La resistenza di qualsiasi conduttore dipende generalmente dalla temperatura. La resistenza dei metalli aumenta con il calore. Dal punto di vista della fisica, ciò è spiegato da un aumento dell'ampiezza delle vibrazioni termiche degli elementi del reticolo cristallino e da un aumento della resistenza al movimento di un flusso di elettroni diretto. La resistenza di elettroliti e semiconduttori diminuisce quando vengono riscaldati - questo è spiegato da altri processi.
Contenuto
Come funziona il termistore
In molti casi, il fenomeno della dipendenza dalla temperatura della resistenza è dannoso. Quindi, la bassa resistenza del filamento di una lampada a incandescenza a freddo provoca un esaurimento al momento dell'accensione. La modifica del valore della resistenza delle resistenze fisse durante il riscaldamento o il raffreddamento comporta una modifica dei parametri del circuito.
Gli sviluppatori stanno lottando con questo fenomeno, i resistori vengono prodotti con un TCR ridotto, il coefficiente di resistenza della temperatura. Tali articoli sono più costosi del solito. Ma ci sono tali componenti elettronici in cui la dipendenza della resistenza dalla temperatura è pronunciata e normalizzata. Questi elementi sono chiamati termistori (resistenze termiche) o termistori.
Tipi e dispositivo dei termistori
I termistori possono essere divisi in due grandi gruppi in base alla loro risposta alle variazioni di temperatura:
- se la resistenza diminuisce quando riscaldata, vengono chiamati tali termistori termistori NTC (con coefficiente di resistenza alla temperatura negativo);
- se la resistenza aumenta durante il riscaldamento, il termistore ha un TCR positivo (caratteristica PTC) - tali elementi sono anche chiamati postulanti.
Il tipo di termistore è determinato dalle proprietà dei materiali con cui sono realizzati i termistori. Quando riscaldati, i metalli aumentano la resistenza, quindi, sulla loro base (più precisamente, sulla base di ossidi metallici), si producono resistenze termiche con un TCR positivo. I semiconduttori hanno una relazione inversa, quindi gli elementi NTC sono costituiti da essi. Elementi termicamente dipendenti con TCR negativo possono teoricamente essere realizzati sulla base di elettroliti, ma questa opzione è estremamente scomoda nella pratica. La sua nicchia è la ricerca di laboratorio.
Il design dei termistori può essere diverso. Sono prodotti sotto forma di cilindri, perline, rondelle, ecc. con due uscite (come resistore convenzionale). Puoi scegliere la forma più conveniente per l'installazione sul posto di lavoro.
Caratteristiche principali
La caratteristica più importante di qualsiasi termistore è il suo coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR).Mostra quanto cambia la resistenza quando riscaldata o raffreddata di 1 grado Kelvin.
Sebbene la variazione di temperatura, espressa in gradi Kelvin, sia uguale alla variazione in gradi Celsius, Kelvin è ancora utilizzato nelle caratteristiche di resistenza termica. Ciò è dovuto all'uso diffuso dell'equazione di Steinhart-Hart nei calcoli e include la temperatura in K.
Il TCR è negativo per i termistori NTC e positivo per i termistori PTC.
Un'altra caratteristica importante è la resistenza nominale. Questo è il valore di resistenza a 25°C. Conoscendo questi parametri, è facile determinare l'applicabilità della resistenza termica per un particolare circuito.
Inoltre, per l'uso dei termistori, sono importanti caratteristiche come la tensione nominale e massima di esercizio. Il primo parametro determina la tensione alla quale l'elemento può funzionare a lungo e il secondo - la tensione al di sopra della quale le prestazioni della resistenza termica non sono garantite.
Per i posters, un parametro importante è la temperatura di riferimento, il punto sul grafico della dipendenza della resistenza dal riscaldamento, in cui la caratteristica cambia. Definisce l'area di lavoro della resistenza PTC.
Quando si sceglie un termistore, è necessario prestare attenzione al suo intervallo di temperatura. Al di fuori dell'area specificata dal produttore, la sua caratteristica non è standardizzata (ciò può causare errori nel funzionamento dell'apparecchiatura) o il termistore è generalmente inutilizzabile lì.
Designazione grafica condizionale
Sui diagrammi, l'UGO del termistore può differire leggermente, ma il segno principale della resistenza termica è il simbolo t accanto al rettangolo che simboleggia la resistenza.Senza questo simbolo, è impossibile determinare da cosa dipende la resistenza: UGO simili hanno, ad esempio, varistori (la resistenza è determinata dalla tensione applicata) e altri elementi.
A volte viene applicata una designazione aggiuntiva all'UGO, che determina la categoria del termistore:
- NTC per elementi con TCS negativo;
- PTC per i postulanti.
Questa caratteristica è talvolta indicata da frecce:
- unidirezionale per PTC;
- multidirezionale per NTC.
