Андрей Смирнов
Время чтения: ~22 мин.
Просмотров: 2

Принцип действия, характеристики и основные параметры термистора

Как самостоятельно починить

Найти устройство несложно, оно находится за задней крышкой, рядом с вилкой, которая включает петлю размагничивания.

Если причина – намагничивание устройства, его необходимо размагнитить. Для этого устройство отпаивают от телевизора и подключают к системе размагничивания.

Но в большинстве случаев, повреждения устройства требуют его замены. Нужно выпаять старое, и впаять новое, подобное по характеристикам. Если мы выберем неправильное устройство, оно не заработает.

Неприхотливость и относительная физическая устойчивость позисторов позволяет их использовать в роли датчика для автостабилизирующихся систем, а также реализовать защиту от перегрузки. Принцип работы этих элементов заключается в том, что их сопротивление увеличивается при нагреве (в отличие от термисторов, где оно уменьшается). Соответственно, при проверке тестером или мультиметром позисторов на работоспособность, необходимо учитывать температурную корреляцию.

Определяем характеристики по маркировке

Широкая сфера применения РТС-термисторов подразумевает их обширный ассортимент, поскольку характеристики этих устройств должны соответствовать различным условиям эксплуатации

В связи с этим для тестирования очень важно определить серию элемента, в этом нам поможет маркировка

Для примера возьмем радиокомпонент С831, его фотография показана ниже. Посмотрим, что можно определить по надписям на корпусе детали.

Позистор С831

Учитывая надпись «РТС», можно констатировать, что данный элемент является позистором «С831». Сформировав запрос в поисковике (например, «РТС С831 datasheet»), находим спецификацию (даташит). Из нее мы узнаем наименование (B59831-C135-A70) и серию (B598*1) детали, а также основные параметры (см. рис. 3) и назначение. Последнее указывает, что элемент может играть роль самовосстанавливающегося предохранителя, защищающего схему от КЗ (short-circuit protection) и перегрузки (overcurrent).

Диета

Диод как датчик температуры- функция полупроводника

Диод — наипростейший по своей комплектации прибор, обладающий свойствами полупроводника.

Между двумя крайностями диода (донорной и акцепторной) пролегает область пространственного заряда, иначе: p-n-переход. Этот «мост» обеспечивает проникновение электронов из одной части в другую, поэтому, в силу разноимённости составляющих его зарядов, внутри диода возникает довольно малый по силе, но всё-таки ток. Движение электронов по диоду происходит только в одну сторону. Обратный ход конечно есть, но совершенно незначительный, а при попытке подключить в этом направлении источник питания диод запирается обратным напряжением. Это увеличивает плотность вещества и возникает диффузия. Кстати, именно по этой причине диод носит название полупроводникового вентиля (в одну сторону движение есть, в другую — нет).

Если попытаться повысить температуру диода, то количество неосновных носителей (электронов двигающихся в обратном основному направлении) увеличится, а p-n-переход начнёт разрушаться.

Принцип взаимодействия между падением напряжения на диодном p-n-переходе и температурой самого диода была выявлена практически сразу после того, как он был сконструирован.

В результате p-n-переход диода из кремния — это наиболее простой температурный датчик. Его ТКН (температурный коэффициент напряжения) составляет 3 милливольта на градус цельсия, а точка прямого падения напряжения — около 0,7В.

Для нормальной работы данный уровень напряжения излишне мало, поэтому чаще используется не сам диод, а транзисторные p-n-переходы в комплекте с базовым делителем напряжения.

В результате, конструкция по своим качествам соответствует целой последовательности диодов. Как итог, показатель по падению напряжения может быть гораздо большим, чем 0,7В.

Поскольку ТКС (температурный коэффициент сопротивления) диода является отрицательным (- 2mV/°C), то он оказался весьма актуальным для использования в варикапах, где ему отводится роль стабилизатора резонансной частоты колебательного контура. Контроль осуществляется при помощи температуры.

Данные по падению напряжения на диодах

При анализе показаний цифрового мультиметра можно отметить, что данные по падению напряжения на p-n-переходе для кремниевых диодов составляют 690-700 мВ, а у германиевых — 400-450 мВ (хотя этот вид диодов на данный момент практически не используется).  Если во время замера температура диода поднимается, то данные мультиметра напротив снизятся. Чем значительнее сила нагрева, тем значительнее падают цифровые данные.

Обычно это свойство используется для стабилизации процесса работы в электронной системе (например, для усилителей звуковых частот).

Схема термометра на диоде.

Датчики температуры для микроконтроллера

На данный момент многие схемы строятся на микроконтроллерах, сюда же можно отнести и разнообразные измерители температуры, в которых могут быть применены полупроводниковые датчики при условии, что температура при их эксплуатации не превысит 125°C.

Поскольку градуирование температурных измерителей происходит ещё на заводе, калибровать и настраивать датчики нет никакой необходимости. Получаемые от них результаты в виде цифровых данных поступают в микроконтроллер.

Применение полученной информации зависит от программного наполнения контроллера.

Помимо прочего, такие датчики могут работать в термостатном режиме, то есть (при заранее заданной программе) включаться или выключаться по достижении определённой температуры.

Однако, если опорными станут другие температурные показатели, программу придётся переписывать.

Прочие сферы применения

Хотя на сегодняшний день выбор температурных датчиков весьма широк, никто не забывает про их диодный вариант, который достаточно часто применяется в электроутюгах,  электрокаминах и электронике в самом широком её смысле.

Несмотря на ограничения по температурному режиму диодные датчики имеют свои значительные плюсы:

— относительная дешевизна;

— скромные габариты;

— запросто подойдут к огромному числу электронных приборов;

— превосходная чувствительность и точность.

Благодаря всем этим качествам область применения датчиков данного типа растёт из года в год.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Измерения

 
   
 
 

Для измерения температуры в качестве термопреобразователей можно использовать полупроводниковые диоды и транзисторы. Это объясняется тем, что при постоянном значении тока, протекающего в прямом направлении, например через переход диода, напряжение на переходе практически линейно изменяется с изменением температуры.

Для того чтобы значение тока было постоянно, последовательно с диодом достаточно включить большое активное сопротивление. При этом ток, проходящий через диод, не должен вызывать его нагрева.

Построить градуировочную характеристику такого термодатчика можно по двум точкам — в начале и в конце измеряемого диапазона температур. На рисунке 1, а показана схема измерения температуры при помощи диода VD. Источником питания может служить батарейка.

Рис. 1. Схема измерения температуры при помощи диода (а) и транзисторов (б, в). Мостовые съемы позволяют увеличивать относительную чувствительность устройства, компенсируя начальное значение сопротивления датчика.

Аналогично влияет температура на сопротивление перехода эмиттер — база транзисторов. При этом транзистор может одновременно действовать и как датчик температуры, и как усилитель собственного сигнала. Поэтому применение транзисторов в качестве термодатчиков имеет преимущество перед диодами.

На рисунке 1, б показана схема термометра, в которой в качестве преобразователя температуры используется транзистор (германиевый или кремниевый).

При изготовлении термометров как на диодах, так и на транзисторах требуется построить градуировочную характеристику, при этом в качестве образцового средства измерений можно использовать ртутный термометр.

Инерционность термометров на диодах и транзисторах небольшая: на диоде — 30 с, на транзисторе — 60 с.

Практический интерес представляет мостовая схема с транзистором в одном из плеч (рис. 1, в). В этой схеме эмиттерный переход включен в одно из плеч моста R4, на коллектор подано небольшое запирающее напряжение.

Здесь Ваше мнение имеет значение

 —  поставьте вашу оценку (оценили — 6 раз)

   

Ключевые теги: диод, транзистор, температура

 
 
 
Смотри также:
 
   
  • Простой терморегулятор для строительного вагончика или аквариума
  • Источник питания для приборов на ОУ
  • Портативный прибор для подбора пары мощных транзисторов KB усилителя мощнос …
  • Простой цифровой термометр на КР572ПВ5
  • Цифровой термометр с полупроводниковым датчиком
  • Термометр для газового водонагревателя
  • Простые полупроводниковые термометры
  • Частотомер с линейной шкалой
  • Вольтметры постоянного и переменного тока
  • Ультралинейный бестрансформаторный усилитель НЧ на 10 вт
  • Простой электротермометр
  • Эфирная радиоточка на двух транзисторах
  • Вольтметры-индикаторы на светодиодах
  • Электронный термометр на аналоговой микросхеме
  • Компания National Semiconductor представила цифровой датчик температуры, ко …
 

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).


Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А

Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели)

Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6

График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов

  1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Уличный ящик для газового баллона своими руками

Уравнение Steinhart-оленя

На практике, линейное приближение (выше) работ только по маленькому диапазону температуры. Для точных измерений температуры кривая сопротивления/температуры устройства должна быть описана более подробно. Уравнение Steinhart-оленя — широко используемое приближение третьего заказа:

где a, b и c называют параметрами Steinhart-оленя и нужно определить для каждого устройства. T — температура в kelvin, и R — сопротивление в Омах. Чтобы дать сопротивление как функцию температуры, вышеупомянутое может быть перестроено в:

где

y &= {1 \over c }\\уехал (-{1 \over T }\\право) \\

x &= \sqrt {\\оставленный (\frac {b} {3c }\\право) ^3 + \left (\frac {y} {2 }\\право) ^2 }\

Ошибка в уравнении Steinhart-оленя обычно — меньше чем 0,02 °C в измерении температуры по 200 диапазонам °C. Как пример, типичные ценности для термистора с сопротивлением 3 000 Ω при комнатной температуре (25 °C = 298,15 K):

&= 1.40 \times 10^ {-3} \\

b &= 2.37 \times 10^ {-4} \\

c &= 9.90 \times 10^ {-8 }\

Типы и конструкция датчиков температуры

В современных транспортных средствах (а также и в различных электронных устройствах) используются датчики температуры, чувствительным элементом в которых выступает терморезистор (или термистор). Терморезистор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от его температуры. Существуют термисторы с отрицательным и положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), у приборов с отрицательным ТКС сопротивление падает с ростом температуры, у приборов с положительным ТКС — напротив, повышается. Сегодня чаще всего применяются термисторы с отрицательным ТКС, как более удобные и дешевые.

Конструктивно все автомобильные ДТОЖ принципиально одинаковы. Основу конструкции составляет металлический корпус (баллон) из латуни, бронзы или иного коррозионностойкого металла. Корпус выполнен таким образом, что его часть контактирует с потоком охлаждающей жидкости — здесь располагается термистор, который дополнительно может прижиматься пружиной (для более надежного контакта с корпусом). В верхней части корпуса располагается контакт (или контакты) для включения датчика в соответствующую цепь электросистемы транспортного средства. На корпусе также нарезана резьба и выполнен шестигранник под ключ для монтажа датчика в систему охлаждения двигателя.

Датчики температуры отличаются способом подключения к ЭБУ:

• Со стандартным электрическим разъемом — на датчике выполнен пластиковый разъем (или колодка) с контактами;
• С винтовым контактом — на датчике выполнен один контакт с зажимным винтом;
• Со штыревым контактом — на датчике предусмотрен один контакт в виде штыря или лопатки.

Датчики второго и третьего вида имею только один контакт, в роли второго контакта выступает корпус датчика, соединенный с «массой» электросистемы автомобиля через двигатель. Такие датчики чаще всего используются на коммерческих и грузовых автомобилях, на специальной, сельскохозяйственной и иной технике.

Датчик температуры ОЖ монтируется в самой горячей точке системы охлаждения мотора — в выпускном патрубке головки блока цилиндров. На современных автомобилях часто устанавливается сразу два или даже три ДТОЖ, каждый из которых выполняет свою функцию:

• Датчик термометра (указателя температуры ОЖ) — наиболее простой, имеет невысокую точность, так как он помогает лишь визуально оценить температуру силового агрегата;
• Датчик ЭБУ на выходе из головки блока — наиболее ответственный и точный датчик (с погрешностью 1-2,5°C), позволяющий отслеживать изменения температуры в несколько градусов;
• Датчик на выходе из радиатора — вспомогательный датчик невысокой точности, обеспечивающий своевременное включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора.

Несколько датчиков дают больше информации о текущем температурном режиме силового агрегата и позволяют надежнее контролировать его работу.

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:

  • напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;
  • структурные изменения в полупроводнике;
  • внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;
  • нарушение адгезии металлической пленки;
  • миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Будет интересно Как рассчитать резистор для светодиода?


Для получения стабильного состояния термисторы подвергают старению (до 500-700 дней). Как правило, во время старения наблюдается рост сопротивления. При длительном использовании термисторов, они уходят за пределы допуска, в большинстве случаев, термисторный термометр показывает температуру несколько ниже, чем значение, определенное по номинальной характеристике. Исследования показывают, что бусинковые термисторы могут проявлять очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 С).

Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 С). Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут применяться до температуры минус 100 С. Диапазон наилучшей стабильности термисторов – от 0 до 100 С. Основными преимуществами термисторов являются вибропрочность, малый размер, малая инерционность и невысокая цена.

Заявления

Термисторы PTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока для защиты цепи как замены для плавких предохранителей. Ток через устройство вызывает небольшое количество нагревания имеющего сопротивление. Если ток достаточно большой, чтобы выработать больше тепла, чем устройство может проиграть его среде, устройство нагревается, заставляя его сопротивление увеличиться. Это создает эффект самоукрепления, который стимулирует сопротивление вверх, поэтому ограничивая ток.
Термисторы PTC использовались в качестве таймеров в схеме катушки размагничивания большинства показов CRT. Когда дисплейный блок первоначально включен, электрические токи через термистор и размагничивающий катушку. Катушка и термистор преднамеренно измерены так, чтобы электрический ток нагрел термистор до такой степени, что катушка размагничивания выключается за менее чем секунду. Для эффективного размагничивания необходимо, чтобы величина переменного магнитного поля, произведенного катушкой размагничивания, уменьшалась гладко и непрерывно, вместо того, чтобы резко выключить или уменьшиться в шагах; термистор PTC достигает этого естественно, как он нагревается. Схема размагничивания, используя термистор PTC проста, надежна (для его простоты) и недорога.
Термисторы PTC использовались в качестве нагревателя в автомобильной промышленности, чтобы обеспечить дополнительную высокую температуру в каюте с дизельным двигателем или нагреть дизель в холодных климатических условиях перед инъекцией двигателя.
Термисторы PTC используются в данном компенсацию напряжении синтезатора температуры, управлял генераторами.
Термисторы NTC используются в качестве термометров сопротивления в низких измерениях температуры заказа 10 K.
Термисторы NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока наплыва в схемах электроснабжения. Они представляют более высокое сопротивление первоначально, которое препятствует тому, чтобы большой ток тек в повороте — на, и затем нагрейтесь и станьте намного более низким сопротивлением, чтобы позволить более высокий электрический ток во время нормального функционирования. Эти термисторы обычно намного больше, чем имеющие размеры термисторы типа и намеренно разработаны для этого применения.
Термисторы NTC регулярно используются в автомобильных заявлениях. Например, они контролируют вещи как температура хладагента и/или температура масла в двигателе и обеспечивают данные ЭКЮ и, косвенно, приборной панели.
Термисторы NTC могут также использоваться, чтобы контролировать температуру инкубатора.
Термисторы также обычно используются в современных цифровых термостатах и контролировать температуру аккумуляторных батарей, заряжая.
Термисторы часто используются в горячих концах 3D принтеров; они контролируют произведенную высокую температуру и позволяют схеме контроля принтера держать постоянную температуру для таяния пластмассовой нити.
Термисторы NTC используются в Продовольственной Обработке и Обрабатывающей отрасли промышленности, специально для систем хранения продовольствия и приготовления пищи

Поддержание правильной температуры важно, чтобы предотвратить еду перенесенная болезнь.
Термисторы NTC используются всюду по Потребительской промышленности Прибора для измерения температуры. Тостеры, кофеварки, холодильники, морозильники, фены, и т.д

все полагаются на термисторы для надлежащего температурного контроля.
Термисторы NTC прибывают в голые и тащившие формы, прежний для ощущения пункта, чтобы достигнуть высокой точности для отдельных моментов, таких как лазерный диод умирают, и т.д.

Видео

PTC

В отличие от рассмотренных выше терморезисторов, PTC — термисторы, имеющие положительный коэффициент сопротивления. Это означает, что в случае нагрева детали увеличивается и ее сопротивление. Такие изделия активно применялись в старых телевизорах, оборудованных цветными телескопами.

Сегодня выделяется два типа PTC-терморезисторов (от числа выводов) — с двумя и тремя отпайками. Отличие трехвыводных изделий заключается в том, что в их состав входит два позитрона, имеющих вид «таблеток», устанавливаемых в одном корпусе.

Внешне может показаться, что эти элементы идентичны, но на практике это не так. Одна из «таблеток» имеет меньший размер. Отличается и сопротивление — от 1,3 до 3,6 кОм в первом случае, и от 18 до 24 Ом для второй такой таблетки.

Двухвыводные терморезисторы производятся с применением полупроводникового материала (чаще всего Si — кремний). Внешне изделие имеет вид небольшой пластинки с двумя выводами на разных концах.

Терморезисторы PTC применяются в разных сферах. Чаще всего их используют для защиты силового оборудования от перегруза или перегрева, а также поддержания температуры в безопасном режиме.

Главные направления применения:

  1. Защита электрических двигателей. Задача изделия состоит в защите обмотки от перегорания при клине ротора или в случае поломки системы охлаждения. Позистор играет роль датчика, подключаемого к управляющему прибору с исполняющим реле, контакторами и пускателями. При появлении форс-мажорной ситуации сопротивление растет, а сигнал направляется к управляющему элементу, дающему команду на отключение мотора.
  2. Защита трансформаторных обмоток от перегрева или перегруза. В такой схеме позистор устанавливается в цепи первичной обмотки.
  3. Нагревательный узел в пистолетах для приклеивания.
  4. В машинах для нагрева тракта впуска.
  5. Размагничивание ЭЛТ-кинескопов и т. д.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Термисторы с аксиальными выводами

SMD-термисторы

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

  • номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
  • температурного коэффициента сопротивления.

Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор и гальванически развязанный от него нагревательный элемент, задающий температуру терморезистора, и, соответственно, его электросопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого комбинированного прибора.

Температура рассчитывается по уравнению Стейнхарта — Харта:

1T=A+Bln⁡(R)+Cln⁡(R)3{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C^{3}}

где T — температура, К;
R — сопротивление, Ом;
A,B,C — константы термистора, определённые при градуировке в трёх температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Одним из существенных недостатков «бусинковых» термисторов, как температурных датчиков, является то, что они не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки. Не существует стандартов, регламентирующих их номинальную характеристику сопротивление — температура. «Дисковые» термисторы могут быть взаимозаменяемыми, однако при этом лучшая допускаемая погрешность не менее 0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Типичный 10-килоомный термистор в диапазоне 0—100 °С имеет коэффициенты, близкие к следующим значениям:

A=1,03∗10−3{\displaystyle A=1,03*10^{-3}};
B=2,93∗10−4{\displaystyle B=2,93*10^{-4}};
C=1,57∗10−7{\displaystyle C=1,57*10^{-7}}.

Как проверить термистор мультиметром?

Если есть подозрение, что термистор неисправен, а его визуальный осмотр не выявил различных почернений, сколов и т.п., тогда можно приступить к проверке термистора мультиметром.

Для проверки используем NTC термистор 10S050M, 5 Ом, 4 А, со старого блока питания компьютера.

Перед началом проверки, мультиметр переводим в режим измерения сопротивления. Также необходимо выбрать диапазон измерений в зависимости от особенностей проверяемого термистора.

При комнатной температуре термистор покажет сопротивление указанное производителем, в данном случае оно составляет 5,1 Ом.

Следующим шагом станет нагревания термистора и отслеживание изменения его сопротивления.

Для нагрева используется старый советский паяльник на 90Вт, который нагревается очень медленно и даст возможность визуально отследить изменения сопротивления термистора (изменения сопротивления составляют от 4,2 Ом до 2,7 Ом).

В нашем случае подопытный термистор работает вполне исправно, его сопротивление уменьшается одновременно с нагревом паяльника.

При монтаже на платах необходимо учитывать особенность термисторов — они нагреваются, и их необходимо размещать подальше от термочувствительных радиодеталей.

Читать также: Как правильно прозвонить диод

Рецепты решения проблем с компьютерами и программами

Как проверить Диод?

Мультиметр — режим прозвонки (или диодной прозвонки).

Если нету можно мерить сопротивление на минимальном режиме. Если ток должен течь — сопротивление будет нулевым (условно, т.к. Прибор может не показывать настолько малых сопротивлений) или близким к этому.

У диода катод отмечен полоской.

на анод плюс, на катод минус — ток должен протекать (диод звонится, цепь замкнута).

На анод минус, на катод плюс — ток не течет (цепь должна быть разомкнута) другими словами цепь не звонится.

как проверить Варистор?

Чтобы проверить варистор нужно измерять сопротивление. У исправного варистора очень большое сопротивление. У неисправного маленькое. На вид должен также выглядеть целым.

Как проверить Термистор?

NTC — отрицательный температурный коэффициент — это значит, что с ростом температуры уменьшается сопротивление термистора.

PTC — положительный температурный коэффициент — это значит, что с ростом температуры увеличивается сопротивление термистора.

мультиметр в режим измерения сопротивления.Щупы мультиметра подключать без учета цвета, полярности… Греть паяльником термистор.

При нагреве должно происходить плавное изменение сопротивления. В какую сторону — зависит от типа термистора. NTC — падает сопротивление, PTC — сопротивление растет.

  • Если обрыв на термисторе — сопротивление бесконечное.
  • Если коротко замкнутый термистор — сопротивление равно нулю. Всегда.

также Термистор не исправен, если:

  • нет никаких изменений при нагреве или остывании
  • показания сопротивления изменяются не плавно

Как проверить конденсатор?

на вид — вспухший верх цилиндрика или раскрытый — это сдохший конденсатор.

У меня было множество случаев, когда конденсатор выглядевший исправным и «проверенный» мультиметром (найдете в интернете как) выводил из строя остальные конденсаторы. Кроме того вы не знаете при проверке мультиметром конденсатора на сколько конденсатор не исправен:

  • Сколько он запасает емкости?
  • Каково реактивное сопротивление?
  • Как быстро он разряжается?

чтобы реально проверять конденсаторы вам нужен LCR измеритель.

конденсаторы нужно проверять мостовым измерителем.

NTC

Основные сведения

Сопротивление NTC-терморезисторов уменьшается при нагреве, их ТКС отрицательный. Зависимость сопротивления от температуры изображена на графике ниже.

Здесь вы можете убедиться, что при нагреве сопротивление NTC-терморезистора уменьшается.

Такие термисторы изготавливают из полупроводников. Принцип действия заключается в том, что с ростом температуры увеличивается концентрация носителей зарядов, электроны переходят в зону проводимости. Кроме полупроводников используются оксиды переходных металлов.

Обратите внимание на такой параметр как бета-коэффициент. Учитывается при использовании терморезистора для измерения температуры, для усреднения графика сопротивления от температуры и проведения расчетов с помощью микроконтроллеров

Бета-уравнение для приближения кривой изменения сопротивления термистора вы видите ниже.

Интересно: в большинстве случаев термисторы используют в диапазоне температур 25-200 градусов Цельсия. Соответственно могут использоваться для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары работают и при 600 градусах Цельсия.

Где используется

Терморезисторы с отрицательным ТКС часто используют для ограничения пусковых токов электродвигателей, пусковых реле, для защиты от перегрева литиевых аккумуляторов и в блоках питания для уменьшения зарядных токов входного фильтра (емкостного).

