Termistoare PTC
(57)Termistor - ce este și cum funcționează?
Termistorii sunt elemente rezistive a căror rezistență scade sau crește odată cu modificarea temperaturii. Este normal ca rezistența să crească odată cu creșterea temperaturii. Pe măsură ce particulele vibrează din ce în ce mai mult, ele determină creșterea rezistenței la curgerea mediului. Pe măsură ce temperatura crește, crește și rezistența, a cărei mărime o putem măsura cu un ohmmetru. Termistorii aparțin unei familii de rezistori cu o sensibilitate foarte mare la schimbările de temperatură. Datorită acestui comportament, aceste componente electronice ieftine și ușor de utilizat permit o determinare foarte precisă a temperaturii componentei măsurate sau a mediului înconjurător. Un avantaj important al termistorilor este domeniul larg de măsurare și rezistența mecanică ridicată.
Cu toate acestea, rezistența termistorului nu crește neapărat pe măsură ce crește temperatura. Pentru a afla care sunt diferențele dintre diferitele tipuri de termorezistori și ce înseamnă acestea din punct de vedere al utilizării, este necesar să analizăm cele mai importante caracteristici ale termorezistorilor.
Construcția și tipurile de termistori - termistori PTC și NTC
Împărțim termistorii în funcție de răspunsul lor la o schimbare de temperatură. Există două tipuri mai populare de termistori, al căror comportament variază dramatic în funcție de variația de temperatură:
- Termistori PTC (Positive Temperature Coefficient) - un termistor cu un coeficient de temperatură pozitiv;
- Termistori NTC (Negative Temperature Coefficient) - un termistor cu un coeficient de temperatură negativ.
Primul este cazul clasic în care valoarea rezistenței crește odată cu creșterea temperaturii. În schimb, cu termistorul NTC se obține exact efectul opus. Acest lucru se datorează faptului că, în cazul său, creșterea temperaturii determină o scădere a rezistenței. Dependența variației rezistenței unui element de variația temperaturii este descrisă de caracteristicile termometrice, prezentate în secțiunea următoare.
Termistorii își datorează proprietățile utilizării materialelor adecvate. Procesul de fabricare a termistorului implică înglobarea conductorilor într-un amestec de pulberi de oxizi metalici și compuși chimici adecvați și lipirea cu ajutorul unui material de lipire adecvat. Termistorii astfel preparați sunt supuși unui proces de sinterizare, care permite uscarea și întărirea îmbinării, iar legătura rezultată este protejată de un strat special de sticlă.
Oxizii de vanadiu și de titan, dopați cu compuși chimici selectați, sunt cei mai frecvent utilizați pentru fabricarea termistorilor PTC, în timp ce senzorii NTC sunt de obicei fabricați dintr-un amestec de compuși chimici, cum ar fi cromul, manganul, cobaltul, fierul, cuprul, litiul sau nichelul. Materialele utilizate în construcția termistorilor în cauză le conferă proprietăți specifice gamei, care determină utilizarea lor.
În gama largă de produse disponibile pe piață, întâlnim termistorii de diferite forme. Acestea pot fi sub formă de bile, de discuri comprimate asemănătoare unei tablete sau sub forma unui cilindru în miniatură. În fiecare caz, există terminații sub forma a două fire. Datorită designului lor simplu și dimensiunilor compacte, termistorii sunt componente de circuite electronice cu costuri extrem de reduse.
Rezistența mecanică a termorezistoarelor le permite să măsoare temperaturi de la -150°C până la 800°C, iar sensibilitatea lor ridicată de măsurare le face potrivite pentru multe aplicații solicitante.
Limitarea pentru termistori este tensiunea nominală maximă, adică tensiunea adecvată pentru funcționarea continuă a dispozitivului, precum și tensiunea maximă de funcționare, care este condiția pentru o funcționare corectă și sigură. Atunci când se selectează un produs adecvat, trebuie să se țină seama de limitele recomandate de producător, deoarece depășirea tensiunii poate deteriora componenta.
Caracteristici termometrice
Ecuația de bază care descrie variația rezistenței unui senzor în funcție de variația temperaturii sale este caracteristica termometrică.
unde:
RT – rezistența termistorului la temperatura specificată [Ω];
T – temperatura termistorului [K];
T0 – temperatura de referință [K];
RT0 – rezistența termistorului la temperatura de referință [Ω];
B – constanta de material a termistorului, care se situează în intervalul 2000÷6000 [K]. Mărimea acestui parametru depinde strict de materialele utilizate și determină sensibilitatea dispozitivului. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât este mai mare sensibilitatea termistorului.
Utilizarea termistorilor PTC
Termistorii PTC (numiți și posistori) sunt utilizați ca protecție la suprasarcină și supraîncălzire. Pe măsură ce curentul crește, temperatura termorezistorului crește, iar rezistența crește odată cu acesta ca o funcție logaritmică. Ca urmare a creșterii rezistenței, curentul din circuit scade și se stabilizează la nivelul necesar. Printre altele, se găsește în motoarele electrice, în aparatele electrocasnice obișnuite (de exemplu, cuptoare cu microunde sau cuptoare), în sistemele de automatizare sau în industria auto.
Un tip special de termistori PTC sunt fuzibilele polimerice. Acestea sunt construite folosind principiul termistorului - depășirea curentului maxim crește temperatura elementului și provoacă o creștere a rezistenței care duce la întreruperea circuitului (deși un curent mic va trece în continuare prin el).
Termistorii au, de asemenea, o funcție importantă de avertizare timpurie, fiind cea mai importantă parte a sistemelor de protecție împotriva incendiilor. De îndată ce temperatura crește peste punctul de referință, sistemul de alarmă trimite un semnal de avertizare cu privire la posibilitatea unui incendiu. Foarte importante în acest caz sunt sensibilitatea și fiabilitatea extremă a măsurătorii, care sunt garantate de elementele termorezistive discutate în articol.
Depozit:
