в усилителях те же самые – обгорание контактов выключателя, бросок тока через диоды моста и электролиты фильтра. В интернете можно найти достаточно много схем ограничителей бросков тока. Но для конкретной задачи они могут иметь ряд недостатков – необходимость пересчета элементов схемы для нужного тока; для мощных потребителей – подбор силовых элементов, обеспечивающих необходимые параметры для расчетной выделяемой мощности. Кроме того, иногда нужно обеспечить минимальный стартовый ток для подключаемого устройства, из-за чего сложность такой схемы возрастает. Для решения этой задачи есть простое и надежное решение – термисторы.

Рис.1 Термистор

Термистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого резко изменяется при нагреве. Для наших целей нужны термисторы с отрицательным температурным коэффициентом – NTC термисторы. При протекании тока через NTC термистор он нагревается и его сопротивление падает.


Рис.2 ТКС термистора

Нас интересуют следующие параметры термистора:

    Сопротивление при 25˚С

    Максимальный установившийся ток

Оба параметра есть в документации на конкретные термисторы. По первому параметру мы можем определить минимальный ток, который пройдет через сопротивление нагрузки при подключении ее через термистор. Второй параметр определяется максимальной рассеиваемой мощностью термистора и мощность нагрузки должна быть такой, что бы средний ток через термистор не превысил это значение. Для надежной работы термистора нужно брать значение этого тока меньшее на 20 процентов от параметра, указанного в документации. Казалось бы, что проще – подобрать нужный термистор и собрать устройство. Но нужно учитывать некоторые моменты:

  1. Термистор достаточно долго остывает. Если выключить устройство и сразу включить опять, то термистор будет иметь низкое сопротивление и не выполнит свою защитную функцию.
  2. Нельзя соединять термисторы параллельно для увеличения тока – из-за разброса параметров ток через них будет сильно различаться. Но вполне можно соединять нужное к-во термисторов последовательно.
  3. При работе происходит сильный нагрев термистора. Греются также элементы рядом с ним.
  4. Максимальный установившийся ток через термистор должен ограничиваться его максимальной мощностью. Этот параметр указан в документации. Но если термистор используется для ограничения коротких бросков тока (например, при первоначальном включении блока питания и зарядке конденсатора фильтра), то импульсный ток может быть больше. Тогда выбор термистора ограничен его максимальной импульсной мощностью.

Энергия заряженного конденсатора определяется формулой:

E = (C*Vpeak²)/2

где E – энергия в джоулях, C – емкость конденсатора фильтра, Vpeak – максимальное напряжение, до которого зарядится конденсатор фильтра (для наших сетей можно взять значение 250В*√2 = 353В).

Если в документации указана максимальная импульсная мощность, то исходя из этого параметра можно подобрать термистор. Но, как правило, этот параметр не указан. Тогда максимальную емкость, которую безопасно можно зарядить термистором, можно прикинуть по уже рассчитанным таблицам для термисторов стандартных серий.

Я взял таблицу с параметрами термисторов NTC фирмы Joyin. В таблице указаны:

Rном — номинальное сопротивление термистора при температуре 25°С

Iмакс — максимальный ток через термистор (максимальный установившийся ток)

Смакс — максимальная емкость в тестовой схеме, которую разряжают на термистор без его повреждения (тестовое напряжение 350v)

Как проводится тестовое испытание, можно посмотреть на седьмой странице.

Несколько слов о параметре Смакс – в документации показано, что в тестовой схеме конденсатор разряжается через термистор и ограничительный резистор, на котором выделяется дополнительная энергия. Поэтому максимальная безопасная емкость, которую сможет зарядить термистор без такого сопротивления, будет меньше. Я поискал информацию в зарубежных тематических форумах и посмотрел типовые схемы с ограничителями в виде термисторов, на которые приведены данные. Исходя из этой информации, можно взять коэффициент для Смакс в реальной схеме 0.65, на который умножить данные из таблицы.

Наименование

Rном,

Iмакс,

Смакс,

д иаметр 8мм

диаметр 10мм

диаметр 13мм

диаметр 15мм

диаметр 20мм

Таблица параметров NTC термисторов фирмы Joyin

Соединяя несколько одинаковых NTC термисторов последовательно, мы уменьшаем требования к максимальной импульсной энергии каждого из них.

Приведу пример. Например, нам необходимо подобрать термистор для включения блока питания компьютера. Максимальная мощность потребления компьютера – 700 ватт. Мы хотим ограничить стартовый ток величиной 2-2.5А. В блоке питания установлен конденсатор фильтра 470мкФ.

Считаем действующее значение тока:

I = 700Вт/220В = 3.18А

Как писал выше, для надежной работы термистора, выберем максимальный установившийся ток из документации на 20% больше этой величины.

Iмакс = 3.8А

Считаем нужное сопротивление термистора для стартового тока 2.5А

R = (220В*√2)/2.5А = 124 Ом

Из таблицы находим нужные термисторы. 6 штук последовательно включенных термисторов JNR15S200L подходят нам по Iмакс , общему сопротивлению. Максимальная емкость, которую они могут зарядить будет равна 680мкФ*6*0.65=2652мкФ, что даже больше, чем нам нужно. Естественно, при понижении Vpeak , понижаются и требования к максимальной импульсной мощности термистора. Зависимость у нас от квадрата напряжения.

И последний вопрос по поводу выбора термисторов. Что, если мы подобрали необходимые по максимальной импульсной мощности термисторы, но они нам не подходят по Iмакс (постоянная нагрузка для них слишком велика), либо в самом устройстве нам не нужен источник постоянного нагрева? Для этого мы применим простое решение – добавим в схему еще один выключатель параллельно термистору, который включим после зарядки конденсатора. Что я и сделал в своем ограничителе. В моем случае параметры такие – максимальная мощность потребления компьютера 400вт, ограничение стартового тока – 3.5А, конденсатор фильтра 470мкФ. Я взял 6 штук термисторов 15d11 (15 ом). Схема приведена ниже.


Рис. 3 Схема ограничителя

Пояснения по схеме. SA1 отключает фазовый провод. Светодиод VD2 служит для индикации работы ограничителя. Конденсатор C1 сглаживает пульсации и светодиод не мерцает с частотой сети. Если он вам не нужен, то уберите из схемы C1, VD6, VD1 и просто соедините параллельно светодиод и диод по аналогии элементов VD4, VD5. Для индикации процесса зарядки конденсатора, параллельно термисторам включен светодиод VD4. В моем случае при зарядке конденсатора блока питания компьютера, весь процесс занимает менее секунды. Итак, собираем.


Рис.4 Набор для сборки

Индикацию питания я собрал непосредственно в крышке от выключателя, выкинув из нее китайскую лампу накаливания, которая бы прослужила недолго.


Рис. 5 Индикация питания


Рис.6 Блок термисторов


Рис. 7 Собранный ограничитель

На этом можно было бы закончить, если бы через неделю работы не вышли из строя все термисторы. Выглядело это так.


Рис. 8 Выход из строя NTC термисторов

Несмотря на то, что запас по допустимой величине емкости был очень большой – 330мкФ*6*0.65=1287мкФ.

Термисторы брал в одной известной фирме, причем разных номиналов – все брак. Производитель неизвестен. Либо китайцы заливают в большие корпуса термисторы меньших диаметров, либо качество материалов очень плохое. В итоге купил даже меньшего диаметра — SCK 152 8мм. То же Китай, но уже фирменные. По нашей таблице допустимая емкость 100мкФ*6*0.65=390мкФ, что даже немного меньше, чем нужно. Тем не менее, все работает отлично.

Полупроводниковые термосопротивления. Термисторы. Терморезисторы. Принцип действия и характеристики

Основы работы полупроводниковых терморезисторов, их типы, технические характеристики, график температурной зависимости сопротивления.

Значительная зависимость сопротивления полупроводников от температуры позволила сконструировать чувствительные терморезисторы (термисторы, термосопротивления), представляющие собой объемные полупроводниковые сопротивления с большим температурным коэффициентом сопротивления. В зависимости от назначений терморезисторы изготовляются из веществ с различным значением удельного сопротивления. Для изготовления терморезисторов могут применяться полупроводники как с электронным, так и с дырочным механизмом проводимости и беспримесные вещества. Основными параметрами вещества терморезистора, определяющими его качество, являются: величина температурного коэффициента, химическая стабильность и температура плавления.

Большинство типов термисторов надежно работает лишь в определенных температурных пределах. Всякий перегрев свыше нормы пагубно действует на терморезистор (термосопротивление), а иногда даже может привести к его гибели.

Для предохранения от вредного влияния окружающей среды, и в первую очередь кислорода воздуха, терморезисторы иногда помещаются в баллон, наполненный инертным газом.

Конструкция терморезистора весьма несложна. Кусочку полупроводника придается форма нити, бруска, прямоугольной пластинки, шарика или какая-нибудь иная форма. На противоположных частях терморезистора вмонтированы два вывода. Величина омического сопротивления термистора, как правило, заметно больше величин сопротивлений других элементов схемы и, что самое главное, резко зависит от температуры. Поэтому когда в схеме течет ток, его величина в основном определяется величиной омического сопротивления термистора или в конечном счете его температурой. С повышением температуры термистора ток в схеме увеличивается, и, наоборот, с понижением температуры ток уменьшается.

Нагрев термостата может осуществляться передачей тепла от окружающей среды, выделением тепла в самом термисторе при прохождении через него электрического тока или, наконец, при помощи специальных подогревных обмоток. Способ нагрева терморезистора непосредственным образом связан с его практическим использованием.

Сопротивление термистора с изменением температуры может изменяться на три порядка, т. е. в 1000 раз. Это характерно для термисторов, изготовленных из плохо проводящих материалов. В случае хорошо проводящих веществ отношение находится в пределах десяти.

Всякий терморезистор обладает тепловой инерционностью, которая в одних случаях играет положительную роль, в других — либо не имеет практически никакого значения, либо отрицательно сказывается и ограничивает пределы использования терморезисторов. Тепловая инерция проявляется в том, что термистор, подвергающийся нагреву, не сразу принимает температуру нагревателя, а лишь через некоторое время. Характеристикой тепловой инерции терморезистора может служить так называемая постоянная времени τ . Постоянная времени численно равна тому количеству времени, в течение которого термистор, ранее находившийся при 0° С, а затем перенесенный в среду с температурой 100° С, уменьшит свое сопротивление на 63%.

Для большинства полупроводниковых терморезисторов зависимость сопротивления от температуры имеет нелинейный характер (рис.1, А). Тепловая инерция терморезистора мало отличается от инерции ртутного термометра.