На схеме выше приведен пример использования термистора в блоке питания. Такое применение называется прямым нагревом (когда элемент сам разогревается при протекании тока через него). На плате блока питания NTC-резистор выглядит следующим образом.

На рисунке ниже вы видите, как выглядит NTC-терморезистор. Он может отличаться размерам, формой, а реже и цветом, самый распространенный – это зелёный, синий и черный.

Ограничение пускового тока электродвигателей с помощью NTC-термистора получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации. Известно, что при пуске двигателя он может потреблять ток в разы и десятки раз превышающий его номинальное потребление, особенно если двигатель пускается не в холостую, а под нагрузкой.

Принцип работы такой схемы:

Когда термистор холодный его сопротивление велико, мы включаем двигатель и ток в цепи ограничивается активным сопротивлением термистора. Постепенно происходит разогрев этого элемента и его сопротивление падает, а двигатель выходит на рабочий режим. Термистор подбирается таким образом, чтобы в горячем состоянии сопротивление было приближено к нулю. На фото ниже вы видите сгоревший терморезистор на плате мясорубки Zelmer, где и используется такое решение.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что при повторном пуске, когда термистор еще не остыл – ограничения тока не происходит.

Есть не совсем привычное любительское применение терморезистора для защиты ламп накаливания. На схеме ниже изображен вариант ограничения всплеска тока при включении таких лампочек.

Если терморезистор используется для измерения температуры – такой режим работы называют косвенным нагревом, т.е. он нагревается от внешнего источника тепла.

Интересно: у терморезисторов нет полярности, так что их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока не опасаясь переполюсовки.

Маркировка

Терморезисторы могут маркироваться как буквенным способом, так и содержать цветовую маркировку в виде кругов, колец или полос. При этом различают множество способов буквенной маркировки – это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:

На практике, если он применяется для ограничения пускового тока чаще всего встречаются дисковые термисторы, которые маркируются так:

5D-20

Где первая цифра обозначает сопротивление при 25 градусах Цельсия – 5 Ом, а «20» — диаметр, чем он больше – тем большую мощность он может рассеять. Пример такого вы видите на рисунке ниже:

Для расшифровки цветовой маркировки можно воспользоваться таблицей, изображенной ниже.

Из-за обилия вариантов маркировки можно ошибиться в расшифровке, поэтому для точности расшифровки лучше искать техническую документацию к конкретному компоненту на сайте производителя.

Выводы

Иногда, как разработчикам встраиваемой электроники, нам приходится решать проблему подключения датчика к системе. В этой статье я рассмотрел простую схему датчика температуры на основе термистора и показал, как линеаризовать температурную зависимость сопротивления.

Одним из основных преимуществ использования термисторов является их цена. Как правило, при покупке в небольших количествах эти датчики стоят примерно от $0.05 до $0.10. Точность для этих датчиков вполне приличная. Обычно допуск сопротивления или допуск R25 для этих устройств составляет от ±3% до ±5%. Поэтому схема линеаризации с нелинейностью ±3 °C также может считаться удовлетворительной.

Конечно, мы всегда можем использовать более дорогой датчик, который даст более точный результат. К подобным типам датчиков можно отнести:

  1. Датчики с PN-переходом. Низкая стоимость, приемлемая точность.
     
  2. Микросхемы датчиков температуры. Обычно они представляют собой некоторую разновидность датчиков с PN-переходом.
     
  3. Резистивные датчики температуры (RTD). Они, как правило, очень точны и значительно дороже.
     
  4. Термопары. Их диапазон измерения обычно намного больше, а цена сравнительно невысока.
     
  5. Инфракрасные датчики. Чаще всего их используют для измерения тепловых излучений, уровни которых затем преобразуют в температуру.

Это лишь несколько из тех методов, с помощью которых можно измерять температуру. О некоторых из них, возможно, я смогу рассказать в будущей статье.

А как вы измеряете температуру в своей встраиваемой системе? Вы видите, что я показал очень дешевый способ измерения этого физического параметра. Но помимо него существует еще уйма других методов.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации