Termistor

Předměty:

Termistor
PTC rezistor
NTC odolnost
Stanovení NTC charakteristiky

Termistor:
Termistor je název pro součástku, která má hodnotu odporu závislou na teplotě. Anglické slovo je spojením slov termální a rezistor. Termistory se používají mimo jiné v automobilové technice teplotní senzory en ochrany proti přetížení.
Termistory lze rozdělit do 2 skupin; totiž že hodnota odporu roste s rostoucí teplotou (PTC) nebo že hodnota odporu klesá s rostoucí teplotou (NTC). Pojmy NTC a PTC jsou dále vysvětleny níže.

PTC odpor:
PTC rezistor je rezistor s kladným teplotním koeficientem. Používají se především jako tepelná ochrana v elektrických spotřebičích. S rostoucí teplotou se zvyšuje i odpor. Vztah mezi odporem a teplotou má lineární vztah s PTC rezistorem. To znamená, že odpor roste úměrně se zvýšením teploty. To je vidět na obrázku níže podle přesně rovné čáry.

PTC rezistory se používají mimo jiné pro vyhřívání zrcadel. Bez tohoto ochranného odporu by po zapnutí zůstalo na topných tělesech konstantní (maximální) napětí 12 voltů a proud 1,25 ampéru. Ty by se nakonec spálily, protože přiváděný proud nadále způsobuje zahřívání. Přetížení lze zabránit přidáním PTC odporu do kladného vodiče. Tento odpor hlídá teplotu topného tělesa. Pokud je během zimního období zapnuto zrcadlení, PTC rezistor nebude nejprve fungovat. Teplota je pak příliš nízká. Celých 12 V / 1,25 A nyní protéká topnými tělesy, což způsobuje, že se sklo zrcátka zpočátku rychle zahřívá. (Vlhkost pak ze skla zrcátka co nejrychleji zmizí).
S rostoucí teplotou se zvyšuje odpor (viz obrázek níže). Když sklo zrcátka dosáhne teploty 20 stupňů, bude mít PTC hodnotu odporu 20 ohmů. Proud se nyní snížil z 1,25A na 0,6A. To lze vypočítat pomocí Ohmův zákon:

I = U/R
I = 12/20
I = 0,6A

Proud byl nyní snížen na polovinu, což zajišťuje, že se zrcadlové sklo zahřívá méně rychle. Pokud teplota skla stoupne na 40 stupňů, má PTC hodnotu odporu 40 ohmů. Proud nyní klesl na 0,3A.

Při maximální teplotě 60 stupňů Celsia bude odpor PTC rezistoru 60 Ohm. Proud je nyní pouze 0,18A. Topný výkon je nyní konstantní a nebude se dále zvyšovat kvůli nízkému proudu. Teplota skla zrcátka nyní zůstává konstantní a nemůže se přehřívat. Výše uvedené hodnoty jsou vymyšlené a slouží pouze jako příklad, aby to bylo co nejjasnější. Každý výrobce použije své vlastní proudy (a tedy hodnoty odporu) pro vyhřívání svého zrcátka.
V autě jsou také další komponenty, které mají PTC rezistor, jako je motor okna. Pokud je okenní mechanismus velmi těžký (kvůli vysokému mechanickému zatížení) nebo se okno otevírá a zavírá mnohokrát za sebou, teplota motoru ovládání okna se zvyšuje. Tento elektromotor je také monitorován PTC rezistorem. Když se teplota příliš zvýší, je tento signál odeslán přes odpor PTC do řídicí jednotky. Tím se dočasně vypne napájení motoru, dokud teplota neklesne. Je to čistě z bezpečnostních důvodů, aby se zabránilo přehřátí

NTC odolnost:
NTC rezistor je rezistor se záporným teplotním koeficientem. Tyto rezistory se používají jako teplotní senzory mimo jiné chladicí kapaliny a nasávaného vzduchu. S rostoucí teplotou odpor klesá (viz obrázek). Na snímač je často aplikováno konstantní napětí mezi 1 a 5 volty. Při nízké teplotě bude hodnota odporu vysoká, takže napětí bude nízké. S rostoucí teplotou klesá odpor a zvyšuje se napětí.

Nárůst napětí je řízen řídicím zařízením pro charakteristické pole, které mimo jiné určuje vstřikované množství vstřikovačů. Hodnotu lze také přenést do měřiče teploty chladicí kapaliny na palubní desce nebo teploty venkovního vzduchu na displeji klimatizace.

Vztah mezi odporem a teplotou nemá lineární vztah s odporem NTC. To znamená, že odpor neklesá úměrně s nárůstem teploty. To lze na obrázku vidět podle zakřivené čáry. Tato čára se nazývá „charakteristika“ a je logaritmická.

Určení charakteristiky NTC:
NTC charakteristiku lze částečně nastínit určením odpovídající hodnoty odporu při třech teplotách. Za tímto účelem lze teplotní senzor měřit ohmmetrem, když je zavěšen ve vyhřívané konvici.
Body lze kreslit při různých teplotách a hodnotách odporu. Mezi těmito body lze nakreslit čáry (viz obrázek níže). V zásadě to umožňuje spravedlivě odhadnout, jak se bude charakteristika vyvíjet pod 20 a nad 100 stupňů Celsia.

Je zajímavé ponořit se do toho hlouběji. Pomocí tří naměřených hodnot odporu lze určit přesný odpor pomocí „Steinhart-Hartovy rovnice v nekonečně velkém rozsahu teplot. Charakteristiku lze také přesně určit. V dolní části této stránky si můžete stáhnout soubor Excel, pomocí kterého lze charakteristiku vytvořit.

Steinhart-Hartova rovnice je:

T je teplota v Kelvinech;
R je odpor při T v ohmech;
A, B a C jsou Steinhart-Hartovy koeficienty, které závisí na hodnotách odporu při určité teplotě.

Pro zjištění odporu polovodiče při dané teplotě je třeba použít inverzní (R) Steinhart-Hartovu rovnici. Tato rovnice je následující:

kde x a y jsou určeny pomocí následujících vzorců:

Abychom našli A, B a C koeficienty Steinhart-Hart, je třeba určit tři hodnoty odporu (R1, R2 a R3) při teplotě (T1, T2 a T3). Ty je třeba vyhledat ve specifikacích polovodiče nebo změřit teploměrem a ohmmetrem. L1, L2 a R3 se vypočítají určením převrácené hodnoty odporu. Y1, Y2 a Y3 jsou určeny výpočtem teploty v Kelvinech na -1 mocninu.