При нормальном режиме эксплуатации параметры терморезисторов с течением времени меняются мало, а поэтому срок их службы достаточно велик и в зависимости от марки терморезистора колеблется в интервале, верхний предел которого исчисляется несколькими годами.

Рассмотрим для примера кратко три типа терморезисторов (термосопротивления): ММТ-1, ММТ-4 и ММТ-5.

На рис.1(В) показаны принципиальное устройство и конструкции этих терморезисторов. Терморезистор ММТ-1 покрыт снаружи эмалевой краской и предназначен для работы в сухих помещениях; терморезисторы ММТ-4 и ММТ-5 смонтированы в металлических капсулах и герметизированы. Поэтому они не подвержены вредному влиянию окружающей среды, предназначены для работы в условиях любой влажности и даже могут находиться в жидкостях (не действующих на корпус терморезисторов)

Омическое сопротивление терморезисторов находится в диапазоне от 1000 — 200000 ом при температуре 20° С, а температурный коэффициент α около 3% на 1°С. На рис.2 изображена кривая, показывающая в процентах изменение омического сопротивления термистора в зависимости от его температуры. На этом графике за начальное значение принято сопротивление при 20° С.

Описываемые типы терморезисторов рассчитаны на работу в температурном интервале от -100 до + 120° С. Перегрев их недопустим.

Термосопротивления (термисторы, терморезисторы) упомянутых типов весьма стабильны, т. е. сохраняют практически неизменным свое «холодное» сопротивление, величина которого определяется при 20° С в течение весьма длительного времени. Высокая стабильность терморезисторов типа ММТ определяет их большой срок службы, который, как указано в паспорте, в нормальном режиме их работы практически безграничен. Термосопротивления (термисторы, терморезисторы) типа ММТ обладают хорошей механической прочностью.

На рисунках: конструкции некоторых термисторов, характерная температурная зависимость сопротивления термистора.

Слово «термистор» понятно само по себе: ТЕРМический резИСТОР – устройство, сопротивление которого изменяется с температурой.

Термисторы являются в значительной степени нелинейными приборами и зачастую имеют параметры с большим разбросом. Именно поэтому многие, даже опытные инженеры и разработчики схем испытывают неудобства при работе с этими приборами. Однако, познакомившись поближе с этими устройствами, можно видеть, что термисторы на самом деле являются вполне простыми устройствами.

Вначале необходимо сказать, что не все устройства, изменяющие сопротивление с температурой, называются термисторами. Например, резистивные термометры , которые изготавливаются из маленьких катушек витой проволоки или из напыленных металлических плёнок. Хотя их параметры зависят от температуры, однако, они работают не так, как термисторы. Обычно термин «термистор» применяется по отношению к чувствительным к температуре полупроводниковым устройствам.

Имеется два основных класса термисторов: с отрицательным ТКС (температурным коэффициентом сопротивления) и с положительным ТКС.

Существуют два принципиально различных типа выпускаемых термисторов с положительным ТКС. Одни изготавливаются подобно термисторам с отрицательным ТКС, другие же делаются из кремния. Термисторы с положительным ТКС будут описаны кратко, а основное внимание будет уделено боле распространенным термисторам с отрицательным ТКС. Таким образом, если отсутствуют особые указания, то речь будет идти о термисторах с отрицательным ТКС.

Термисторы с отрицательным ТКС являются высокочувствительными, нелинейными устройствами с узким диапазоном, сопротивление которых уменьшается при увеличении температуры. На рис.1 изображена кривая, показывающая изменение сопротивления в зависимости от температуры и представляющая собой типовую температурную зависимость сопротивления. Чувствительность – приблизительно 4-5 %/ о С. Имеется большой диапазон номиналов сопротивлений, и изменение сопротивления может достигать многих ом и даже килоом на градус.

R R o

Рис.1 Термисторы с отрицательным ТКС очень чувствительны и в значительной

Степени нелинейны. R о может быть в омах, килоомах или мегоомах:

1-отношение сопротивлений R/R о; 2- температура в о С

По существу термисторы представляют собой полупроводниковую керамику. Они изготавливаются на основе порошков окислов металлов (обычно окислов никеля и марганца), иногда с добавкой небольшого количества других окислов. Порошкообразные окислы смешиваются с водой и различными связующими веществами для получения жидкого теста, которому придаётся необходимая форма и которое обжигается при температурах свыше 1000 о С.

Приваривается проводящее металлическое покрытие (обычно серебряное), и подсоединяются выводы. Законченный термистор обычно покрывается эпоксидной смолой или стеклом или заключается в какой-нибудь другой корпус.

Из рис. 2 можно видеть, что имеется множество типов термисторов.

Термисторы имеют вид дисков и шайб диаметром от 2.5 до приблизительно 25.5 мм, форму стержней различных размеров.

Некоторые термисторы сначала изготавливаются в виде больших пластин, а затем режутся на квадраты. Очень маленькие бусинковые термисторы изготавливаются путем непосредственного обжигания капли теста на двух выводах из тугоплавкого титанового сплава с последующим опусканием термистора в стекло с целью получения покрытия.

Типовые параметры

Говорить «типовые параметры» — не совсем правильно, так как для термисторов существует лишь несколько типовых параметров. Для множества термисторов различных типов, размеров, форм, номиналов и допусков существует такое же большое количество технических условий. Более того, зачастую термисторы, выпускаемые различными изготовителями, не являются взаимозаменяемыми.

Можно приобрести термисторы с сопротивлениями (при 25 o С — температуры, при которой обычно определяется сопротивление термистора) от одного ома до десяти мегоом и более. Сопротивление зависит от размера и формы термистора, однако, для каждого определённого типа номиналы сопротивления могут отличаться на 5-6 порядков, что достигается путём простого изменения оксидной смеси. При замене смеси также и изменяется и вид температурной зависимости сопротивления (R-T кривая) и меняется стабильность при высоких температурах. К счастью термисторы с высоким сопротивлением, достаточным для того, чтобы использовать их при высоких температурах, также обладают, как правило, большей стабильностью.

Недорогие термисторы обычно имеют довольно большие допуски параметров. Например, допустимые значения сопротивлений при 25 о С изменяются в диапазоне от ± 20% до ± 5%. При более высоких или низких температурах разброс параметров еще больше увеличивается. Для типового термистора, имеющего чувствительность 4% на градус Цельсия, соответствующие допуски измеряемой температуры меняются приблизительно от ± 5 о до ± 1,25 о С при 25 о С. Высокоточные термисторы будут рассматриваться в данной статье ниже.

Ранее было сказано, что термисторы являются устройствами с узким диапазоном. Это необходимо пояснить: большинство термисторов работает в диапазоне от –80 о С до 150 о С, и имеются приборы (как правило, со стеклянным покрытием), которые работают при 400 о С и больших температурах. Однако для практических целей большая чувствительность термисторов ограничивает их полезный температурный диапазон. Сопротивление типового термистора может изменяться в 10000 или 20000 раз при температурах от –80 о С до +150 о С. Можно представить себе трудности при проектировании схемы, которая обеспечивала бы точность измерений на обоих концах этого диапазона (если не используется переключение диапазонов). Сопротивление термистора, номинальное при нуле градусов, не превысит значения нескольких ом при

В большинстве термисторов для внутреннего подсоединения выводов используется пайка. Очевидно, что такой термистор нельзя использовать для измерения температур, превышающих температуру плавления припоя. Даже без пайки, эпоксидное покрытие термисторов сохраняется лишь при температуре не более 200 о С. Для более высоких температур необходимо использовать термисторы со стеклянным покрытием, имеющие приваренные или вплавленные выводы.

Требования к стабильности также ограничивают применение термисторов при высоких температурах. Структура термисторов начинает изменяться при воздействии высоких температур, и скорость и характер изменения в значительной степени определяются оксидной смесью и способом изготовления термистора. Некоторый дрейф термисторов с эпоксидным покрытием начинается при температурах свыше 100 о С или около того. Если такой термистор непрерывно работает при 150 о С, то дрейф может измеряться несколькими градусами за год. Низкоомные термисторы (к примеру, не более 1000 Ом при 25 о С) зачастую ещё хуже – их дрейф может быть замечен при работе приблизительно при 70 о С. А при 100 о С они становятся ненадёжными.

Недорогие устройства с большими допусками изготавливаются с меньшим вниманием к деталям и могут дать даже худшие результаты. С другой стороны, некоторые правильно разработанные термисторы со стеклянным покрытием имеют прекрасную стабильность даже при более высоких температурах. Бусинковые термисторы со стеклянным покрытием обладают очень хорошей стабильностью, так же, как и недавно появившиеся дисковые термисторы со стеклянным покрытием. Следует помнить, что дрейф зависит как от температуры, так и от времени. Так, например, обычно можно использовать термистор с эпоксидным покрытием при кратковременном нагреве до 150 о С без значительного дрейфа.

При использовании термисторов необходимо учитывать номинальное значение постоянной рассеиваемой мощности . Например, небольшой термистор с эпоксидным покрытием имеет постоянную рассеивания, равную одному милливатту на градус Цельсия в неподвижном воздухе. Другими словами один милливатт мощности в термисторе увеличивает его внутреннюю температуру на один градус Цельсия, а два милливатта — на два градуса и так далее. Если подать напряжение в один вольт на термистор в один килоом, имеющий постоянную рассеивания один милливатт на градус Цельсия, то получится ошибка измерения в один градус Цельсия. Термисторы рассеивают большую мощность, если они опускаются в жидкость. Тот же вышеупомянутый небольшой термистор с эпоксидным покрытием рассеивает 8 мВт/ о С, находясь в хорошо перемешиваемом масле. Термисторы с большими размерами имеют постоянное рассеивание лучше, чем небольшие устройства. Например термистор в виде диска или шайбы может рассеивать на воздухе мощность 20 или 30 мВт/ о С следует помнить, что аналогично тому, как сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры, изменяется и его рассеиваемая мощность.

Уравнения для термисторов

Точного уравнения для описания поведения термистора не существует, – имеются только приближенные. Рассмотрим два широко используемых приближенных уравнения.

Первое приближенное уравнение, экспоненциальное, вполне удовлетворительно для ограниченных температурных диапазонов, в особенности – при использовании термисторов с малой точностью.

