Termistor je uređaj dizajniran za mjerenje temperature, a sastoji se od poluvodičkog materijala, koji uvelike mijenja svoj otpor uz malu promjenu temperature. Općenito, termistori imaju negativne temperaturne koeficijente, što znači da njihov otpor opada s povećanjem temperature.
Opća karakteristika termistora
Riječ "termistor" je kratka za svoj puni pojam: toplinski osjetljiv otpornik. Ovaj uređaj je precizan i jednostavan za korištenje senzor za sve promjene temperature. Općenito, postoje dvije vrste termistora: negativni temperaturni koeficijent i pozitivni temperaturni koeficijent. Za mjerenje temperature najčešće se koristi prva vrsta.
Oznaka termistora u električnom krugu prikazana je na fotografiji.
Materijal termistora su metalni oksidi s poluvodičkim svojstvima. Tijekom proizvodnje, ovi uređaji dobivaju sljedeći oblik:
- disk;
- štap;
- sferna poput bisera.
Termistor se temelji na principu jakogpromjena otpora uz malu promjenu temperature. U isto vrijeme, pri zadanoj jakosti struje u krugu i konstantnoj temperaturi, održava se konstantan napon.
Za korištenje uređaja, spojen je na električni krug, na primjer, na Wheatstoneov most, te se mjere struja i napon na uređaju. Prema Ohmovom jednostavnom zakonu R=U/I odrediti otpor. Zatim gledaju krivulju ovisnosti otpora o temperaturi, prema kojoj je moguće točno reći kojoj temperaturi odgovara dobiveni otpor. Kada se temperatura promijeni, vrijednost otpora se dramatično mijenja, što omogućuje određivanje temperature s velikom preciznošću.
termistor materijal
Materijal velike većine termistora je poluvodička keramika. Proces njegove proizvodnje sastoji se od sinteriranja prahova nitrida i metalnih oksida na visokim temperaturama. Rezultat je materijal čiji oksidni sastav ima opću formulu (AB)3O4 ili (ABC)3O4, gdje su A, B, C metalni kemijski elementi. Najčešće korišteni su mangan i nikal.
Ako se očekuje da termistor radi na temperaturama nižim od 250 °C, tada su magnezij, kob alt i nikal uključeni u sastav keramike. Keramika ovog sastava pokazuje stabilnost fizičkih svojstava u navedenom temperaturnom rasponu.
Važna karakteristika termistora je njihova specifična vodljivost (recipročna vrijednost otpora). Vodljivost se kontrolira dodavanjem malihkoncentracije litija i natrija.
Proces proizvodnje instrumenata
Sferični termistori se izrađuju nanošenjem na dvije platinaste žice na visokoj temperaturi (1100°C). Žica se zatim reže kako bi se oblikovali kontakti termistora. Stakleni premaz se nanosi na sferni instrument za brtvljenje.
U slučaju disk termistora, proces uspostavljanja kontakata je taloženje metalne legure platine, paladija i srebra na njih, a zatim je lemiti na premaz termistora.
Razlika od detektora platine
Osim poluvodičkih termistora, postoji još jedna vrsta temperaturnih detektora čiji je radni materijal platina. Ovi detektori mijenjaju svoj otpor kako se temperatura mijenja na linearni način. Za termistore ova ovisnost fizikalnih veličina ima potpuno drugačiji karakter.
Prednosti termistora u odnosu na platine su sljedeće:
- Veća osjetljivost otpora na promjene temperature u cijelom radnom rasponu.
- Visoka razina stabilnosti instrumenta i ponovljivosti očitanja.
- Male veličine za brzu reakciju na promjene temperature.
otpor termistora
Ova fizička veličina opada s porastom temperature i važno je uzeti u obzir raspon radne temperature. Za temperaturna ograničenja od -55 °C do +70 °C koriste se termistori otpornosti od 2200 - 10000 ohma. Za više temperature koristite uređaje s otporom većim od 10 kOhm.
Za razliku od platinastih detektora i termoparova, termistori nemaju specifične standarde za krivulje otpora u odnosu na temperaturu, a postoji širok izbor krivulja otpora koje možete izabrati. To je zato što svaki materijal termistora, poput temperaturnog senzora, ima svoju vlastitu krivulju otpora.
Stabilnost i točnost
Ovi instrumenti su kemijski stabilni i ne degradiraju se tijekom vremena. Termistorski senzori su među najtočnijim instrumentima za mjerenje temperature. Točnost njihovih mjerenja u cijelom radnom rasponu je 0,1 - 0,2 °C. Imajte na umu da većina uređaja radi u temperaturnom rasponu od 0 °C do 100 °C.
Osnovni parametri termistora
Sljedeći fizički parametri su osnovni za svaku vrstu termistora (dano je dekodiranje naziva na engleskom):
- R25 - otpor uređaja u Ohmima na sobnoj temperaturi (25 °S). Provjera ove karakteristike termistora jednostavna je pomoću multimetra.
