Termistor je uređaj dizajniran za mjerenje temperature, a sastoji se od poluvodičkog materijala, koji u velikoj mjeri 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
Reč "termistor" je kratka za svoj puni pojam: termički osetljiv 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. Najčešće se prvi tip koristi za mjerenje temperature.
Oznaka termistora u električnom kolu je prikazana na fotografiji.
Materijal termistora su metalni oksidi sa poluprovodničkim svojstvima. Tokom proizvodnje, ovi uređaji dobijaju sljedeći oblik:
- disc;
- rod;
- sferna poput bisera.
Termistor je baziran na principu jakogpromjena otpora uz malu promjenu temperature. Istovremeno, pri datoj jačini struje u kolu i konstantnoj temperaturi, održava se konstantan napon.
Da biste koristili uređaj, on se povezuje na električni krug, na primjer, na Wheatstone most, i mjere se struja i napon na uređaju. Prema Ohmovom jednostavnom zakonu R=U/I određuje otpor. Zatim gledaju krivulju ovisnosti otpora o temperaturi, prema kojoj je moguće točno reći kojoj temperaturi odgovara rezultujući otpor. Kada se temperatura promijeni, vrijednost otpora se dramatično mijenja, što omogućava određivanje temperature sa velikom preciznošću.
Termistor materijal
Materijal velike većine termistora je poluvodička keramika. Proces njegove proizvodnje sastoji se od sinterovanja prahova nitrida i metalnih oksida na visokim temperaturama. Rezultat je materijal čiji oksidni sastav ima opštu formulu (AB)3O4 ili (ABC)3O4, gdje su A, B, C metalni hemijski elementi. Najčešće korišteni su mangan i nikl.
Ako se očekuje da termistor radi na temperaturama nižim od 250 °C, tada su magnezij, kob alt i nikl uključeni u sastav keramike. Keramika ovog sastava pokazuje stabilnost fizičkih svojstava u navedenom temperaturnom opsegu.
Važna karakteristika termistora je njihova specifična provodljivost (recipročna otpornost). Provodljivost se kontrolira dodavanjem malihkoncentracije litijuma i natrijuma.
Proces proizvodnje instrumenata
Sferični termistori se prave tako što se nanose na dve 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 zaptivanje.
U slučaju disk termistora, proces uspostavljanja kontakata je nanošenje metalne legure platine, paladijuma i srebra na njih, a zatim je lemljenje na premaz termistora.
Razlika od detektora platine
Pored 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 zavisnost fizičkih veličina ima potpuno drugačiji karakter.
Prednosti termistora u odnosu na platine su sljedeće:
- Veća otpornost osjetljivosti na promjene temperature u cijelom radnom opsegu.
- Visoki nivo stabilnosti instrumenta i ponovljivosti očitavanja.
- Male veličine za brzu reakciju na promjene temperature.
Otpor termistora
Ova fizička veličina opada sa porastom temperature i važno je uzeti u obzir opseg radne temperature. Za temperaturna ograničenja od -55 °C do +70 °C koriste se termistori otpornosti od 2200 - 10000 oma. Za veće temperature koristite uređaje sa 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 krivu otpora.
Stabilnost i tačnost
Ovi instrumenti su hemijski stabilni i ne degradiraju se tokom vremena. Termistorski senzori su među najpreciznijim instrumentima za mjerenje temperature. Tačnost njihovih mjerenja u cijelom radnom opsegu 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 svaki tip termistora (dato je dekodiranje naziva na engleskom):
- R25 - otpor uređaja u Ohmima na sobnoj temperaturi (25 °S). Provjera ove karakteristike termistora je jednostavna pomoću multimetra.
- Tolerancija R25 - vrijednost tolerancije odstupanja otpora na uređaju od njegove zadate vrijednosti na temperaturi od 25 °S. Po pravilu, ova vrijednost ne prelazi 20% R25.
- Maks. Struja stabilnog stanja - maksimalnovrijednost struje u amperima koja može teći kroz uređaj dugo vremena. Prekoračenje ove vrijednosti prijeti brzim padom otpora i, kao rezultat, kvarom termistora.
- Approx. 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 pokazuje količinu snage u mW koju termistor treba da apsorbuje da bi povećao svoju temperaturu za 1 °C. Ova vrijednost je važna jer pokazuje koliko energije trebate potrošiti da zagrijete uređaj na radnu temperaturu.
- Termička vremenska konstanta. Ako se termistor koristi kao graničnik 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 po eksponencijalnom zakonu, uvodi se koncept "Termičke vremenske konstante" - vremena tokom kojeg se temperatura uređaja smanjuje za 63,2% razlike između radne temperature uređaja. uređaja i temperature okoline.
- Maks. Kapacitet opterećenja u ΜF - količina kapacitivnosti 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 običnu lemilicu.
Pre svega, uključite režim merenja 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 treba zabilježiti.
Onda morate uključiti lemilicu i dovesti je do jednog od izlaza termistora. Pazite da ne zapalite uređaj. Tokom ovog procesa, trebali biste promatrati očitanja multimetra, on bi trebao pokazati glatko opadajući otpor, 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 ovom slučaju, možete biti sigurni da termistor radi.
Ako se otpor na multimetru nije promijenio ili je, naprotiv, naglo opao, onda je uređaj neprikladan za njegovu upotrebu.
Napominjemo da je ovaj ček grub. Za precizno testiranje uređaja potrebno je izmjeriti dva indikatora: njegovu temperaturu i odgovarajući otpor, a zatim uporediti ove vrijednosti sa onima koje je naveo proizvođač.
Prijave
Termistori se koriste u svim oblastima elektronike u kojima je važno pratiti temperaturne uslove. Ova područja uključujuračunari, precizna oprema za industrijske instalacije i uređaji za prenos raznih podataka. Dakle, termistor 3D štampača se koristi kao senzor koji kontroliše temperaturu grejnog sloja ili glave štampača.
Jedna od najčešćih upotreba termistora je da se ograniči udarna struja, kao kada se uključuje računar. Činjenica je da se u trenutku uključivanja napajanja, početni kondenzator, koji ima veliki kapacitet, isprazni, stvarajući ogromnu struju u cijelom krugu. Ova struja je sposobna da sagori cijeli čip, tako da je termistor uključen u kolo.
Ovaj uređaj je u trenutku uključivanja imao sobnu temperaturu i ogroman otpor. Takav otpor može efikasno 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 kompjuterskog čipa uzrokuje da otpor termistora bude praktički nula, a na njemu nema pada napona. Nakon isključivanja računara, 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 akciji širok asortiman proizvoda, evo karakteristika i područja upotrebe nekih od njih:
- Termistor B57045-K sa pričvršćivanjem navrtkom, ima nominalni otpor 1kOhm sa tolerancijom od 10%. Koristi se kao senzor za mjerenje temperature u potrošačkoj i automobilskoj elektronici.
- B57153-S disk instrument, ima maksimalnu struju od 1,8 A na 15 oma na sobnoj temperaturi. Koristi se kao limiter udarne struje.