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.  Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC). Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

 

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) — полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

 

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 — открывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

  • Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
  • Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
  • Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
  • Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

  • контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
  • в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
  • функция ПАМЯТЬ — реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET)
    RESET ошибочного состояния:
    a) кнопкой на передней панели
    b) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
  • функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
  • выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
  • состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
  • универсальное напряжение питания AC/ DC 24 — 240 V
  • клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

  • контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом — РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
  • коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
  • индикация рабочих состояний:
  • (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
  • напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2 или T1-T3
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (1 перекидной)

Реле контроля температуры двигателя G2TF02 (PTC), 2ПК (требуется модуль TR2) TELE Серия GAMMA (Австрия)

  

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2
  • диапазон напряжений питания спомощью модуля питания TR2 или SNT2 * (устанавливается в реле)
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (2 перекидных)

Реле термисторной защиты двигателя CR-810 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

  • контроль температуры электродвигателей, генераторов, трансформаторов и защита их от перегрева
  • датчики РТС устанавливаются в обмотках электродвигателя производителем и в комплект не входят (термисторы РТС соединенные последовательно от 1 до 6 штук)
  • напряжение питания 230V AC и 24V AC/DC
  • максимальный комутируемый ток 16А, 1 переключающий контакт
  • контроль КЗ в цепи термисторных датчиков
  • с ростом температуры электродвигателя растет сопротивление цепи термисторных датчиков, при достижении более 3000 Ом питание отключается (реле разрывает цепь питания катушки контактора), включение происходит автоматически при снижении температуры и соответсвенно сопротивления до 1800 Ом.

Реле контроля температуры двигателя MTR01, MTR02 BMR (Чехия)

  • Реле контролирует температуру обмотки электрического двигателя. Принцип действия основан на измерении сопротивления термистора, встроенного в двигатель.
  • Устройство также контролирует короткое замыкание или пропадание фазы. Реле имеет один выходной перекидной контакт на ток 8 А.
  • Модификация MTR01 24V/ MTR02 24V предназначена для напряжения питания 24 В. Остальные параметры.
  • MTR02 с гальванической изоляцией
  • Сопротивление PTC в раб. режиме 50 Ω < PTC < 3,3 кΩ
  • Сопротивление PTC в авар. режиме PTC > 3,3кΩ или PTC < 50Ω
  • Отключение аварийного режима PTC < 1,8 кΩ + RESET
  • Номинальный ток 8 A (15А — пиковый ток), 1 перекидной контакт

Реле контроля температуры двигателя BTR-12E BTR Electronic Systems, «METZ CONNECT» (Германия)

  • реле термистор применяется для защиты моторов от термических перегрузок, возникающих при механических перегрузках в приводах или при использовании электродвигателей под перенапряжением. Для регистрации температуры применяется РТС = сопротивление с позитивным температурным коэффициентом, которые позиционируются в месте наибольшего нагрева.
  • выпускается с памятью ошибки и без ЗУ (запоминающее  устройство)
  • напряжение питания 230V AC / 24V AC/DC
  • предельно допустимый ток контактов 6А (1 или 2 переключающих контакта)

Реле термической защиты Grundfos MS 220 C Grundfos/Ziehl (Германия)

  • Реле Grundfos MS 220C предназначено для преобразования термисторного сигнала в релейный и передачи его на пускатель в насосах с мощностью двигателя более 3.0 кВт.
  • напряжение питания AC/DC 24 — 240V (и др. в зависимости от исполнения 110,400V)
  • 1 CO, ток контактов 6А

Реле контроля температуры двигателя серии 71.91 и 71.92 Finder (Италия)

Термисторное реле определения температуры для промышленного применения.

Реле Finder термисторной защиты двигателя [71.91.8.230.0300]

  • 1 нормально разомкнутый контакт, без памяти отказов
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Реле Finder термисторной защиты двигателя (с памятью) [71.92.8.230.0401]

  • Термисторное реле с памятью отказов
  • 2 перекидных контакта
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Память отказов выбирается переключателем
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Доработка блока питания

   В своей статье про автоотключение я дал схему и описал процесс организации включения и отключения питания принтера с помощью электромагнитного реле. Давно я это планировал, а когда воплотил, радовался и наслаждался. Но вскоре счастье моё было несколько омрачено. Однажды я обнаружил, что автоотключение на сработало (печать закончилась, сопло остыло, но принтер не выключился). 

   Моё подозрение пало на залипшие контакты реле. Начал анализировать. Реле коммутирует блок питания, причём импульсный. У меня используется блок питания 12В 20А. Пришлось углубиться в устройство импульсных источников питания. В этом мне помог блог нашего коллеги ака kirich. Если упрощённо по нашей проблеме, то на входе импульсного источника питания (ИИП) имеются высоковольтные сглаживающие конденсаторы С5, С6. Для их разряда установлены резисторы R2, R3. Схему я позаимствовал у kirich, надеюсь, он не будет против ликбеза с участием его схем. Номиналы элементов приблизительные, моим не соответствуют.

   Таким образом, при включении ИИП в сеть, конденсаторы разряжены и начинают заряжаться. Заряжаются они очень быстро, и бросок тока получается такой, что в разы превышает номинальный рабочий ток. Для ограничения этого броска в дешёвых ИИП ставят термистор с отрицательной зависимостью сопротивления от температуры.

   То есть, чем выше температура термистора, тем меньше его сопротивление. В моём ИИП был установлен термистор NTC 5D-11. имеющий сопротивление в холодном состоянии 5 Ом. В нагретом состоянии сопротивление 0,139 Ом и постоянную времени остывания 45 секунд.

   Именно постоянная времени остывания критична для режима работы 3D принтера с управлением питанием от платы управления, простите за тавтологию. Дело в том, что контакты реле включения ИИП принтера замкнуты до тех пор, пока на выводе PS_ON установлен высокий уровень (у меня реализовано так, но возможна инверсия, что меняет дело, но не сильно). Так вот, при нажатии кнопки «Сброс» или «KILL_ALL» на модуле дисплея, а так же при подключении любой программы управления принтером по последовательному интерфейсу происходит сброс высокого уровня на выводе PS_ON. Как следствие, отключение реле с размыканием его контактов и последующим включением в обратной последовательности. А вы ведь помните, что постоянная времени остывания термистора, ограничивающего бросок зарядного тока в моём случае составляет 45 секунд. То есть, при таких кратковременных отключениях стороны 220 вольт ИИП термистор не успевает остыть, и имеет сопротивление порядка 0,15 Ом. Получается, что в таком случае реле коммутирует ток порядка 15-20 А. Контакты моего реле на такие токи не рассчитаны. Вот и причина подгорания и залипания контактов. Кроме того, такие броски тока не проходят бесследно и для высоковольтной части ИИП. Ускоренно стареют высоковольтные конденсаторы и изоляция синфазного входного дросселя. Может перегореть предохранитель. Да и диоды выпрямительного моста могут выйти из строя.

   Теперь осталось решить задачу в ограничении пускового тока при горячем старте. На самом деле эта задача решается довольно просто, достаточно установить вместо термистора обычный резистор. А чтобы не получить бестолковую грелку внутри ИИП замыкать его (резистор) накоротко после выхода ИИП на рабочий режим. Для замыкания резистора используют электромагнитное реле, симистор или пару тиристоров. Я использовал реле. У моего ИИП номинальный рабочий ток не превышает 1,5 А, поэтому и реле особо мощное не требуется, лишь бы могло быть использовано для напряжения 230 вольт. Кроме того, в момент замыкания контактов через резистор будет течь ток гораздо ниже номинального. Это обусловлено тем, что энергоёмкие потребители, такие как нагреватель хотэнда и стола ещё не включены.

   На упрощённой схеме изображены высоковольтная часть в верхней части и низковольтная часть — внизу.

 Реле выпаял из автосигнализации Старлайн. Оно со сдвоенными контактами, но это совершенно не принципиально. Обмотка на 16 В.

   На следующей схеме я изобразил способ подключения ограничительного резистора и реле. 

   Схема работает следующим образом. На вход ИИП подаётся напряжение 220 В через резистор 27 Ом. Начинают заряжаться входные конденсаторы. Когда напряжение на них достигает определённого уровня запускается ШИМ-контроллер и на выходе ИИП появляется напряжение 12 В. Оно там появляется не сразу, а по мере заряда выходных конденсаторов. И когда выходное напряжение увеличится настолько, что сработает реле, его контакты замыкаются шунтируя резистор. После отключения питающего напряжения реле размыкает контакты не сразу, а после полного разряда конденсаторов. Конечно, правильнее бы было включать реле используя компаратор, но коммутируемый ток мал, и я посчитал, что это будет излишнее усложнение.

   Была у меня мысль оставить термистор и подключить резистор последовательно с ним. В случае залипания контактов реле термистор ограничивал бы броски тока при включении. Но посчитал, что реле коммутирует токи порядка считанных миллиамперов, а его контакты рассчитаны на 20 А более, поэтому залипание маловероятно. В этой схеме более вероятен отказ во включении реле, а это чревато перегревом резистора с последующим выходом его из строя и разрывом входной цепи ИИП. Что тоже достаточно безопасно.

   Кроме этой модернизации провёл обслуживание ИИП, убрал пыль, отмыл флюс и выпаял переключатель 110/220 В для исключения ошибочного переключения в положение 110 В и фейерверка. 

   Несколько фотографий процесса. Тут пыль уже отчищена.

   До отмывки китайского флюса.

   Выпаял термистор.

   Выпаян переключатель 110/220 и подготовлены проводники для монтажа реле и резистора.

   Монтаж произведён. Монтаж навесной. Вся конструкция держится на двух монолитных жилах 1,5 мм2

   Чуть другой ракурс.

   Произвёл несколько включений/отключений ИИП. Потрогал резистор. На ощупь чуть тёплый. 

   Отог: схема работает, есть автоотключение и нет бросков тока при включении.

   Спасибо за внимание!

Про терморезисторы (NTC 10D-9 Thermal Resistor)

Я частенько обращал внимание на «хлопки» в выключателях при включении лампочек (особенно светодиодных). Если в роли драйвера у них конденсаторы, то «хлопки» бывают просто пугающие. Эти терморезисторы помогли решить проблему.
Всем ещё со школы известно, что в нашей сети течёт переменный ток. А переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению (изменяется по синусоидальному закону). Именно поэтому «хлопки» происходят на каждый раз. Зависит от того, в какой момент вы попали. В момент перехода через ноль хлопка не будет вовсе. Но я так включать не умею:)
Чтобы сгладить пусковой ток, но при этом не оказывать влияние на работу схемы, заказал NTC-термисторы. У них есть очень хорошее свойство, с увеличением температуры их сопротивление уменьшается. То есть в начальный момент они ведут себя как обычное сопротивление, уменьшая своё значение с прогревом.
Терморези́стор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры.
По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы.)
В мою задачу входило увеличение срока службы лампочек (не только светодиодных), но и защита от порчи (обгорания) выключателей.
Не так давно делал обзор про многооборотное сопротивление. Когда его заказывал, обратил внимание на товар продавца. Там и увидел эти сопротивления. Сразу всё у прода и заказал.

Заказал в конце мая. Посылка дошла за 5 недель. С таким треком добиралась.
track24.ru/?code=MS04416957XSG

Сразу так и не скажешь, что тут 50 штук.

Пересчитал, ровно пятьдесят.
Когда подбирал терморезисторы под свои задачи, у одного продавца выудил вот такую табличку. Думаю, многим она пригодится. 10D-9 расшифровывается просто: сопротивление (при н.у.) 10 Ом, диаметр 9мм.

Ну а я составил свою таблицу на основе тех экспериментов, что провёл. Всё просто. С установки П321, при помощи которой калибрую мультиметры, подавал калиброванный ток.
Падение напряжения на терморезисторе снимал обычным мультиметром.
Есть особенности:
1. При токе 1,8А появляется запах лакокрасочного покрытия терморезистора.
2. Терморезистор спокойно выдерживает и 3А.
3. Напряжение устанавливается не сразу, а плавно приближается к табличному значению по мере прогрева или остывания.
4. Сопротивление терморезисторов при температуре 24˚С в пределах 10-11 Ом.

Красным я выделил тот диапазон, который наиболее применим в моей квартире.
Табличку перенёс на график.

Самая эффективная работа – на крутом спуске.
Изначально предполагал каждый терморезистор вживлять в лампочку. Но поле тестирования полученного товара и снятия характеристик понял, что для них (термисторов) нужна более серьёзная нагрузка. Именно поэтому решил вживить в выключатели, чтобы работали на несколько лампочек сразу. Выводы у резисторов тонковаты, пришлось выходить из ситуации вот таким способом.

Специальной обжимки у меня нет, поэтому работал пассатижами.

Для одинарного выключателя приготовил одинарный клеммник.

Для сдвоенного приготовил другой комплект. С клеммником будет удобнее монтировать.

Основное всё сделано. Встало без проблем.

Работают уже полгода. После установки на место страшных «хлопков» я больше не слышал.
Прошло достаточно времени, чтобы сделать вывод – годятся. И годятся не только для светодиодных лампочек.
А вот такой термистор я нашёл непосредственно в схеме светодиодного драйвера (ITead Sonoff LED- WiFi Dimming LED)
Больших сопротивлений китайцы не ставят, чтобы не мешать правильной работе схемы.

Что ещё хотел сказать в конце. Номинал сопротивления каждый должен подобрать сам в соответствии с решаемыми задачами. Технически грамотному человеку это вовсе не сложно. Когда я заказывал терморезисторы, инфы про них совсем не было. У вас она теперь есть. Смотрите на график зависимости и заказывайте то, что считаете более подходящим под ваши задачи.
На этом ВСЁ!
Удачи!

Как работает термистор — Спектр ремонт

Термистора работает как сопротивление датчика температуры. Далее описывается, как работает термистор , его типы, характеристики, для чего он нужен и так далее. Советуем вам сайт meanders.ru, здесь вы узнаете больше о термисторе.

Что такое термистор?

Эти термисторы представляют собой устройство , используемое для измерения температуры . Поэтому можно сказать, что это тип термометра. Они широко используются в промышленности, чтобы иметь возможность измерять температуру различных вещей, которые будут необходимы для ее контроля. Его работа основана на изменении удельного сопротивления в полупроводнике с температурой.

Термистор представляет собой электронный температурный коэффициент сопротивления полупроводника отрицательное высокое значение и который имеет линейную вольтамперную характеристику при условии , что температура остается постоянной.

Как работает термистор?

Работа термистор дается на основе изменения сопротивления полупроводника, которое представлено изменениями температуры окружающей среды, таким образом , в конечном счете изменяет концентрацию носителей.

Что касается конструкции датчика в общем использовании, он состоит из тех, которые могут быть адаптированы для различных применений, являясь этими датчиками, которые охватывают от электронного оборудования до приложений испытаний для процессов, конструкций, надежности и дизайна. В свою очередь, их очень легко контролировать и устанавливать.

Для чего нужен термистор?

Существует много типов термометров, которые можно использовать, и термистор является одним из наиболее часто используемых из-за его огромных преимуществ, среди которых наиболее важно иметь возможность посылать электрические сигналы со значением измеренной температуры . В промышленности очень важно контролировать переменные, которые сделают продукт хорошего качества. Среди этих переменных, например, температура определенных процессов.

Типы термисторов

По температурному коэффициенту:

  • NTC — отрицательный температурный коэффициент или отрицательный температурный коэффициент.
  • PTC — положительный температурный коэффициент или положительный температурный коэффициент, который также известен как позитор .

Характеристики термистора
  • Термисторы подключены к обычным мостам Уитстона или к другим цепям измерения сопротивления.
  • В широком диапазоне температур термисторы имеют нелинейные характеристики.
  • Поскольку они имеют высокий температурный коэффициент, они имеют более высокую чувствительность, чем исследуемые зонды сопротивления, и допускают даже интервалы измерения 1 ° C (диапазон).
  • Они маленькие по размеру.
  • Его время отклика зависит от теплоемкости и массы термистора, варьирующейся от долей от долей секунды до минут.

Что такое термистор и как он работает?


Опубликовано 28 августа 2018 г.

Термисторы — это тип полупроводников, что означает, что они имеют большее сопротивление, чем проводящие материалы, но меньшее сопротивление, чем изоляционные материалы. Взаимосвязь между температурой термистора и его сопротивлением во многом зависит от материалов, из которых он изготовлен. Производитель обычно определяет это свойство с высокой степенью точности, поскольку это основная характеристика, представляющая интерес для покупателей термисторов.

Термисторы состоят из оксидов металлов, связующих и стабилизаторов, спрессованы в пластины, а затем нарезаны по размеру чипа, оставлены в форме диска или сделаны в другую форму. Точное соотношение композитных материалов определяет их «кривую» сопротивления / температуры. Производители обычно регулируют это соотношение с большой точностью, поскольку оно определяет, как термистор будет работать.

Подробнее о термисторах

Что означает «термистор»?

Термисторы, образованные от термина термочувствительные резисторы, представляют собой очень точный и экономичный датчик для измерения температуры.Доступны 2 типа, NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), это термистор NTC, который обычно используется для измерения температуры. Термисторы

бывают двух типов: с отрицательным температурным коэффициентом (термисторы NTC) и с положительным температурным коэффициентом (термисторы PTC). Сопротивление термисторов NTC уменьшается с увеличением их температуры, в то время как сопротивление термисторов PTC увеличивается с увеличением их температуры. Для измерения температуры обычно используются только термисторы NTC.

Термисторы состоят из материалов с известным сопротивлением. При повышении температуры сопротивление термистора NTC будет увеличиваться нелинейным образом, следуя определенной «кривой». Форма этой кривой зависимости сопротивления от температуры определяется свойствами материалов, из которых изготовлен термистор.

Термисторы

доступны с различными базовыми сопротивлениями и кривыми зависимости сопротивления от температуры. В низкотемпературных приложениях (от -55 до прибл. 70 ° C) обычно используются термисторы с более низким сопротивлением от 2252 до 10 000 Ом).В приложениях с более высокими температурами обычно используются термисторы с более высоким сопротивлением (более 10 000 Ом). Некоторые материалы обеспечивают лучшую стабильность, чем другие. Сопротивление обычно указывается при 25 ° C (77 ° F). Термисторы имеют точность приблизительно ± 0,2 ° C в пределах указанного диапазона температур. Обычно они прочные, долговечные и недорогие.

Термисторы часто выбирают для применений, где важны прочность, надежность и стабильность. Они хорошо подходят для использования в экстремальных условиях или там, где присутствует электронный шум.Они доступны в различных формах: идеальная форма для конкретного применения зависит от того, будет ли термистор установлен на поверхности или встроен в систему, а также от типа измеряемого материала.

Термисторы с эпоксидным покрытием доступны для использования при более низких температурах [обычно от -50 до 150 ° C (от -58 до 316 ° F)]; термисторы также доступны со стеклянным покрытием для использования при более высоких температурах [обычно от -50 до 300 ° C (от -58 до 572 ° F)]. Эти покрытия защищают термистор и его соединительные провода от влаги, коррозии и механических воздействий.

Доступные конфигурации термистора

Термисторы доступны в нескольких распространенных конфигурациях. Три наиболее часто используемых — это герметичный гибкий термистор (серия HSTH), тип с болтовым креплением / шайбой и самоклеящийся тип поверхностного монтажа. Термисторы

HSTH полностью закрыты оболочками из PFA (пластикового полимера) для защиты чувствительного элемента от влаги и коррозии. Их можно использовать для измерения температуры множества жидкостей, от масел и промышленных химикатов до пищевых продуктов.

Термисторы с датчиками на болтах или шайбах можно устанавливать в резьбовые отверстия или отверстия стандартного размера. Их небольшая тепловая масса позволяет им быстро реагировать на изменения температуры. Они используются во многих областях, включая бытовые приборы, резервуары для воды, трубы и кожухи оборудования.

Термисторы для поверхностного монтажа имеют клейкую внешнюю поверхность, которая может легко закрепиться на плоских или изогнутых поверхностях. Их можно снимать и наносить повторно, и они имеют несколько коммерческих и промышленных применений.

Диапазон температур, точность и стабильность

Термисторы обладают высокой точностью (от ± 0,05 ° C до ± 1,5 ° C), но только в ограниченном диапазоне температур, который находится в пределах примерно 50 ° C от базовой температуры. Диапазон рабочих температур для большинства термисторов составляет от 0 ° C до 100 ° C. Термисторы класса A обеспечивают высочайшую точность, в то время как термисторы класса B могут использоваться в сценариях, где нет необходимости в точных измерениях. После завершения производственного процесса термисторы становятся химически стабильными, и их точность с возрастом существенно не меняется.

Общие приложения для термисторов

Термисторы используются в широком спектре коммерческих и промышленных приложений для измерения температуры поверхностей, жидкостей и окружающих газов. Когда они заключены в защитные зонды, которые можно надежно дезинфицировать, они используются в производстве продуктов питания и напитков, в научных лабораториях и в исследованиях и разработках. Термисторы для тяжелых условий эксплуатации подходят для погружения в агрессивные жидкости и могут использоваться в промышленных процессах, в то время как крепления термисторов с виниловыми наконечниками используются на открытом воздухе или в биологических приложениях.Термисторы также доступны с металлическими или пластиковыми крышками элементов в виде клетки для измерения температуры воздуха.

Как подключить термистор?

Термисторы очень просто подключить. Большинство из них имеют двухпроводные разъемы. Те же два провода, которые соединяют термистор с его источником возбуждения, можно использовать для измерения напряжения на термисторе.

Техническое обучение Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе

Что такое термистор и как он работает? Для чего они нужны?

Термин термистор происходит от терминов «термический» и «резистор».Термистор — это тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры; это термометр сопротивления. Они сделаны из оксида металла, который формуют в виде бусинки, диска или цилиндра, а затем покрывают эпоксидной смолой или стеклом.

Термисторы плохо работают при экстремальных температурах, но они идеально подходят для измерения температуры в определенной точке; они точны, когда используются в ограниченном температурном диапазоне, то есть в пределах 50 ° C от заданной температуры; этот диапазон зависит от сопротивления базы.

Термисторы просты в использовании, относительно дешевы и долговечны. Они обычно используются в цифровых термометрах, в транспортных средствах для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости, а также в бытовых приборах, таких как духовки и холодильники, и предпочтительны для приложений, где для безопасной работы требуются схемы защиты от нагрева или охлаждения.

Термистор встроен для более сложных приложений, таких как детекторы лазерной стабилизации, оптические блоки и устройства с зарядовой связью. Например, термистор на 10 кОм является стандартным, встроенным в лазерные блоки.

Как работает термистор?

Существует два типа термисторов. Наиболее часто используется термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Сопротивление NTC уменьшается при повышении температуры, и наоборот. При использовании термистора с положительным температурным коэффициентом (PTC) сопротивление увеличивается с увеличением температуры и наоборот; обычно используется как предохранитель.

Тип материала, используемого в термисторе, будет определять степень изменения сопротивления, которое изменяется в зависимости от температуры.Термисторы нелинейны, то есть связь между сопротивлением и температурой не будет прямой линией, она будет образовывать кривую на графике; где находится линия и насколько она меняется, зависит от того, как сделан термистор.

Как изменение сопротивления преобразуется в измеряемые данные?

Изменение сопротивления необходимо преобразовать в температуру, которая затем дает измеримые данные.

Термисторы по сравнению с другими датчиками

К другим типам используемых датчиков температуры относятся резистивные датчики температуры (RTD) и интегральные схемы.У каждого типа датчика есть свои плюсы и минусы, и приложение определит лучший инструмент для использования.

1. Термистор

Преимущества:

* кВт изображение

  • Долговечный
  • Чувствительный
  • Маленький
  • Относительно доступный
  • Лучше всего подходит для измерения температуры в одной точке

Недостатки:

  • Изогнутый выход
  • Ограниченный диапазон температур

2.Температурные датчики сопротивления

Преимущества:

  • Чрезвычайно точный
  • Линейный выход
  • Широкий диапазон температур

Недостатки:

Типы термисторов:

От чипа до стержневой формы, существует множество формы, доступные для поверхностного монтажа или встраивания.

Форма определяется типом контролируемого материала, т. Е. Твердым, жидким или газообразным. Они могут быть заключены в смолу / стекло, обожжены на феноле или окрашены в зависимости от области применения.Например, микросхемы термисторов устанавливаются на печатные платы, тогда как термистор с шариковыми выводами может быть встроен в устройство. Независимо от области применения, максимальный поверхностный контакт с контролируемым устройством и использование теплопроводящей (не электропроводящей) пасты или эпоксидного клея для соединения являются идеальным решением.

Как термистор работает в управляемой системе?

Контроллер температуры контролирует температуру термистора, который затем дает команду нагревателю или охладителю, когда нужно включить или выключить, чтобы поддерживать температуру датчика (термистора), а также целевого устройства.Они широко используются в таких приложениях, как кондиционирование воздуха, холодильники / морозильники с витринами и многое другое.

Через датчик проходит небольшой ток (ток смещения), который посылается контроллером температуры. Контроллер не может считывать сопротивление, поэтому его необходимо преобразовать в изменения напряжения, используя источник тока для подачи тока смещения через термистор для создания управляющего напряжения.

Чтобы гарантировать точность, термистор должен быть размещен рядом с устройством, требующим контроля температуры, встроенным или присоединенным.Если термистор расположен слишком далеко от устройства, то время тепловой задержки резко снизит точность измерения температуры, а размещение термистора слишком далеко от термоэлектрического охладителя (нагревает и охлаждает целевое устройство) снижает стабильность. Чем ближе термистор к устройству, тем быстрее он будет реагировать на изменения температуры и тем точнее будет, что очень важно, когда требуются точные температуры.

После определения размещения термистора необходимо определить сопротивление базового термистора, ток смещения и заданную (желаемую) температуру нагрузки на контроллере температуры.

Как определить, какое сопротивление и ток смещения использовать?

Термисторы классифицируются по величине сопротивления, измеренной при комнатной температуре, например, 25 ° C; производитель определяет определенные технические характеристики для оптимального использования.

Температуры и диапазон:
Термисторы лучше всего работают при измерении одной температуры в диапазоне от -55 ° C до + 114 ° C, т.е. при измерении в пределах 50 ° C от окружающей среды; очень высокие или низкие температуры регистрируются неправильно.Лучше всего использовать термистор, когда заданная температура находится в середине диапазона.

В зависимости от тока смещения от контроллера каждый термистор имеет идеальный диапазон, то есть диапазон температур, в котором точно регистрируются небольшие изменения температуры. Чувствительность термистора зависит от температуры. Например, некоторые термисторы более чувствительны при более низких температурах, чем при более высоких температурах.

Пределы напряжения на входе термистора регулятора температуры:

Изготовитель указывает пределы напряжения обратной связи термистора с регулятором температуры.Лучше всего выбрать комбинацию термистора и тока смещения, которая обеспечивает напряжение в пределах диапазона, разрешенного регулятором температуры, а в идеале — в середине диапазона.

Вход обратной связи регулятора температуры должен быть под напряжением, которое исходит от сопротивления термистора; обычно ее нужно изменить на температуру. Самый точный способ преобразовать сопротивление термистора в температуру — использовать уравнение Стейнхарта-Харта.

Что такое уравнение Стейнхарта-Харта и как оно используется?

Уравнение Стейнхарта-Харта — это простой метод более простого и точного моделирования температур термисторов.Это был ручной расчет, который был разработан до компьютеров, но теперь может быть рассчитан автоматически с помощью компьютерного программного обеспечения.

Уравнение вычисляет фактическое сопротивление термистора как функцию температуры с максимальной точностью; чем уже диапазон температур, тем точнее будет расчет сопротивления.


Вкратце:

Термисторы изменяют сопротивление при изменении температуры; это резисторы, зависящие от температуры.Они идеально подходят для сценариев, в которых необходимо поддерживать одну определенную температуру, они чувствительны к небольшим изменениям температуры. Они могут измерять жидкость, газ или твердые тела, в зависимости от типа термистора.

Это лучший способ измерить и контролировать температуру термоэлектрического охладителя, как часть системы контроля температуры, благодаря их способности регулировать с небольшими приращениями. Чем ближе термистор к устройству, за которым нужно следить, тем лучше будет результат; они могут быть встроены в устройство или монтироваться на поверхность.

Обратите внимание, что термисторы бывают самых разных типов. Если вам нужен термистор производства Pyrosales — предоставьте как можно больше информации, включая стоимость лампы. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации или позвоните нам по телефону 1300 737 976 .

Что такое термистор

Термистор — это термочувствительный резистор, который демонстрирует точное и предсказуемое изменение сопротивления, пропорциональное небольшим изменениям температуры тела. Насколько изменится его сопротивление, зависит от его уникального состава.Термисторы являются частью большой группы пассивных компонентов. И в отличие от своих активных компонентов, пассивные устройства не способны обеспечить усиление мощности или усиление схемы.

История термистора

Майкл Фарадей; Английский ученый впервые открыл концепцию термисторов в 1833 году, когда писал о полупроводниковом поведении сульфида серебра. В ходе своих исследований он заметил, что сопротивление сульфидам серебра снижается с повышением температуры.Это открытие позже привело к коммерческому производству термисторов в 1930-х годах, когда Самуэль Рубен изобрел первый коммерческий термистор. С тех пор технология улучшилась; прокладывая путь к совершенствованию производственных процессов; наряду с наличием более качественного материала.

Типы термисторов

Есть два типа термисторов. NTC или термисторы с отрицательным температурным коэффициентом и PTC или термисторы с положительным температурным коэффициентом .Разница в том, что термисторы NTC демонстрируют УМЕНЬШЕНИЕ сопротивления при повышении температуры тела, в то время как термисторы PTC демонстрируют УВЕЛИЧЕНИЕ сопротивления при повышении температуры тела.

Применения термисторов NTC и PTC включают:

  • Температурная компенсация
  • Измерение температуры
  • Контроль температуры
  • Ограничение пускового тока

Преимущества термисторов NTC и PTC

Термисторы

NTC отличаются прочностью, надежностью и стабильностью, они приспособлены для работы в экстремальных условиях окружающей среды и обладают большей помехоустойчивостью, чем другие типы датчиков температуры.

  • Компактный размер : варианты упаковки позволяют им работать в небольших или ограниченных пространствах; тем самым занимая меньше места на печатных платах.
  • Быстрое время отклика : Небольшие размеры позволяют быстро реагировать на изменение температуры, что важно, когда требуется немедленная обратная связь.
  • Экономичность : Термисторы не только дешевле, чем другие типы датчиков температуры; Если у приобретенного термистора правильная кривая RT, никакая другая калибровка не требуется во время установки или в течение его срока службы.
  • Точечное совпадение : Возможность получить определенное сопротивление при определенной температуре.
  • Соответствие кривой : Сменные термисторы с точностью от + 0,1 ° C до + 0,2 ° C.

Общие рекомендации по выбору

Независимо от того, устанавливаете ли вы новую систему или просто заменяете устройство в существующей системе, вы должны рассмотреть эти ключевые моменты, прежде чем делать свой выбор, чтобы гарантировать желаемый результат.

  1. Базовое сопротивление : Если вы устанавливаете новое приложение, обязательно выберите правильное базовое сопротивление в соответствии с требованиями вашего приложения.Если вы заменяете термистор, убедитесь, что оно соответствует текущему сопротивлению базы.
  2. Кривая зависимости сопротивления от температуры : Если вы устанавливаете новое приложение, определите правильную зависимость сопротивления от кривой температуры. Если вы заменяете устройство, убедитесь, что совпадают данные с имеющимся термистором.
  3. Упаковка термистора : Убедитесь, что выбранная упаковка соответствует требованиям вашего приложения.

Для получения дополнительной помощи в процессе выбора посетите нашу страницу Выбор термисторов NTC

Термисторы NTC нелинейны, и, как следует из их названия, их сопротивление уменьшается с увеличением температуры.Явление, называемое самонагревом, может повлиять на сопротивление термистора NTC. Когда ток проходит через термистор NTC, он поглощает тепло, вызывая повышение собственной температуры.

Приложения

  • Измерение температуры
  • Температурная компенсация
  • Контроль температуры

Посетите нашу страницу, посвященную применению термисторов, чтобы получить дополнительную информацию обо всем, от расчета температурного коэффициента термистора до измерения температуры с помощью моста Уитстона.

Преимущества

  • Время отклика до (± 1%).
  • Точность: термисторы NTC имеют диапазон точности от 0,05 до 0,20 ˚C с долговременной стабильностью. Другие датчики температуры могут со временем дрейфовать.
  • Упаковка: Термисторы NTC можно настроить в соответствии с требованиями различных приложений.
  • Помехозащищенность: термисторы NTC обеспечивают превосходную устойчивость к электрическим помехам и сопротивление проводов больше, чем другие типы датчиков температуры.
  • Рентабельность: из-за своего небольшого размера и простоты производства термисторы с NTC и PTC оказываются очень экономичным выбором.

Производственный процесс NTC

Мы производим термисторы NTC, используя смесь оксидов металлов, таких как марганец, никель или медь; вместе со связующими и стабилизаторами. Материал прессуется в вафельные формы и спекается при экстремальных температурах; делая пластины готовыми либо к нарезке на термисторы меньшего размера, либо оставленным в виде дискового термистора.

Конфигурации

Термисторы

NTC доступны в различных конфигурациях, как указано ниже:

  • Диск и микросхема : Они поставляются с покрытием или без покрытия с лужеными медными выводами с быстрым откликом (± 1%). Также существует широкий диапазон значений сопротивления для любой ситуации.
  • Эпоксидное покрытие : Эпоксидное покрытие, нанесенное методом погружения и припаянное между тефлоновыми / ПВХ проводами с оболочкой. Их небольшие размеры позволяют легко устанавливать, и они могут быть согласованы по точкам или кривой
  • Стекло-капсула : отличный выбор при работе в экстремальных условиях окружающей среды.Конфигурации включают радиальные или осевые выводы
  • Зонд в сборе : Доступен в различных корпусах в зависимости от требований приложения
  • Поверхностный монтаж : Варианты конфигурации включают навал, на ленту и катушку, двусторонний и наматывающий с наконечниками из серебра из палладия. Эти термисторы, изготовленные из никелевого барьера, отлично работают в прецизионных схемах.

Словарь термисторов NTC

  • Константа рассеяния (D.C. или дельта d) : Константа рассеяния — это отношение, обычно выражаемое в милливаттах на градус C (мВт / ° C) при заданной температуре окружающей среды, между изменением рассеиваемой мощности в термисторе и результирующим изменением температуры тела
  • Постоянная материала (бета β) : Постоянная материала термистора NTC является мерой его сопротивления при одной температуре по сравнению с его сопротивлением при другой температуре. Его значение может быть рассчитано по приведенной ниже формуле и выражено в градусах кельвина (° k).β = ln (R @ T2 / R @ T1) / (T2-1 — T 1-1)
  • Максимальная номинальная мощность : Максимальная номинальная мощность термистора — это максимальная мощность, выраженная в ваттах или милливаттах (Вт или мВт), которую термистор будет рассеивать в течение длительного периода времени с приемлемой стабильностью его характеристик
  • Steinhart-Hart : Это эмпирическое выражение, которое было определено как лучшее математическое выражение для определения зависимости сопротивления от температуры термисторов NTC и узлов датчиков NTC
  • Температурный коэффициент сопротивления (Alpha, α) : Отношение при заданной температуре, T, скорости изменения сопротивления при нулевой мощности с температурой к сопротивлению при нулевой мощности термистора.Температурный коэффициент; обычно выражается в процентах на градус Цельсия (% / ˚C)
  • Температурный допуск : Температурный допуск равен тому, сколько изменений в ° C можно ожидать от термистора при определенной температуре
  • Тепловая постоянная времени (T.C. или tau, t) : Время, необходимое термистору для изменения 63,2% от общей разницы между его начальной и конечной температурой корпуса, когда он подвергается ступенчатому изменению температуры в условиях нулевой мощности.Обычно выражается в секундах

Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)

предлагают пассивный подход к ограничению пускового тока. Используя термистор с положительным температурным коэффициентом, вы, вероятно, увидите снижение эксплуатационных расходов при более высокой надежности; без ущерба для защиты. Термисторы PTC испытывают изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды или при самонагреве устройства из-за поглощения входящего тока.А поскольку ограничение пускового тока зависит от указанного сопротивления термистора PTC, правильный выбор играет решающую роль в защите системы.

Типы термисторов PTC

  • Керамические переключающие термисторы PTC
  • Кремниевые кремниевые термисторы с положительным температурным коэффициентом
  • Полимерные термисторы PPTC

Процесс изготовления термистора PTC

Производственный процесс PTC требует тщательного контроля как материала, так и размера частиц, чтобы производить качественные устройства с надлежащими характеристиками переключения и номинальными напряжениями.

Применение термистора общего назначения

  • Задержка по времени
  • Размагничивание
  • Запуск двигателя
  • Максимальная токовая защита

Если вы хотите узнать больше о термисторах PTC и о том, чем они отличаются от термисторов NTC, посетите Wikipedia

Керамические переключающие термисторы PTC

Термисторы этого типа демонстрируют сильно нелинейную кривую зависимости сопротивления от температуры. И, поскольку термисторы PTC обладают сопротивлением с положительным температурным коэффициентом, они показывают незначительную часть отрицательного температурного коэффициента, пока не достигнут критической температурной точки, известной как «кюри» или переходное состояние.Когда это произойдет, устройство начнет показывать положительный температурный коэффициент и значительное увеличение сопротивления.

Производственный материал

Керамические переключающие термисторы PTC

изготавливаются из поликристаллического керамического материала, содержащего титанат бария, который был легирован редкоземельными материалами для придания ему сопротивления с положительным температурным коэффициентом.

Приложения

  • Защита от перегрева
  • Защита от перегрузки по току
  • Температурная компенсация
  • Время задержки

Преимущества термисторов PTC для ограничения пускового тока

Чтобы продемонстрировать универсальность термисторов PTC, ниже приведены несколько примеров, когда их использование в качестве ограничителя пускового тока является оптимальным выбором.

  • Температура окружающей среды выше 65 ° C.
  • Температура окружающей среды ниже нуля ° C.
  • Время возврата должно быть близко к нулю ° C.
  • Проблемы с коротким замыканием.

Посетите Термисторы PTC для ограничения пускового тока, чтобы увидеть, как термистор PTC сравнивается с термистором NTC, и получить дополнительную информацию об особых обстоятельствах, когда термистор PTC явно является лучшим выбором для ограничения пускового тока.

Конфигурации

  • С радиальными выводами
  • Крепление на поверхность

Словарь термисторов PTC

  • Константа рассеяния (постоянный ток или дельта d) : Константа рассеяния — это отношение, обычно выражаемое в милливаттах на градус C (мВт / ° C) при заданной температуре окружающей среды, при изменении рассеиваемой мощности в термисторе к результирующее изменение температуры тела.
  • Теплоемкость (Hc) : Теплоемкость термистора — это количество тепла, необходимое для повышения температуры его тела на один градус Цельсия (1 ° C).Теплоемкость — это общий показатель стандартных термисторов PTC, который выражается в ватт-секундах на кубический дюйм на градус Цельсия (ватт-сек / м3 / ° C). Отношение теплоемкости на единицу объема стандартных термисторов PTC составляет примерно 50 Вт-сек / i · n3 / ° C.
  • Максимальный ток в установившемся режиме (Imax) : Максимальный ток в установившемся режиме — это номинальный максимальный ток, обычно выражаемый в амперах (A), который может проводиться термистором NTC с ограничением броска тока в течение длительного периода времени.
  • Рабочая температура : Рабочая температура — это диапазон температур, в котором термистор может работать без сбоев.
    Switch Current: Минимальный ток, обычно выражаемый в амперах (A), который при прохождении через стандартный термистор PTC требуется для переключения в состояние с высоким сопротивлением.
  • Температура переключения : Температура стандартного термистора PTC, при которой его сопротивление начинает быстро увеличиваться.
  • Время переключения : Время, необходимое для переключения PTC в состояние высокого сопротивления.
  • Температура переключения переключателя : Двойное сопротивление нулевой мощности PTC при 25 ˚C.

Кремниевые PTC-термисторы

Кремниевые термисторы « Silistor » PTC — это линейные устройства, которые демонстрируют значительное сопротивление с положительным температурным коэффициентом. Однако, если температура превысит 150 ° C, они, скорее всего, будут иметь отрицательный температурный коэффициент.

Приложения

  • Температурная компенсация
  • Датчик температуры

Преимущества

Что такого особенного в кремниевых термисторах? Во-первых, кремний по своей природе является стабильным материалом, поэтому, если вам нужен термистор, который обеспечивает стабильность и более длительный срок службы, кремниевые термисторы будут хорошим выбором.

Другие преимущества включают:

  • Высокотемпературный коэффициент
  • Несколько конфигураций
  • Высокая надежность

Производственный материал

Материалы, используемые для производства кремниевых термисторов, представляют собой композит из полимерных материалов, таких как полупроводниковый монокристаллический кремний, а также других проводящих частиц.

Конфигурации

  • Чип SMD
  • Эпоксидная
  • Инкапсулированный стеклом
  • Зонд в сборе

Полимерные термисторы PPTC

Полимерный термистор (PPTC) представляет собой термистор с положительным температурным коэффициентом, также известный как «сбрасываемый предохранитель », и он демонстрирует нелинейный эффект PTC. Поскольку это термически активируемые устройства, любые колебания окружающей температуры будут влиять на работу термистора.В нормальных условиях эксплуатации полимерный PTC демонстрирует минимальное сопротивление по сравнению с остальной частью цепи и практически не влияет на характеристики цепи в целом.

Однако, если система переходит в состояние отказа, PPTC реагирует переходом в состояние с высоким сопротивлением или состояние «отключение » . После устранения условий отказа PPTC сбрасывается, и схема возвращается в нормальное рабочее состояние. Посетите Википедию для получения дополнительной информации о сбрасываемых предохранителях и о том, как они работают.

Приложения

  • Управление технологическим процессом и защита медицинского оборудования
  • Бытовая электроника
  • Автомобильная промышленность
  • Telcom

Производственный материал

Непроводящие кристаллические органические материалы, смешанные с частицами сажи, используются для создания полимерных термисторов, благодаря чему они становятся проводящими.

Преимущества

Вам следует рассмотреть термисторы PPTC, если вы часто сталкиваетесь с перегрузками по току или если приложение требует постоянного времени безотказной работы.Нельзя отрицать, что стоимость компонентов — не единственная проблема. Спрос на более мелкие технологии, такие как носимые устройства, никуда не денется, и защита схем имеет решающее значение. Стоимость гарантийного ремонта может быстро перевесить стоимость датчиков, которые их защищают. Если вам необходимо определить надежность термистора для вашего приложения, посетите нашу страницу «Надежность термистора», чтобы просмотреть формулу для расчета надежности термистора PPTC.

Другие преимущества включают:

  • Сбрасываемый
  • Компактный размер
  • Минимальная потеря мощности.
  • Низкое сопротивление
  • Конфигурации
  • С радиальными выводами
  • Крепление на поверхность

Посетите Википедию, чтобы узнать больше о полимерных термисторах PPTC.

Полимерный термистор PPTC Глоссарий

  • Удерживающий ток : Удерживающий ток — это максимальный установившийся ток, который может пройти через сбрасываемый предохранитель PPTC при 23 ˚C, не вызывая его срабатывания.
  • Максимальный ток : Максимальный ток — это максимальный ток повреждения, который может протекать через PPTC.
  • Максимальное начальное сопротивление : это максимальное сопротивление PPTC в его начальном состоянии при 23 ˚C.
  • Максимальное напряжение : Максимальное напряжение — это максимальное значение напряжения, которому может подвергаться PPTC.
  • Минимальное начальное сопротивление : это минимальное сопротивление PPTC в его начальном состоянии при 23 ˚C.
  • Post Trip R1 : Это максимальное сопротивление PPTC через час после срабатывания.
  • Рассеиваемая мощность : Рассеиваемая мощность — это количество рассеиваемой мощности, когда PPTC находится в отключенном состоянии.
  • Время до отключения : это время, необходимое PPTC для переключения в состояние отключения после подачи определенного тока.
  • Ток отключения : Ток отключения — это минимальный ток, протекающий через PPTC, который вызывает его отключение при 23 ˚C.

Ресурсы термистора

Узнайте больше о термисторах и их использовании. Следуйте ссылкам на другие ценные ресурсы и информацию.

Математика термистора

Зонд в сборе и кривые NTC RT

Таблица температурных коэффициентов

Мы здесь, чтобы помочь

Наша миссия компании Ametherm — обеспечить вас всеми необходимыми инструментами и знаниями для правильного выполнения работы с первого раза.Вот почему наша команда инженеров всегда готова помочь вам. Свяжитесь с нами по телефону 800-808-2434 или 775-884-2434 , где по вы получите техническую поддержку в реальном времени. Вы также можете в любое время зайти в Интернет, чтобы задать нам вопрос. Ваш успех это и наш успех!

Оцените нашу продукцию

Мы знаем, что выбор подходящего термистора для работы очень важен, поэтому мы рекомендуем вам протестировать нашу продукцию, прежде чем вы решите купить что-то, что окажется неправильным решением.Свяжитесь с нами, чтобы заказать бесплатный образец, и мы бесплатно отправим его по США и Канаде. Позвоните нам по телефону 800-808-2434 или 775-884-2434 или нажмите здесь, чтобы начать.

Наши продукты доступны для немедленной доставки через наших дистрибьюторов. Пожалуйста, посетите их сайты для получения дополнительной информации о продукте.

Что такое термистор NTC

Термисторы — это чувствительные к температуре элементы, изготовленные из спеченного полупроводникового материала для отображения значительных изменений сопротивления пропорционально небольшим изменениям температуры.

Это сопротивление можно измерить с помощью небольшого измеренного постоянного тока, или постоянного тока, пропущенного через термистор, чтобы измерить возникающее падение напряжения.

Эти твердотельные датчики температуры фактически действуют как электрические резисторы, чувствительные к температуре. Отсюда и произошло название, представляющее собой четкое сочетание слов термический и резисторный. Ametherm специализируется на термисторах с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Термисторы — невероятно точная категория датчиков температуры

Как правило, термисторы состоят из спеченной керамики, состоящей из высокочувствительного материала со стабильно воспроизводимыми характеристиками сопротивления в зависимости от температуры.

«Спрос на термисторы также увеличился в автомобильной промышленности, особенно в таких приложениях, как трансмиссия, безопасность и управление, а также транспортные средства, работающие на альтернативном топливе, в связи с изменением государственных стандартов и моделей спроса со стороны конечных пользователей. Всего в автомобиле используется 30 термисторов, включая 20 датчиков с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и 5 ​​датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC). Термисторы в настоящее время являются постоянно растущим рынком, и ожидается, что эта тенденция сохранится и в ближайшие годы.”Датчики Онлайн

Термисторы

NTC — это нелинейные резисторы, характеристики сопротивления которых меняются в зависимости от температуры. Сопротивление NTC будет уменьшаться при повышении температуры. Способ уменьшения сопротивления зависит от константы, известной в электронной промышленности как бета или ß. Бета измеряется в ° K.

Термисторные зонды NTC

Типичные области применения включают:
  • Измерение температуры
  • Температурная компенсация
  • Контроль температуры

Вы можете легко рассчитать сопротивление термисторов NTC при заданной температуре, используя бета-коэффициент, но есть еще более точный способ сделать это, используя уравнение Стейнхарта и Харта.Термисторы NTC также являются отличной альтернативой полупроводниковым схемам для решения проблем, связанных с температурой. Их легко использовать для расчета температурного коэффициента. Мы предоставим вам рекомендации по использованию термисторов NTC для достижения максимально точных измерений.

Спросите у инженера

«Термисторы — недорогие, легко доступные датчики температуры. Они просты в использовании и легко адаптируются. Цепи с термисторами могут иметь разумные выходные напряжения, а не милливольтные выходы термопар.Благодаря этим качествам термисторы широко используются для простых измерений температуры. Они не используются при высоких температурах, но широко используются в тех диапазонах температур, в которых они работают ». Бакнеллский университет

Некоторые основные термины могут быть полезны для понимания термисторов и их потенциального использования. Во-первых, стандартная эталонная температура обычно составляет 25 ° C или температура корпуса термистора при предполагаемом сопротивлении нулевой мощности. Это сопротивление нулевой мощности представляет собой значение сопротивления термистора постоянному току при измерении при определенной температуре с достаточно низким рассеиванием мощности термистором для любого дальнейшего снижения мощности, приводящего к не более чем 1/10 определенного допуска измерения или изменение сопротивления на ноль целых один процент.

Коэффициент сопротивления — это характеристика, которая определяет отношение сопротивления при нулевой мощности термистора при 125 ° к сопротивлению при 25 ° C. Максимальная рабочая температура — это самая высокая температура тела, при которой термистор будет работать с приемлемой стабильностью в течение длительного периода времени.

Эта температура не должна превышать максимальное указанное значение. Аналогичным образом, максимальная номинальная мощность термисторов — это максимальная мощность, при которой термистор будет работать в течение определенного периода времени, сохраняя стабильность.

Термисторы NTC Ametherm:

  • Доступен во множестве дизайнов, чтобы соответствовать практически любому желаемому применению
  • Создано с использованием материалов высочайшей чистоты для надежных результатов, на которые можно положиться
  • Настраивается в соответствии с вашими потребностями

Что такое термистор? — Информация о термисторе

Термисторы

— это термочувствительные резисторы, основная функция которых — показывать большое, предсказуемое и точное изменение электрического сопротивления при соответствующем изменении температуры тела.Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) демонстрируют снижение электрического сопротивления при повышении температуры тела, а термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) демонстрируют увеличение электрического сопротивления при повышении температуры тела. U.S. Sensor Corp.®, приобретенная Littelfuse в 2017 году, производит термисторы, способные работать в диапазоне температур от -100 ° до + 600 ° F. Из-за их очень предсказуемых характеристик и превосходной долговременной стабильности термисторы обычно считаются наиболее предпочтительными датчиками для многих приложений, включая измерение и регулирование температуры.

С тех пор, как отрицательный температурный коэффициент сульфида серебра был впервые обнаружен Майклом Фарадеем в 1833 году, технология термисторов постоянно совершенствовалась. Самой важной характеристикой термистора, несомненно, является его чрезвычайно высокий температурный коэффициент сопротивления. Современная термисторная технология позволяет производить устройства с чрезвычайно точными характеристиками сопротивления в зависимости от температуры, что делает их наиболее выгодными датчиками для самых разных применений.

Изменение электрического сопротивления термистора из-за соответствующего изменения температуры очевидно независимо от того, изменилась ли температура корпуса термистора в результате проводимости или излучения из окружающей среды или из-за «самонагрева», вызванного рассеянием мощности внутри устройства.

Когда термистор используется в цепи, в которой мощность, рассеиваемая внутри устройства, недостаточна, чтобы вызвать «самонагрев», температура корпуса термистора будет соответствовать температуре окружающей среды.Термисторы не являются «самонагревающимися» для использования в таких приложениях, как измерение температуры, контроль температуры или температурная компенсация.

Когда термистор используется в цепи, где мощность, рассеиваемая внутри устройства, достаточна для «самонагрева», температура корпуса термистора будет зависеть от теплопроводности окружающей среды, а также от его температуры. Термисторы являются «самонагревающимися» для использования в таких приложениях, как определение уровня жидкости, определение расхода воздуха и измерение теплопроводности.

Что такое термистор и как он работает?

Изображение предоставлено: Кристиан Сторто / Shutterstock.com

Термистор — это устройство, которое можно использовать для измерения температуры путем сопоставления измеренного значения его электрического сопротивления с температурой окружающей среды или конкретной части, на которой установлен термистор. Термин «термистор» образован от объединения и сжатия двух других слов — «термический» и «резистор».Термисторы можно рассматривать как термочувствительные резисторы — устройства, значение сопротивления которых можно использовать для определения температуры.

В этой статье термисторы будут рассмотрены более подробно, включая то, что они собой представляют, как они работают, различные типы, которые используются, их области применения и ключевые параметры производительности, используемые при выборе этих устройств.

Чтобы узнать больше о других типах электрических и электронных устройств, см. Соответствующие руководства, список которых приведен в конце этой статьи.Чтобы узнать больше о других типах датчиков, см. Соответствующее руководство — Датчики — Полное руководство (типы, приложения и поставщики).

Что такое термистор?

Термисторы

— это тип датчика температуры, который используется во множестве различных приложений и может рассматриваться как особый тип резистора. Все резисторы обычно имеют некоторую температурную зависимость, а это означает, что их значение сопротивления будет несколько меняться в зависимости от температуры. Этот эффект определяется и измеряется температурным коэффициентом сопротивления , или TCR.TCR можно определить как процентное изменение значения сопротивления, которое происходит при заданном изменении температуры. Иногда он выражается в миллионных долях (ppm) на градус Цельсия и может быть выражен как:

, где R 2 — значение сопротивления при рабочей температуре T 2 , а R 1 — значение сопротивления при температуре T 1 , что обычно соответствует комнатной температуре ( 25 o C).

В типичных постоянных или переменных резисторах, используемых в электрических цепях, желательно иметь небольшой TCR, поскольку он приводит к стабильным электрическим характеристикам в широком диапазоне температур. Для термисторов, однако, предпочтительнее большое значение TCR, поскольку оно позволяет легче измерять изменение значения сопротивления в зависимости от температуры и использовать его в качестве точного отражения изменения температуры.

Термисторы

часто указываются в качестве альтернативы другим типам устройств измерения температуры, таким как датчики температуры сопротивления (RTD).(Более подробную информацию о других типах датчиков температуры, включая RTD, можно найти в наших соответствующих руководствах Все о датчиках температуры и типах контактных датчиков.)

Типы термисторов и принцип их работы

Обычно термисторы делятся на два основных типа:

  • Отрицательный температурный коэффициент или термисторы NTC
  • Положительный температурный коэффициент или термисторы PTC

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом обладает тем свойством, что при повышении температуры сопротивление устройства уменьшается.Следовательно, значение TCR для этих устройств отрицательное и будет отображаться графически в виде кривой с отрицательным наклоном, когда сопротивление откладывается по оси y, а температура — по оси x. На рисунке 1 ниже показан пример характеристической кривой термистора NTC. Помимо уменьшения сопротивления, связанного с повышением температуры, обратите внимание, что наклон кривой непостоянен, и поэтому зависимость между сопротивлением и температурой нелинейна. Кроме того, чем круче кривая, тем выше температурная чувствительность устройства, поскольку относительно небольшое изменение температуры может привести к значительному изменению значения сопротивления термистора.

Изображение предоставлено: https://www.amphenol-sensors.com/

Рисунок 1 — Пример характеристической кривой сопротивления-температуры для термистора NTC

Термисторы с положительным температурным коэффициентом, напротив, имеют прямую зависимость между сопротивлением устройства и температурой. При повышении температуры (выше определенной точки) сопротивление термистора также увеличивается. На рисунке 2 ниже показан пример графика характеристики термистора PTC.

Изображение предоставлено: https://www.amphenol-sensors.com/

Рисунок 2 — Пример характеристической кривой сопротивления-температуры для термистора PTC

Как видно из этой кривой, поведение сопротивления термистора PTC изменению температуры очень нелинейно. Первоначально устройство демонстрирует снижение сопротивления с повышением температуры, достигая минимального значения R мин перед тем, как снова начать увеличиваться при дальнейшем повышении температуры.Как только температура достигает критической точки (называемой температурой Кюри, температурой переключения, температурой перехода или температурой точки излома — T b , как показано на рисунке 2), устройство показывает резкое увеличение сопротивления с каждым градусом изменения температура. При температурах ниже T b говорят, что устройство работает в состоянии низкого сопротивления; выше T b устройство переходит в состояние с высоким сопротивлением.

Существует два основных типа термисторов PTC — термочувствительные кремниевые резисторы (также называемые силисторами) и переключающие термисторы PTC.На рис. 2 представлена ​​характеристическая кривая, более типичная для переключающего термистора с положительным температурным коэффициентом. Силистор имеет тенденцию демонстрировать более линейное увеличение сопротивления с изменением температуры в пределах своего номинального рабочего диапазона и чаще всего используется для обеспечения температурной компенсации для кремниевых полупроводниковых устройств.

Применения термистора

Термисторы

NTN чаще всего используются в системах измерения и регулирования температуры из-за большого изменения их сопротивления в зависимости от температуры.Они также используются в электрических цепях, где требуется температурная компенсация, например, в генераторах или ЖК-дисплеях. Поскольку они испытывают временную задержку перед достижением более низкого сопротивления, другое использование этих устройств — функционирование в качестве ограничителя пускового тока. Кроме того, эти термисторы могут найти применение в качестве датчиков наличия жидкости. Когда жидкость входит в контакт с устройством, постоянная рассеяния изменяется, позволяя термистору обнаруживать такой контакт.

Переключающие термисторы с положительным температурным коэффициентом имеют характеристики, позволяющие использовать их в качестве нагревателя или самовосстанавливающегося предохранителя. Термисторы PTC могут эффективно нагревать объект до определенной температуры и поддерживать это значение температуры. Характеристическая кривая, показанная на рисунке 2, показывает, что в состоянии высокого сопротивления устройство будет стремиться к саморегулированию при постоянной (заданной) температуре. Если температура снижается, сопротивление уменьшается, что позволяет большему току проходить через устройство, рассеивая больше энергии и снова повышая температуру.Точно так же, если температура увеличится от установленного значения, сопротивление устройства будет увеличиваться, ограничивая ток и вызывая падение температуры. Производители могут изменять состав керамических материалов, используемых в конструкции термистора PTC, который затем может в некоторой степени изменять температуру перехода и регулируемую температуру. Применения, в которых термисторы PTC используются в качестве нагревателя, включают нагреватели дизельного топлива для нагрева топлива, чтобы облегчить запуск холодного двигателя, в составе восковых двигателей для работы дверцы дозатора мыла в посудомоечной машине, в биметаллических переключателях и в индикаторах угла атаки в самолет.Во многих других областях применения термисторы PTC используются для нагрева, в том числе:

  • Подогреватели блока цилиндров для холодного климата
  • Зеркало для удаления льда
  • Нагреватели для кофейников
  • Обогреватели керамические
  • Клапаны с термоэлектрическим приводом

Внезапное и резкое изменение сопротивления выше температуры Кюри — это свойство, которое позволяет термисторам PTC также использоваться в качестве восстанавливаемых предохранителей, например, для защиты от бросков тока и обеспечения защиты от перегрузки по току.Например, в случае электродвигателя с набором пусковых обмоток термистор PTC может быть подключен электрически последовательно с пусковой катушкой. Когда двигатель запускается первоначально, термистор PTC работает в состоянии низкого сопротивления и пропускает ток в пусковые обмотки. Когда ток течет через устройство, оно рассеивает тепло и повышается температура. Как только устройство переходит в состояние с высоким сопротивлением, ток к пусковым обмоткам фактически отключается, и пусковая катушка отключается от цепи.

Точно так же термисторы PTC могут работать для ограничения тока в ситуации перегрузки по току. В случае возникновения короткого замыкания резкое протекание тока через термистор приведет к его быстрому нагреву выше температуры перехода. Находясь в состоянии высокого сопротивления, устройство может ограничивать ток, протекающий по цепи, чтобы предотвратить продолжение короткого или сверхтока. Как только условие перегрузки по току исправлено, ток, протекающий через термистор PTC, падает, устройство охлаждается, и его сопротивление уменьшается при переходе из состояния с высоким сопротивлением.Следовательно, термисторы PTC действуют как самовосстанавливающиеся предохранители.

Технические характеристики и ключевые термины

Термисторы

имеют ряд ключевых характеристик и терминов; некоторые из наиболее важных из них приведены ниже.

  • Сопротивление при нулевой нагрузке — представляет собой сопротивление термистора в условиях холостого хода, т. Е. Измеряется с использованием такого уровня мощности, при котором тепловыделение от рабочего тока в устройстве практически отсутствует.Измерение обычно проводят при комнатной температуре (25 o C).
  • Бета-константа (β) — также иногда называемая значением B, представляет собой наклон кривой зависимости сопротивления от температуры в заданном диапазоне температур. Для температур T 1 и T 2 это значение может быть вычислено как:

  • Alpha (α) — представляет собой температурный коэффициент сопротивления при нулевой мощности, определяемый как относительное изменение сопротивления, связанное с изменением температуры.Это связано с первой производной кривой R-T и определяется как:

где R — сопротивление, а T — температура.

  • Тепловая постоянная времени (τ) — определяется как время, которое требуется термистору для перехода на 63,2%, или (1 — 1 / e) разницы между начальной и конечной температурами. Это значение основано на экспоненциальной модели изменения температуры термистора со временем, которая может быть аппроксимирована следующим образом:

  • Константа рассеяния (δ) — измеряет количество энергии, необходимое для изменения температуры термистора на 1 o C за счет самонагрева от приложенного тока смещения.Значение измеряется при определенной температуре окружающей среды и измеряется в мВт / o C.

Сводка

В этой статье были рассмотрены основы термисторов, включая то, что они собой представляют, как они работают, типы и области применения. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг, включая поставщиков термисторов NTC и PTC.

Источники:
  1. https://www.variohm.com
  2. https://www.sensorsci.com/thermistors
  3. https://www.electronics-notes.com/
  4. https://www.teamwavelength.com/thermistor-basics/
  5. https://www.littelfuse.com/
  6. https://eepower.com/
  7. https://www.amphenol-sensors.com/en/thermometrics
  8. https://www.electronics-notes.com/

Связанные статьи о датчиках:

Больше от Automation & Electronics

Что такое термистор? И как они используются?

Что такое термистор? И как они используются?

Что такое термистор? Слово Термистор происходит от слов ТЕРМОЧувствительный резистор.

Термистор — это термочувствительный керамический полупроводник, сопротивление которого изменяется при изменении температуры.

Как работает термистор?

Существует два типа термисторов: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (отрицательный температурный коэффициент) и термисторы с положительным температурным коэффициентом.

NTC (отрицательный температурный коэффициент), термисторы предлагают множество преимуществ в области измерения температуры, включая чувствительное измерение изменения температуры (изменение сопротивления от -3% до -6% при повышении температуры на 1 ° C). , что делает его очень точным средством измерения температуры.

Термистор PTC — это термочувствительный резистор, сопротивление которого значительно увеличивается с температурой. Термисторы PTC обычно используются в защите двигателей в качестве устройств ограничения тока.

Общие приложения термистора

Ответив на вопрос « Что такое термистор ?» Теперь мы можем дать базовый общий обзор того, как они используются: —

Термисторы используются как датчики температуры. Их можно найти в бытовых приборах, таких как пожарная сигнализация, духовки и холодильники.Они также используются в цифровых термометрах и во многих автомобильных приложениях для измерения температуры.

Еще несколько коммерческих применений термисторов включают приложения в промышленной электронике, медицинской электронике, пищевой промышленности, аэрокосмической промышленности, связи и приборостроении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*