Tárgyak:
- Thermistor
- PTC ellenállás
- NTC ellenállás
- Az NTC karakterisztika meghatározása
Termisztor:
A termisztor egy olyan alkatrész neve, amelynek ellenállásértéke a hőmérséklettől függ. Az angol szó a termikus és az ellenállás szavak kombinációja. A termisztorokat többek között az autóiparban használják hőmérséklet érzékelők en túlterhelés elleni védelem.
A termisztorok 2 csoportra oszthatók; nevezetesen, hogy az ellenállásérték nő a hőmérséklet emelkedésével (PTC), vagy hogy az ellenállásérték csökken a hőmérséklet emelkedésével (NTC). Az NTC és PTC kifejezések magyarázata az alábbiakban olvasható.
PTC ellenállás:
A PTC ellenállás egy pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező ellenállás. Főleg elektromos készülékek hőmérséklet elleni védelmére használják. A hőmérséklet emelkedésével az ellenállás is növekszik. Az ellenállás és a hőmérséklet közötti kapcsolat lineáris kapcsolatban áll a PTC ellenállással. Vagyis az ellenállás a hőmérséklet növekedésével arányosan nő. Ez az alábbi képen a pontosan egyenes vonallal látható.
A PTC ellenállásokat többek között tükörfűtésre is használják. E védőellenállás nélkül a bekapcsolás után állandó (maximum) 12 voltos feszültség és 1,25 amper áram maradna a fűtőelemeken. Ezek végül kiégnének, mert a betáplált áram továbbra is melegedést okoz. A túlterhelés megelőzhető PTC ellenállás hozzáadásával a pozitív vezetékbe. Ez az ellenállás figyeli a fűtőelem hőmérsékletét. Ha a tükörlemerítést a téli időszakban bekapcsolják, a PTC ellenállás először nem fog működni. Ekkor a hőmérséklet túl alacsony. A teljes 12 V / 1,25 A most átfolyik a fűtőelemeken, amitől a tükörüveg kezdetben gyorsan felmelegszik. (A nedvesség ekkor a lehető leggyorsabban eltűnik a tükörüvegről).
A hőmérséklet növekedésével az ellenállás növekszik (lásd az alábbi képet). Amikor a tükörüveg elérte a 20 fokos hőmérsékletet, a PTC ellenállásértéke 20 ohm lesz. Az áramerősség mostanra 1,25A-ről 0,6A-re csökkent. Ez kiszámítható a Ohm törvénye:
I = U/R
I = 12/20
I = 0,6A
Az áram most felére csökkent, ami biztosítja, hogy a tükörüveg kevésbé gyorsan melegszik fel. Ha az üveg hőmérséklete 40 fokra emelkedik, a PTC ellenállásértéke 40 ohm. Az áramerősség most 0,3A-re csökkent.
Maximum 60 Celsius fokos hőmérsékleten a PTC ellenállás ellenállása 60 Ohm lesz. Az áramerősség most csak 0,18A. A fűtési teljesítmény most állandó, és az alacsony áramerősség miatt nem fog tovább növekedni. A tükörüveg hőmérséklete most állandó marad, és nem tud túlmelegedni. A fenti értékek összeállítottak, és pusztán példaként szolgálnak, hogy a lehető legvilágosabbak legyenek. Minden gyártó a saját áramerősségét (és így ellenállásértékét) használja a tükörfűtéshez.
Vannak az autóban más alkatrészek is, amelyek PTC ellenállással rendelkeznek, például ablakmotor. Ha az ablakszerkezet nagyon nehéz (a nagy mechanikai terhelés miatt), vagy az ablakot többször egymás után nyitják és zárják, az ablakműködtető motor hőmérséklete megnő. Ezt az elektromos motort PTC ellenállás is felügyeli. Ha a hőmérséklet túl magas lesz, ez a jel a PTC ellenálláson keresztül egy vezérlőegységhez kerül. Ez átmenetileg kikapcsolja a motor tápellátását, amíg a hőmérséklet le nem csökken. Ez pusztán biztonsági okokból történik a túlmelegedés elkerülése érdekében
NTC ellenállás:
Az NTC ellenállás egy negatív hőmérsékleti együtthatójú ellenállás. Ezeket az ellenállásokat úgy alkalmazzák hőmérséklet érzékelők többek között a hűtőfolyadékból és a beszívott levegőből. A hőmérséklet növekedésével az ellenállás csökken (lásd a képet). Az érzékelőre gyakran állandó 1 és 5 volt közötti feszültség vonatkozik. Alacsony hőmérsékleten az ellenállás értéke magas lesz, így a feszültség alacsony lesz. A hőmérséklet növekedésével az ellenállás csökken és a feszültség nő.
A feszültségnövekedést a karakterisztikus mezőkre vonatkozó vezérlőberendezés szabályozza, amely többek között meghatározza az injektorok befecskendezési mennyiségét. Az érték továbbítható a műszerfalon lévő hűtőfolyadék-hőmérséklet mérőjére, vagy a klíma kijelzőjén a külső levegő hőmérsékletére is.
Az ellenállás és a hőmérséklet közötti kapcsolatnak nincs lineáris kapcsolata az NTC ellenállással. Ez azt jelenti, hogy az ellenállás nem csökken arányosan a hőmérséklet emelkedésével. Ez a képen az íves vonalon látható. Ezt a sort „karakterisztikának” nevezik, és logaritmikus.
Az NTC jellemző meghatározása:
Az NTC karakterisztikája részben felvázolható a megfelelő ellenállásérték három hőmérsékleten történő meghatározásával. Ebből a célból a hőmérséklet-érzékelő Ohm-mérővel mérhető, miközben fűtött vízforralóban lóg.
Különböző hőmérsékleteken és ellenállásértékeken lehet pontokat rajzolni. E pontok között vonalak húzhatók (lásd az alábbi képet). Ez elvileg lehetővé teszi annak méltányos becslését, hogy 20 Celsius-fok alatt és 100 Celsius-fok felett hogyan alakul a jellemző.
Érdekes ebben mélyebben elmerülni. A három mért ellenállásértékkel a pontos ellenállás meghatározható a „Steinhart-Hart egyenlet segítségével egy végtelenül nagy hőmérsékleti tartományban. A jellemző is pontosan meghatározható. Az oldal alján letölthető egy Excel fájl, amellyel a karakterisztikát lehet kialakítani.
A Steinhart-Hart egyenlet:
- T a hőmérséklet Kelvinben;
- R az ellenállás T-nél ohmban;
- A, B és C a Steinhart-Hart együtthatók, amelyek egy bizonyos hőmérsékleten az ellenállás értékétől függenek.
Egy félvezető ellenállásának meghatározásához egy adott hőmérsékleten a Steinhart-Hart egyenlet inverzét (R) kell használni. Ez az egyenlet a következő:
ahol x és y a következő képletekkel vannak meghatározva:
A Steinhart-Hart A, B és C együtthatóinak meghatározásához három ellenállásértéket (R1, R2 és R3) kell meghatározni egy hőmérsékleten (T1, T2 és T3). Ezeket a félvezető specifikációiban kell megnézni, vagy hőmérővel és ohmmérővel mérni. Az L1, L2 és R3 kiszámítása az ellenállásértékek inverzének meghatározásával történik. Az Y1, Y2 és Y3 értékeket úgy határozzuk meg, hogy a hőmérsékletet Kelvinben a -1 hatványra számítjuk.
Ekkor a Steinhart-Hart együtthatók (A, B és C) kiszámíthatók:
Ezen együtthatók és az ln (R) megadása a megfelelő hőmérsékletet adja meg. Ha a fenti képletek elkészültek, ez a következőt adja:
Az összes adat kitöltése a Steinhart-Hart egyenletben:
ad:
A „T” változó lehetővé teszi a kívánt hőmérséklet megváltoztatását. A számítás azt mutatja, hogy 120 Celsius fokos T hőmérsékleten az ellenállás 122 Ohm.
A képlet kiegészíthető a három korábban mért hőmérséklettel, amelyekkel a karakterisztikát meg lehet rajzolni:
- 2500 Ohm 20 °C-on;
- 626 Ohm 60 °C-on;
- 200 Ohm 100°C-on.
Kapcsolódó oldal:
