ההתנגדות של כל מוליך תלויה בדרך כלל בטמפרטורה. ההתנגדות של מתכות עולה עם החום. מנקודת המבט של הפיזיקה, זה מוסבר על ידי עלייה באמפליטודה של תנודות תרמיות של האלמנטים של סריג הגביש ועלייה בהתנגדות לתנועה של זרימת אלקטרונים מכוונת. ההתנגדות של אלקטרוליטים ומוליכים למחצה יורדת בעת חימום - זה מוסבר על ידי תהליכים אחרים.
תוֹכֶן
איך התרמיסטור עובד
במקרים רבים, התופעה של תלות בטמפרטורה של התנגדות מזיקה. אז, ההתנגדות הנמוכה של חוט הנימה של מנורת ליבון במצב קר גורמת לשחיקה ברגע ההפעלה. שינוי ערך ההתנגדות של נגדים קבועים במהלך חימום או קירור מוביל לשינוי בפרמטרים של המעגל.
מפתחים נאבקים עם תופעה זו, נגדים מיוצרים עם TCR מופחת - מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות. פריטים כאלה יקרים יותר מהרגיל. אבל יש רכיבים אלקטרוניים כאלה שבהם התלות של ההתנגדות בטמפרטורה בולטת ומנורמלת. אלמנטים אלו נקראים תרמיסטורים (התנגדויות תרמיות) או תרמיסטורים.
סוגים ומכשירים של תרמיסטורים
ניתן לחלק תרמיסטורים לשתי קבוצות גדולות על פי תגובתם לשינויי טמפרטורה:
- אם ההתנגדות יורדת בעת חימום, תרמיסטורים כאלה נקראים תרמיסטורים NTC (עם מקדם טמפרטורה שלילי של התנגדות);
- אם ההתנגדות עולה במהלך החימום, אז לתרמיסטור יש TCR חיובי (מאפיין PTC) - אלמנטים כאלה נקראים גם פוזיסטרים.
סוג התרמיסטור נקבע לפי תכונות החומרים מהם עשויים התרמיסטורים. כאשר מחומם, מתכות מגדילות את ההתנגדות, ולכן, על בסיסן (ליתר דיוק, על בסיס תחמוצות מתכת), מיוצרות התנגדויות תרמיות עם TCR חיובי. למוליכים למחצה יש קשר הפוך, ולכן אלמנטים של NTC עשויים מהם. אלמנטים תלויים תרמית עם TCR שלילי יכולים להיעשות באופן תיאורטי על בסיס אלקטרוליטים, אבל אפשרות זו היא מאוד לא נוחה בפועל. הנישה שלו היא מחקר במעבדה.
העיצוב של תרמיסטורים יכול להיות שונה. הם מיוצרים בצורה של צילינדרים, חרוזים, דסקיות וכו'. עם שתי יציאות (כמו נגד קונבנציונלי). אתה יכול לבחור את הצורה הנוחה ביותר להתקנה במקום העבודה.
מאפיינים עיקריים
המאפיין החשוב ביותר של כל תרמיסטור הוא מקדם ההתנגדות הטמפרטורה שלו (TCR).זה מראה עד כמה ההתנגדות משתנה בעת חימום או קירור של מעלה קלווין אחת.
למרות שהשינוי בטמפרטורה, המתבטא במעלות קלווין, שווה לשינוי במעלות צלזיוס, עדיין משתמשים בקלווין במאפיינים של התנגדות תרמית. זה נובע מהשימוש הנרחב במשוואת שטיינהארט-הארט בחישובים, והיא כוללת טמפרטורה ב-K.
TCR הוא שלילי עבור תרמיסטורי NTC וחיובי עבור תרמיסטורי PTC.
מאפיין חשוב נוסף הוא ההתנגדות הנומינלית. זהו ערך ההתנגדות ב-25 מעלות צלזיוס. לדעת פרמטרים אלה, קל לקבוע את התחולה של התנגדות תרמית עבור מעגל מסוים.
כמו כן, לשימוש בתרמיסטורים חשובים מאפיינים כמו מדורג ומתח הפעלה מרבי. הפרמטר הראשון קובע את המתח שבו האלמנט יכול לפעול לאורך זמן, והשני - המתח שמעליו הביצועים של ההתנגדות התרמית אינם מובטחים.
עבור פוזיסטורים, פרמטר חשוב הוא טמפרטורת הייחוס - הנקודה בגרף של תלות ההתנגדות בחימום, שבה משתנה המאפיין. זה מגדיר את אזור העבודה של התנגדות PTC.
בעת בחירת תרמיסטור, אתה צריך לשים לב לטווח הטמפרטורות שלו. מחוץ לאזור שצוין על ידי היצרן, המאפיין שלו אינו סטנדרטי (זה יכול להוביל לשגיאות בפעולת הציוד) או שהתרמיסטור בדרך כלל אינו פועל שם.
ייעוד גרפי מותנה
בתרשימים, UGO של התרמיסטור עשוי להיות שונה במקצת, אך הסימן העיקרי להתנגדות התרמית הוא הסמל t ליד המלבן המסמל את הנגד.ללא סמל זה, אי אפשר לקבוע במה תלויה ההתנגדות - ל-UGOs דומים יש, למשל, וריסטורים (ההתנגדות נקבעת על ידי המתח המופעל) ואלמנטים אחרים.
לפעמים מוחל ייעוד נוסף על ה-UGO, הקובע את הקטגוריה של התרמיסטור:
- NTC עבור אלמנטים עם TCS שלילי;
- PTC עבור פוזיסטורים.
מאפיין זה מסומן לפעמים על ידי חיצים:
- חד כיווני עבור PTC;
- רב כיווני עבור NTC.
ייעוד האות יכול להיות שונה - R, RK, TH וכו'.
כיצד לבדוק את הביצועים של התרמיסטור
הבדיקה הראשונה של התרמיסטור היא למדוד את ההתנגדות הנומינלית עם מולטימטר קונבנציונלי. אם המדידה מתבצעת בטמפרטורת החדר, שאינה שונה מאוד מ-+25 מעלות צלזיוס, ההתנגדות הנמדדת לא צריכה להיות שונה משמעותית מזו המצוינת על המקרה או בתיעוד.
אם טמפרטורת הסביבה גבוהה או נמוכה מהערך שצוין, יש לבצע תיקון קטן.
אתה יכול לנסות לקחת את הטמפרטורה האופיינית לתרמיסטור - כדי להשוות אותו לזה שצוין בתיעוד או לשחזר אותו עבור אלמנט שמקורו לא ידוע.
ישנן שלוש טמפרטורות זמינות ליצור בדיוק מספיק ללא מכשירי מדידה:
- קרח נמס (ניתן לקחת במקרר) - בערך 0 מעלות צלזיוס;
- גוף האדם - בערך 36 מעלות צלזיוס;
- מים רותחים - בערך 100 מעלות צלזיוס.
מנקודות אלה, אתה יכול לצייר תלות משוערת של התנגדות בטמפרטורה, אבל עבור פוסיסטורים זה לא יכול לעבוד - על הגרף של ה-TKS שלהם, ישנם אזורים שבהם R לא נקבע על ידי הטמפרטורה (מתחת לטמפרטורת הייחוס).אם יש מדחום, אפשר לקחת מאפיין בכמה נקודות - על ידי הורדת התרמיסטור למים וחימום שלו. כל 15 ... 20 מעלות, יש צורך למדוד את ההתנגדות ולשרטט את הערך על הגרף. אם אתה צריך לקחת פרמטרים מעל 100 מעלות, במקום מים, אתה יכול להשתמש בשמן (לדוגמה, רכב - מנוע או תיבת הילוכים).
האיור מציג תלות אופיינית של התנגדות בטמפרטורה - קו מוצק עבור PTC, קו מקווקו עבור NTC.
במקרים רלוונטיים
השימוש הברור ביותר בתרמיסטורים הוא כמו חיישני טמפרטורה. גם תרמיסטורים NTC וגם PTC מתאימים למטרה זו. יש רק צורך לבחור אלמנט בהתאם לאזור העבודה ולקחת בחשבון את המאפיין של התרמיסטור במכשיר המדידה.
אתה יכול לבנות ממסר תרמי - כאשר ההתנגדות (ליתר דיוק, ירידת המתח על פניו) מושווה לערך נתון, וכאשר חורגת מהסף, היציאה עוברת. מכשיר כזה יכול לשמש כמכשיר בקרה תרמית או כגלאי אש. יצירת מדי טמפרטורה מבוססת על תופעת החימום העקיף - כאשר התרמיסטור מחומם ממקור חיצוני.
גם בתחום השימוש בהתנגדויות תרמיות נעשה שימוש בחימום ישיר - התרמיסטור מחומם על ידי הזרם העובר דרכו. ניתן להשתמש בנגדי NTC בדרך זו להגבלת הזרם - למשל בעת טעינת קבלים גדולים בעת הפעלתם, וכן להגביל את זרם ההתנעה של מנועים חשמליים וכו'. במצב קר, לאלמנטים התלויים תרמית יש התנגדות גדולה.כאשר הקבל טעון חלקית (או שהמנוע מגיע למהירות הנקובת שלו), לתרמיסטור יהיה זמן להתחמם עם הזרם הזורם, ההתנגדות שלו תרד, וזה לא ישפיע עוד על פעולת המעגל.
באותו אופן, אתה יכול להאריך את חייה של מנורת ליבון על ידי הכללת תרמיסטור בסדרה איתה. זה יגביל את הזרם ברגע הקשה ביותר - כאשר המתח מופעל (בזמן זה רוב המנורות נכשלות). לאחר החימום, זה יפסיק להשפיע על המנורה.
להיפך, תרמיסטורים בעלי מאפיין חיובי משמשים להגנה על מנועים חשמליים במהלך הפעולה. אם הזרם במעגל המתפתל עולה עקב מנוע שנתקע או עומס מוגזם בציר, נגד ה-PTC יתחמם ויגביל זרם זה.
תרמיסטורי NTC יכולים לשמש גם כמפצים תרמיים לרכיבים אחרים. לכן, אם תרמיסטור NTC מותקן במקביל לנגד שקובע את מצב הטרנזיסטור ויש לו TKS חיובי, אז שינוי הטמפרטורה ישפיע על כל אלמנט בצורה הפוכה. כתוצאה מכך, השפעת הטמפרטורה מפוצה, ונקודת הפעולה של הטרנזיסטור אינה משתנה.
ישנם מכשירים משולבים הנקראים תרמיסטורים עם חימום עקיף. אלמנט תלוי טמפרטורה ותנור חימום ממוקמים בדיור אחד של אלמנט כזה. קיים מגע תרמי ביניהם, אך הם מבודדים באופן גלווני. על ידי שינוי הזרם דרך המחמם, ניתן לשלוט בהתנגדות.
תרמיסטורים בעלי מאפיינים שונים נמצאים בשימוש נרחב בהנדסה. בנוסף ליישומים סטנדרטיים, ניתן להרחיב את היקף עבודתם.הכל מוגבל רק על ידי הדמיון והכישורים של היזם.
מאמרים דומים:
