Termistorius yra temperatūrai matuoti skirtas prietaisas, sudarytas iš puslaidininkinės medžiagos, kuri labai pakeičia savo varžą, kai pasikeičia temperatūra. Paprastai termistoriai turi neigiamus temperatūros koeficientus, o tai reiškia, kad jų varža mažėja didėjant temperatūrai.
Bendroji termistoriaus charakteristika
Žodis „termistorius“reiškia visą terminą: termiškai jautrus rezistorius. Šis prietaisas yra tikslus ir lengvai naudojamas jutiklis bet kokiems temperatūros pokyčiams. Apskritai, yra dviejų tipų termistoriai: neigiamas temperatūros koeficientas ir teigiamas temperatūros koeficientas. Dažniausiai temperatūrai matuoti naudojamas pirmasis tipas.
Elektros grandinės termistoriaus žymėjimas parodytas nuotraukoje.
Termistorių medžiaga yra metalų oksidai, turintys puslaidininkių savybių. Gamybos metu šiems įrenginiams suteikiama tokia forma:
- diskas;
- strypas;
- sferinis kaip perlas.
Termistorius pagrįstas stipriu principuatsparumo pokytis esant nedideliam temperatūros pokyčiui. Tuo pačiu metu, esant tam tikram srovės stiprumui grandinėje ir pastoviai temperatūrai, palaikoma pastovi įtampa.
Norėdami naudoti įrenginį, jis prijungiamas prie elektros grandinės, pavyzdžiui, prie Vitstono tilto, ir išmatuojama įrenginio srovė bei įtampa. Pagal paprastą Ohmo dėsnį R=U/I nustato varžą. Toliau žiūrima į varžos priklausomybės nuo temperatūros kreivę, pagal kurią galima tiksliai pasakyti, kokią temperatūrą atitinka susidariusi varža. Pasikeitus temperatūrai, pasipriešinimo vertė smarkiai pasikeičia, todėl temperatūrą galima nustatyti labai tiksliai.
Termistoriaus medžiaga
Didžioji daugumos termistorių medžiaga yra puslaidininkinė keramika. Jo gamybos procesas susideda iš nitridų ir metalų oksidų miltelių sukepinimo aukštoje temperatūroje. Gaunama medžiaga, kurios oksido sudėties bendroji formulė (AB)3O4 arba (ABC)3O4, kur A, B, C yra metaliniai cheminiai elementai. Dažniausiai naudojamas manganas ir nikelis.
Jei tikimasi, kad termistorius veiks žemesnėje nei 250 °C temperatūroje, tada į keramikos sudėtį įtrauktas magnis, kob altas ir nikelis. Šios sudėties keramika rodo fizinių savybių stabilumą nurodytame temperatūros diapazone.
Svarbi termistorių charakteristika yra jų savitasis laidumas (varžos atvirkštinė vertė). Laidumas kontroliuojamas pridedant mažąličio ir natrio koncentracijos.
Instrumentų gamybos procesas
Sferiniai termistoriai gaminami pritaikant juos prie dviejų platininių laidų aukštoje temperatūroje (1100°C). Tada viela nupjaunama, kad suformuotų termistoriaus kontaktus. Sferinis instrumentas padengiamas stiklo danga sandarinimui.
Jei tai yra diskiniai termistoriai, kontaktų užmezgimo procesas yra ant jų nusodinti metalo lydinį iš platinos, paladžio ir sidabro, o tada lituoti ant termistoriaus dangos.
Skirtumas nuo platinos detektorių
Be puslaidininkinių termistorių, yra ir kito tipo temperatūros detektoriai, kurių darbinė medžiaga yra platina. Šie detektoriai keičia savo varžą, kai temperatūra kinta tiesiškai. Termistoriams ši fizikinių dydžių priklausomybė yra visiškai kitokia.
Termistorių pranašumai, palyginti su platininiais analogais, yra šie:
- Didesnis atsparumo temperatūros pokyčiams jautrumas visame veikimo diapazone.
- Aukštas prietaiso stabilumo lygis ir rodmenų pakartojamumas.
- Mažas, kad greitai reaguotų į temperatūros pokyčius.
Termistoriaus varža
Šis fizinis dydis mažėja didėjant temperatūrai, todėl svarbu atsižvelgti į darbinės temperatūros diapazoną. Temperatūros riboms nuo -55 °C iki +70 °C naudojami termistoriai, kurių varža yra 2200 - 10000 omų. Aukštesnėje temperatūroje naudokite įrenginius, kurių varža didesnė nei 10 kOhm.
Skirtingai nei platininiai detektoriai ir termoporos, termistoriai neturi specifinių varžos ir temperatūros kreivių standartų, be to, galima rinktis iš daugybės varžos kreivių. Taip yra todėl, kad kiekviena termistoriaus medžiaga, kaip ir temperatūros jutiklis, turi savo varžos kreivę.
Stabilumas ir tikslumas
Šie instrumentai yra chemiškai stabilūs ir laikui bėgant nesuyra. Termistorių jutikliai yra vieni tiksliausių temperatūros matavimo prietaisų. Jų matavimų tikslumas visame veikimo diapazone yra 0,1 - 0,2 °C. Atminkite, kad dauguma prietaisų veikia temperatūros diapazone nuo 0 °C iki 100 °C.
Pagrindiniai termistorių parametrai
Šie fiziniai parametrai yra pagrindiniai kiekvieno tipo termistorius (pavadinimai iššifruoti anglų kalba):
- R25 - įrenginio atsparumas Om kambario temperatūroje (25 °С). Patikrinti šią termistoriaus charakteristiką paprasta naudojant multimetrą.