- Tolerancija R25 - vrijednost tolerancije odstupanja otpora na uređaju od njegove zadane vrijednosti na temperaturi od 25 °S. U pravilu, ova vrijednost ne prelazi 20% R25.
- Maks. Struja stacionarnog stanja - maksimalnovrijednost struje u amperima koja može teći kroz uređaj dulje vrijeme. Prekoračenje ove vrijednosti prijeti brzim padom otpora i, kao rezultat, kvarom termistora.
- Pribl. R od maks. Struja - ova vrijednost pokazuje vrijednost otpora u Ohmima, koju uređaj stječe kada kroz njega prođe maksimalna struja. Ova vrijednost bi trebala biti 1-2 reda veličine manja od otpora termistora na sobnoj temperaturi.
- Dissip. Coef. - koeficijent koji pokazuje temperaturnu osjetljivost uređaja na snagu koju apsorbira. Ovaj faktor označava količinu snage u mW koju termistor treba apsorbirati kako bi povećao svoju temperaturu za 1 °C. Ova je vrijednost važna jer pokazuje koliko energije trebate potrošiti da zagrijete uređaj na radnu temperaturu.
- Termička vremenska konstanta. Ako se termistor koristi kao ograničavač udarne struje, važno je znati koliko će vremena trebati da se ohladi nakon isključivanja napajanja kako bi bili spremni za ponovno uključivanje. Budući da temperatura termistora nakon isključivanja opada prema eksponencijalnom zakonu, uvodi se koncept "Terminske vremenske konstante" - vremena tijekom kojeg se temperatura uređaja smanjuje za 63,2% razlike između radne temperature uređaja. uređaja i temperature okoline.
- Maks. Kapacitet opterećenja u ΜF - količina kapaciteta u mikrofaradima koja se može isprazniti kroz ovaj uređaj bez oštećenja. Ova vrijednost je naznačena za određeni napon,npr. 220 V.
Kako testirati termistor za rad?
Za grubu provjeru ispravnosti termistora, možete koristiti multimetar i obično lemilo.
Prije svega, uključite način mjerenja otpora na multimetru i spojite izlazne kontakte termistora na terminale multimetra. U ovom slučaju polaritet nije bitan. Multimetar će pokazati određeni otpor u omima, to bi trebalo zabilježiti.
Zatim trebate priključiti lemilo i dovesti ga do jednog od izlaza termistora. Pazite da ne spalite uređaj. Tijekom ovog postupka trebali biste promatrati očitanja multimetra, trebao bi pokazati otpor koji se glatko smanjuje, koji će se brzo smiriti na neku minimalnu vrijednost. Minimalna vrijednost ovisi o vrsti termistora i temperaturi lemilice, obično je nekoliko puta manja od vrijednosti izmjerene na početku. U tom slučaju možete biti sigurni da termistor radi.
Ako se otpor na multimetru nije promijenio ili je, naprotiv, naglo pao, tada uređaj nije prikladan za njegovu upotrebu.
Napominjemo da je ova provjera gruba. Za precizno testiranje uređaja potrebno je izmjeriti dva pokazatelja: njegovu temperaturu i odgovarajući otpor, a zatim usporediti te vrijednosti s onima koje je naveo proizvođač.
Prijave
Termistori se koriste u svim područjima elektronike u kojima je važno pratiti temperaturne uvjete. Ova područja uključujuračunala, precizna oprema za industrijske instalacije i uređaji za prijenos raznih podataka. Dakle, termistor 3D pisača koristi se kao senzor koji kontrolira temperaturu grijaćeg sloja ili ispisne glave.
Jedna od najčešćih upotreba termistora je ograničavanje udarne struje, kao što je kod uključivanja računala. Činjenica je da se u trenutku uključivanja napajanja, početni kondenzator, koji ima veliki kapacitet, isprazni, stvarajući ogromnu struju u cijelom krugu. Ova struja može spaliti cijeli čip, tako da je termistor uključen u krug.
Ovaj uređaj u trenutku uključivanja imao je sobnu temperaturu i veliki otpor. Takav otpor može učinkovito smanjiti napon struje u trenutku pokretanja. Nadalje, uređaj se zagrijava zbog struje koja prolazi kroz njega i oslobađanja topline, a njegov otpor naglo opada. Kalibracija termistora je takva da radna temperatura računalnog čipa uzrokuje praktički nultu otpornost termistora i na njemu nema pada napona. Nakon isključivanja računala, termistor se brzo hladi i vraća otpor.
Dakle, korištenje termistora za ograničavanje udarne struje je i isplativo i prilično jednostavno.
Primjeri termistora
Trenutno je na rasprodaji širok asortiman proizvoda, evo karakteristika i područja upotrebe nekih od njih:
- Termistor B57045-K s pričvršćivanjem navrtkom, ima nominalni otpor 1kOhm s tolerancijom od 10%. Koristi se kao senzor za mjerenje temperature u potrošačkoj i automobilskoj elektronici.
- B57153-S disk instrument, ima maksimalnu ocjenu struje od 1,8 A na 15 ohma na sobnoj temperaturi. Koristi se kao ograničavač udarne struje.
