termistori

Teemad:

termistori
PTC takisti
NTC takistus
NTC karakteristiku määramine

termistori:
Termistor on komponendi nimi, mille takistuse väärtus sõltub temperatuurist. Ingliskeelne sõna on kombinatsioon sõnadest termiline ja takisti. Termistoreid kasutatakse muu hulgas autotehnikas temperatuuriandurid en ülekoormuskaitsed.
Termistorid võib jagada 2 rühma; nimelt et takistuse väärtus suureneb temperatuuri tõustes (PTC) või et takistuse väärtus väheneb temperatuuri tõustes (NTC). Mõisteid NTC ja PTC on selgitatud allpool.

PTC takistus:
PTC takisti on positiivse temperatuurikoefitsiendiga takisti. Neid kasutatakse peamiselt elektriseadmete temperatuurikaitsena. Temperatuuri tõustes suureneb ka takistus. Takistuse ja temperatuuri vahelisel suhtel on lineaarne seos PTC takistiga. See tähendab, et takistus suureneb proportsionaalselt temperatuuri tõusuga. Seda on näha alloleval pildil täpselt sirge joone järgi.

PTC takisteid kasutatakse muuhulgas peegli soojendamiseks. Ilma selle kaitsetakistita jääks pärast sisselülitamist kütteelementidele püsiv (maksimaalne) pinge 12 volti ja vool 1,25 amprit. Need põleksid lõpuks läbi, sest tarnitav vool jätkab kuumenemist. Ülekoormust saab vältida, lisades positiivsesse juhtmesse PTC takisti. See takisti jälgib kütteelemendi temperatuuri. Kui peegli tühjendamine on talveperioodil sisse lülitatud, siis PTC takisti esialgu ei tööta. Temperatuur on siis liiga madal. Täielik 12v / 1,25A voolab nüüd läbi kütteelementide, mistõttu peegliklaas soojeneb alguses kiiresti. (Siis kaob niiskus peegliklaasilt nii kiiresti kui võimalik).
Temperatuuri tõustes suureneb takistus (vt allolevat pilti). Kui peegelklaas on jõudnud temperatuurini 20 kraadi, on PTC takistuseks 20 oomi. Vool on nüüdseks vähenenud 1,25A pealt 0,6A peale. Seda saab arvutada Ohmi seadus:

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

Praeguseks on vool poole võrra vähenenud, mis tagab peegliklaasi vähem kiire soojenemise. Kui klaasi temperatuur tõuseb 40 kraadini, on PTC takistusväärtus 40 oomi. Vool on nüüdseks langenud 0,3A peale.

Maksimaalsel temperatuuril 60 kraadi Celsiuse järgi on PTC takisti takistus 60 oomi. Vool on nüüd ainult 0,18A. Küttevõimsus on nüüd konstantne ja nõrga voolu tõttu enam ei suurene. Peegelklaasi temperatuur jääb nüüd samaks ja ei saa üle kuumeneda. Ülaltoodud väärtused on väljamõeldud ja on ainult näitena, et see oleks võimalikult selge. Iga tootja kasutab oma peegli soojendamiseks oma voolutugevust (ja seega ka takistuse väärtusi).
Autol on ka teisi komponente, millel on PTC takisti, näiteks aknamootor. Kui aknamehhanism on väga raske (suure mehaanilise koormuse tõttu) või akent avatakse ja suletakse mitu korda järjest, tõuseb akna käitamismootori temperatuur. Seda elektrimootorit jälgib ka PTC takisti. Kui temperatuur muutub liiga kõrgeks, saadetakse see signaal PTC takisti kaudu juhtseadmesse. See lülitab ajutiselt mootori toiteallika välja, kuni temperatuur on langenud. See on ainult turvalisuse eesmärgil, et vältida ülekuumenemist

NTC takistus:
NTC takisti on negatiivse temperatuurikoefitsiendiga takisti. Neid takisteid rakendatakse kui temperatuuriandurid muu hulgas jahutusvedelikust ja sisselaskeõhust. Temperatuuri tõustes takistus väheneb (vt pilti). Sageli rakendatakse andurile pidevat pinget vahemikus 1 kuni 5 volti. Madalal temperatuuril on takistuse väärtus kõrge, seega on pinge madal. Temperatuuri tõustes takistus väheneb ja pinge tõuseb.

Pinge tõusu juhib karakteristlike väljade juhtseade, mis muuhulgas määrab pihustite sissepritse koguse. Väärtuse saab edastada ka jahutusvedeliku temperatuuri näidikule armatuurlaual või välisõhu temperatuurile kliimaseadme näidikul.

Takistuse ja temperatuuri vahelisel seosel ei ole NTC takistiga lineaarset seost. See tähendab, et takistus ei vähene proportsionaalselt temperatuuri tõusuga. Seda on pildil näha kõvera joone järgi. Seda rida nimetatakse "karakteristikuks" ja see on logaritmiline.

NTC karakteristiku määramine:
NTC karakteristikut saab osaliselt välja tuua, määrates vastava takistuse väärtuse kolmel temperatuuril. Sel eesmärgil saab temperatuuriandurit mõõta oomimeetriga, kui see ripub kuumutatud veekeetjas.
Punkte saab joonistada erinevatel temperatuuridel ja takistuste väärtustel. Nende punktide vahele saab tõmmata jooni (vt pilti allpool). Põhimõtteliselt võimaldab see õiglaselt hinnata, kuidas omadus areneb temperatuuril alla 20 ja üle 100 kraadi Celsiuse järgi.

Sellesse on huvitav süveneda. Kolme mõõdetud takistuse väärtusega saab täpse takistuse määrata Steinhart-Hart võrrandi abil lõpmatult suures temperatuurivahemikus. Karakteristikut saab ka täpselt määrata. Selle lehe allservast saab alla laadida Exceli faili, millega karakteristikut moodustada.

Steinharti-Harti võrrand on järgmine:

T on temperatuur kelvinites;
R on takistus punktis T oomides;
A, B ja C on Steinharti-Harti koefitsiendid, mis sõltuvad takistuse väärtustest teatud temperatuuril.

Pooljuhi takistuse leidmiseks antud temperatuuril tuleb kasutada Steinharti-Harti võrrandi pöördväärtust (R). See võrrand on järgmine:

kus x ja y määratakse järgmiste valemite abil:

Steinhart-Hart koefitsientide A, B ja C leidmiseks tuleb määrata kolm takistuse väärtust (R1, R2 ja R3) temperatuuril (T1, T2 ja T3). Neid tuleks otsida pooljuhtide spetsifikatsioonidest või mõõta termomeetri ja oomimeetriga. L1, L2 ja R3 arvutatakse takistuse väärtuste pöördväärtuse määramise teel. Y1, Y2 ja Y3 määratakse, arvutades temperatuuri kelvinites astmeni -1.