- Tolerancija R25 - įrenginio varžos nuokrypio nuo nustatytos vertės esant 25 °С temperatūrai vertė. Paprastai ši vertė neviršija 20 % R25.
- Maks. Pastovios būsenos srovė – maksimalisrovės vertė amperais, kuri ilgą laiką gali tekėti per įrenginį. Viršijus šią vertę gresia greitas pasipriešinimo sumažėjimas ir dėl to termistoriaus gedimas.
- Apytiksliai. R iš maks. Srovė - ši vertė rodo pasipriešinimo vertę omuose, kurią prietaisas įgyja, kai per jį praeina didžiausia srovė. Ši vertė turėtų būti 1–2 eilėmis mažesnė už termistoriaus varžą kambario temperatūroje.
- Išsklaidyk. Koef. - koeficientas, rodantis prietaiso temperatūros jautrumą jo sugeriamai galiai. Šis koeficientas rodo galios kiekį mW, kurį termistorius turi sugerti, kad jo temperatūra padidėtų 1 °C. Ši vertė yra svarbi, nes ji parodo, kiek energijos reikia sunaudoti, kad įrenginys pašildytų iki darbinės temperatūros.
- Šiluminė laiko konstanta. Jei termistorius naudojamas kaip įsijungimo srovės ribotuvas, svarbu žinoti, kiek laiko užtruks, kol jis atvės išjungus maitinimą, kad būtų galima vėl jį įjungti. Kadangi termistoriaus temperatūra jį išjungus mažėja pagal eksponentinį dėsnį, įvedama „Šiluminio laiko konstantos“sąvoka – laikas, per kurį įrenginio temperatūra sumažėja 63,2 % skirtumo tarp darbinės temperatūros. prietaisas ir aplinkos temperatūra.
- Maks. Apkrovos talpa ΜF – mikrofaradų talpos kiekis, kurį galima iškrauti per šį įrenginį jo nepažeidžiant. Ši vertė nurodoma tam tikrai įtampai,pvz., 220 V.
Kaip patikrinti, ar termistorius veikia?
Norėdami apytiksliai patikrinti termistoriaus tinkamumą naudoti, galite naudoti multimetrą ir įprastą lituoklį.
Pirmiausia multimere įjunkite varžos matavimo režimą ir prijunkite termistoriaus išvesties kontaktus prie multimetro gnybtų. Šiuo atveju poliškumas neturi reikšmės. Multimetras parodys tam tikrą pasipriešinimą omais, jį reikia įrašyti.
Tada reikia prijungti lituoklį ir prijungti jį prie vieno iš termistoriaus išėjimų. Būkite atsargūs, kad nesudegintumėte prietaiso. Šio proceso metu turėtumėte stebėti multimetro rodmenis, jis turėtų rodyti sklandžiai mažėjantį pasipriešinimą, kuris greitai nusistovi iki tam tikros minimalios vertės. Minimali vertė priklauso nuo termistoriaus tipo ir lituoklio temperatūros, dažniausiai ji kelis kartus mažesnė už pradžioje išmatuotą vertę. Tokiu atveju galite būti tikri, kad termistorius veikia.
Jei multimetro varža nepasikeitė arba, priešingai, smarkiai sumažėjo, vadinasi, įrenginys netinkamas naudoti.
Atkreipkite dėmesį, kad šis patikrinimas yra grubus. Norint tiksliai išbandyti prietaisą, būtina išmatuoti du indikatorius: jo temperatūrą ir atitinkamą varžą, o tada palyginti šias reikšmes su gamintojo nurodytomis.
Programos
Termistoriai naudojami visose elektronikos srityse, kuriose svarbu stebėti temperatūros sąlygas. Šios sritys apimakompiuteriai, didelio tikslumo įranga, skirta pramoniniams įrenginiams ir prietaisai įvairiems duomenims perduoti. Taigi, 3D spausdintuvo termistorius naudojamas kaip jutiklis, valdantis šildymo sluoksnio arba spausdinimo galvutės temperatūrą.
Vienas iš dažniausiai naudojamų termistorių yra apriboti įsijungimo srovę, pavyzdžiui, įjungiant kompiuterį. Faktas yra tas, kad tuo metu, kai įjungiama maitinimas, didelės talpos paleidimo kondensatorius išsikrauna, sukuriant didžiulę srovę visoje grandinėje. Ši srovė gali sudeginti visą lustą, todėl į grandinę įtrauktas termistorius.
Šis įrenginys įjungimo metu turėjo kambario temperatūrą ir didžiulį pasipriešinimą. Toks pasipriešinimas gali veiksmingai sumažinti srovės padidėjimą paleidimo metu. Be to, prietaisas įkaista dėl per jį einančios srovės ir šilumos išsiskyrimo, o jo varža smarkiai sumažėja. Termistoriaus kalibravimas yra toks, kad dėl kompiuterio lusto darbinės temperatūros termistoriaus varža praktiškai lygi nuliui, o jame nėra įtampos kritimo. Išjungus kompiuterį, termistorius greitai atvėsta ir atstato varžą.
Todėl termistoriaus naudojimas įjungimo srovei apriboti yra ekonomiškas ir gana paprastas.
Termistorių pavyzdžiai
Šiuo metu parduodamas platus prekių asortimentas, pateikiame kai kurių iš jų charakteristikas ir naudojimo sritis:
- Termistorius B57045-K su tvirtinimu veržlėmis, vardinė varža 1kOhm su 10% tolerancija. Naudojamas kaip temperatūros matavimo jutiklis plataus vartojimo ir automobilių elektronikoje.
- B57153-S diskinis instrumentas, kurio maksimali srovė yra 1,8 A esant 15 omų kambario temperatūrai. Naudojamas kaip įjungimo srovės ribotuvas.