La designazione della lettera può essere diversa: R, RK, TH, ecc.
Come controllare le prestazioni del termistore
Il primo controllo del termistore consiste nel misurare la resistenza nominale con un multimetro convenzionale. Se la misurazione viene eseguita a temperatura ambiente, che non è molto diversa da +25 ° C, la resistenza misurata non deve differire in modo significativo da quella indicata sulla custodia o nella documentazione.
Se la temperatura ambiente è superiore o inferiore al valore specificato, è necessario effettuare una piccola correzione.
Puoi provare a prendere la caratteristica della temperatura del termistore per confrontarla con quella specificata nella documentazione o ripristinarla per un elemento di origine sconosciuta.
Sono disponibili tre temperature per creare con sufficiente precisione senza strumenti di misura:
- ghiaccio sciolto (può essere portato in frigorifero) - circa 0 ° C;
- corpo umano - circa 36 ° C;
- acqua bollente - circa 100 ° C.
Da questi punti, puoi tracciare una dipendenza approssimativa della resistenza dalla temperatura, ma per i posistori questo potrebbe non funzionare: sul grafico del loro TKS, ci sono aree in cui R non è determinato dalla temperatura (al di sotto della temperatura di riferimento).Se c'è un termometro, puoi prendere una caratteristica in più punti, abbassando il termistore nell'acqua e riscaldandolo. Ogni 15 ... 20 gradi, è necessario misurare la resistenza e tracciare il valore sul grafico. Se devi prendere parametri superiori a 100 gradi, invece dell'acqua, puoi usare olio (ad esempio automobilistico - motore o trasmissione).
La figura mostra le dipendenze tipiche della resistenza dalla temperatura: una linea continua per PTC, una linea tratteggiata per NTC.
Ove applicabile
L'uso più ovvio dei termistori è come sensori di temperatura. Entrambi i termistori NTC e PTC sono adatti a questo scopo. È solo necessario selezionare un elemento in base all'area di lavoro e tenere conto delle caratteristiche del termistore nel dispositivo di misurazione.
È possibile costruire un relè termico: quando la resistenza (più precisamente, la caduta di tensione ai suoi capi) viene confrontata con un determinato valore e quando viene superata la soglia, l'uscita commuta. Tale dispositivo può essere utilizzato come dispositivo di controllo termico o rivelatore di incendio. La creazione di misuratori di temperatura si basa sul fenomeno del riscaldamento indiretto, quando il termistore viene riscaldato da una fonte esterna.
Anche nel campo dell'utilizzo delle resistenze termiche viene utilizzato il riscaldamento diretto: il termistore viene riscaldato dalla corrente che lo attraversa. I resistori NTC possono essere utilizzati in questo modo per limitare la corrente, ad esempio quando si caricano condensatori di grandi dimensioni all'accensione, nonché per limitare la corrente di avviamento dei motori elettrici, ecc. A freddo, gli elementi termicamente dipendenti hanno una grande resistenza.Quando il condensatore è parzialmente carico (o il motore raggiunge la velocità nominale), il termistore avrà il tempo di riscaldarsi con la corrente che scorre, la sua resistenza diminuirà e non influirà più sul funzionamento del circuito.
Allo stesso modo, puoi prolungare la vita di una lampada a incandescenza includendo un termistore in serie con essa. Limiterà la corrente nel momento più difficile, quando viene attivata la tensione (è in questo momento che la maggior parte delle lampade si guasta). Dopo il riscaldamento, cesserà di influenzare la lampada.
Al contrario, i termistori con caratteristica positiva vengono utilizzati per proteggere i motori elettrici durante il funzionamento. Se la corrente nel circuito dell'avvolgimento aumenta a causa di un motore in stallo o di un carico sull'albero eccessivo, il resistore PTC si riscalda e limita questa corrente.
I termistori NTC possono essere utilizzati anche come compensatori termici per altri componenti. Quindi, se un termistore NTC è installato in parallelo con il resistore che imposta la modalità transistor e ha un TKS positivo, la variazione di temperatura influenzerà ciascun elemento in modo opposto. Di conseguenza, l'effetto della temperatura viene compensato e il punto operativo del transistor non si sposta.
Esistono dispositivi combinati chiamati termistori con riscaldamento indiretto. Un elemento dipendente dalla temperatura e un riscaldatore si trovano in un alloggiamento di tale elemento. C'è un contatto termico tra di loro, ma sono isolati galvanicamente. Variando la corrente attraverso il riscaldatore, è possibile controllare la resistenza.
I termistori con caratteristiche diverse sono ampiamente utilizzati in ingegneria. Oltre alle applicazioni standard, il loro ambito di lavoro può essere ampliato.Tutto è limitato solo dall'immaginazione e dalle qualifiche dello sviluppatore.
Articoli simili:
