Термистор – температураны өлшеуге арналған және жартылай өткізгіш материалдан тұратын құрылғы, ол температураның шамалы өзгеруімен кедергісін айтарлықтай өзгертеді. Әдетте, термисторларда теріс температура коэффициенттері болады, яғни олардың кедергісі температура көтерілген сайын азаяды.
Термистордың жалпы сипаттамасы
"Термистор" сөзі оның толық терминінің қысқаша мағынасы: термиялық сезімтал резистор. Бұл құрылғы кез келген температура өзгерістері үшін дәл және қолдануға оңай сенсор болып табылады. Жалпы, термисторлардың екі түрі бар: теріс температура коэффициенті және оң температура коэффициенті. Көбінесе бірінші түрі температураны өлшеу үшін қолданылады.
Электр тізбегіндегі термистордың белгіленуі фотода көрсетілген.
Термисторлардың материалы жартылай өткізгіш қасиеттері бар металл оксидтері. Өндіріс кезінде бұл құрылғыларға келесі пішін беріледі:
- диск;
- таяқ;
- маржан тәрізді шар тәрізді.
Термистор күшті принципіне негізделгентемператураның шамалы өзгеруімен кедергінің өзгеруі. Сонымен қатар тізбектегі ток күші және тұрақты температура кезінде тұрақты кернеу сақталады.
Құрылғыны пайдалану үшін ол электр тізбегіне, мысалы, Wheatstone көпіріне қосылған және құрылғыдағы ток пен кернеу өлшенеді. Омның қарапайым заңы бойынша R=U/I кедергіні анықтайды. Әрі қарай олар кедергінің температураға тәуелділік қисығын қарастырады, оған сәйкес алынған кедергі қандай температураға сәйкес келетінін дәл айтуға болады. Температура өзгерген кезде қарсылық мәні күрт өзгереді, бұл температураны жоғары дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді.
Термистор материалы
Термисторлардың басым көпшілігінің материалы жартылай өткізгіш керамика болып табылады. Оны жасау процесі нитридтер мен металл оксидтерінің ұнтақтарын жоғары температурада агломерациялаудан тұрады. Нәтижесінде оксидтік құрамы жалпы формуласы (AB)3O4 немесе (ABC)3 болатын материал. O4, мұндағы A, B, C металдық химиялық элементтер. Ең жиі қолданылатындары марганец пен никель.
Егер термистор 250 °C төмен температурада жұмыс істейді деп күтілсе, онда керамикалық құрамға магний, кобальт және никель кіреді. Бұл құрамдағы керамика көрсетілген температура диапазонында физикалық қасиеттердің тұрақтылығын көрсетеді.
Термисторлардың маңызды сипаттамасы – олардың меншікті өткізгіштігі (қарсылықтың кері шамасы). Өткізгіштік шағын қосу арқылы бақыланадылитий мен натрий концентрациясы.
Аспаптарды жасау процесі
Сфералық термисторлар оларды екі платина сымына жоғары температурада (1100°C) қолдану арқылы жасалады. Содан кейін термистор контактілерін пішіндеу үшін сым кесіледі. Тығыздау үшін сфералық құралға шыны жабыны жағылады.
Дискілі термисторлар жағдайында контактілерді жасау процесі оларға платина, палладий және күмістен тұратын металл қорытпасын тұндыру, содан кейін оны термистор жабынына дәнекерлеу болып табылады.
Платина детекторларынан айырмашылығы
Жартылай өткізгішті термисторлардан басқа жұмыс материалы платина болып табылатын температура детекторларының тағы бір түрі бар. Бұл детекторлар температураның сызықты түрде өзгеруіне байланысты олардың кедергісін өзгертеді. Термисторлар үшін физикалық шамалардың бұл тәуелділігі мүлде басқа сипатқа ие.
Термисторлардың платина аналогтарынан артықшылығы төмендегідей:
- Бүкіл жұмыс ауқымында температураның өзгеруіне жоғары қарсылық сезімталдығы.
- Құрал тұрақтылығының жоғары деңгейі және көрсеткіштердің қайталануы.
- Температураның өзгеруіне жылдам әрекет ету үшін өлшемі шағын.
Термистор кедергісі
Бұл физикалық шама температура жоғарылаған сайын азаяды және жұмыс температурасының диапазонын ескеру маңызды.-55 °C-тан +70 °C-қа дейінгі температуралық шектеулер үшін 2200 - 10000 Ом кедергісі бар термисторлар қолданылады. Жоғары температура үшін кедергісі 10 кОм асатын құрылғыларды пайдаланыңыз.
Платина детекторлары мен терможұптардан айырмашылығы, термисторлардың температура қисықтарына қарсы қарсылық үшін арнайы стандарттары жоқ және таңдауға болатын қарсылық қисықтарының кең таңдауы бар. Себебі температура сенсоры сияқты әрбір термистор материалының өзіндік қарсылық қисығы болады.
Тұрақтылық және дәлдік
Бұл құралдар химиялық тұрақты және уақыт өте келе бұзылмайды. Термисторлық сенсорлар ең дәл температураны өлшейтін құралдардың бірі болып табылады. Барлық жұмыс диапазонында олардың өлшемдерінің дәлдігі 0,1 - 0,2 ° C құрайды. Көптеген құрылғылардың 0 °C пен 100 °C аралығындағы температура диапазонында жұмыс істейтінін ескеріңіз.
Термисторлардың негізгі параметрлері
Термистордың әрбір түрі үшін келесі физикалық параметрлер негізгі болып табылады (аттардың ағылшын тіліндегі декодтауы берілген):
- R25 - бөлме температурасында (25 °С) Ом бойынша құрылғының кедергісі. Термистордың бұл сипаттамасын мультиметр арқылы тексеру оңай.
- R25 төзімділігі - 25 °С температурада орнатылған мәннен құрылғыдағы кедергінің ауытқу рұқсатының мәні. Әдетте, бұл мән R25 мәнінің 20% аспайды.
- Макс. Тұрақты ток - максимумқұрылғы арқылы ұзақ уақыт бойы ағып кетуі мүмкін токтың ампердегі мәні. Бұл мәннен асып кету қарсылықтың тез төмендеуімен және нәтижесінде термистордың істен шығуымен қауіп төндіреді.
- Шамамен. R макс. Ток - бұл мән Омдағы кедергінің мәнін көрсетеді, ол арқылы максималды ток өткен кезде құрылғы алады. Бұл мән бөлме температурасындағы термистор кедергісінен 1-2 рет аз болуы керек.
- Тарату. Коэф. - құрылғының сіңіретін қуатқа температуралық сезімталдығын көрсететін коэффициент. Бұл коэффициент термистордың температурасын 1 °C жоғарылату үшін сіңіруі қажет мВт қуат мөлшерін көрсетеді. Бұл мән маңызды, себебі ол құрылғыны жұмыс температурасына дейін қыздыру үшін қанша қуат жұмсау керектігін көрсетеді.
- Термиялық уақыт тұрақтысы. Егер термистор кіріс тогын шектегіш ретінде пайдаланылса, оны қайтадан қосуға дайын болу үшін қуат өшірілгеннен кейін суыту үшін қанша уақыт қажет екенін білу маңызды. Термистор өшірілгеннен кейін оның температурасы экспоненциалды заңға сәйкес төмендейтіндіктен, «Жылулық уақыт тұрақтысы» түсінігі енгізілді - бұл құрылғының температурасы жұмыс температурасы арасындағы айырмашылықтың 63,2% төмендейтін уақыт. құрылғы және қоршаған орта температурасы.
- Макс. Жүктеме сыйымдылығы ΜF - бұл құрылғы арқылы оған зақым келтірмей разрядталатын микрофарадтардағы сыйымдылық мөлшері. Бұл мән белгілі бір кернеу үшін көрсетілген,мысалы, 220 В.
Термисторды жұмысқа қалай тексеруге болады?
Термистордың жұмысқа жарамдылығын дөрекі тексеру үшін мультиметр мен кәдімгі дәнекерлеу үтікін пайдалануға болады.
Ең алдымен мультиметрдегі қарсылықты өлшеу режимін қосыңыз және термистордың шығыс контактілерін мультиметр терминалдарына қосыңыз. Бұл жағдайда полярлық маңызды емес. Мультиметр белгілі бір кедергіні Оммен көрсетеді, оны жазу керек.
Одан кейін дәнекерлеу үтікті розеткаға қосып, оны термистор шығыстарының біріне жеткізу керек. Құрылғыны күйдірмеу үшін абай болыңыз. Бұл процесс кезінде сіз мультиметрдің көрсеткіштерін қадағалауыңыз керек, ол біркелкі төмендейтін қарсылықты көрсетуі керек, ол тез арада ең төменгі мәнге жетеді. Ең төменгі мән термистордың түріне және дәнекерлеу үтіктің температурасына байланысты, әдетте ол басында өлшенген мәннен бірнеше есе аз. Бұл жағдайда термистордың жұмыс істеп тұрғанына сенімді бола аласыз.
Егер мультиметрдегі кедергі өзгермесе немесе керісінше күрт төмендесе, құрылғы оны пайдалану үшін жарамсыз.
Бұл тексеру өрескел екенін ескеріңіз. Құрылғыны дәл сынау үшін екі көрсеткішті өлшеп алу керек: оның температурасы және сәйкес кедергісі, содан кейін бұл мәндерді өндіруші көрсеткен мәндермен салыстырыңыз.
Қолданбалар
Термисторлар температура жағдайларын бақылау маңызды электрониканың барлық салаларында қолданылады. Бұл аймақтарға жатадыкомпьютерлер, өнеркәсіптік қондырғыларға арналған жоғары дәлдіктегі жабдықтар және әртүрлі мәліметтерді беруге арналған құрылғылар. Сонымен, 3D принтерінің термисторы жылыту төсегінің немесе басып шығару механизмінің температурасын басқаратын сенсор ретінде пайдаланылады.
Термисторды жиі қолданудың бірі компьютерді қосқан кездегі сияқты жедел токты шектеу болып табылады. Өйткені, қуат қосылған кезде үлкен сыйымдылыққа ие іске қосу конденсаторы разрядталып, бүкіл тізбекте үлкен ток жасайды. Бұл ток бүкіл чипті жағуға қабілетті, сондықтан контурға термистор қосылған.
Бұл құрылғы қосу кезінде бөлме температурасы мен үлкен қарсылыққа ие болды. Мұндай қарсылық іске қосу кезінде токтың көтерілуін тиімді төмендете алады. Әрі қарай, ол арқылы өтетін ток және жылудың бөлінуіне байланысты құрылғы қызады және оның кедергісі күрт төмендейді. Термистордың калибрленуі компьютер микросхемасының жұмыс температурасы термистордың қарсылығын іс жүзінде нөлге дейін тудыратындай және ондағы кернеудің төмендеуі болмайды. Компьютерді өшіргеннен кейін термистор тез суып, кедергісін қалпына келтіреді.
Сонымен, кіріс токты шектеу үшін термисторды пайдалану үнемді және өте қарапайым.
Термисторлардың мысалдары
Қазіргі уақытта өнімдердің кең ассортименті сатылымда, олардың кейбірінің сипаттамалары мен пайдалану салалары берілген:
- гайкамен бекітілген B57045-K термисторы, номиналды кедергісі 1кОм 10% төзімділікпен. Тұтынушы және автомобиль электроникасында температураны өлшеу сенсоры ретінде пайдаланылады.
- B57153-S дискілі аспап, бөлме температурасында 15 Ом кезінде 1,8 А максималды ток қуатына ие. Бастапқы ток шектегіш ретінде пайдаланылады.
