Termistorul

Subiecte:

Termistorul
Rezistor PTC
Rezistență NTC
Determinarea caracteristicii NTC

Termistor:
Un termistor este un nume pentru o componentă care are o valoare a rezistenței care depinde de temperatură. Cuvântul englezesc este o combinație a cuvintelor thermal și rezistor. Termistorii sunt folosiți în tehnologia auto, printre altele senzori de temperatură en protectii la suprasarcina.
Termistorii pot fi împărțiți în 2 grupuri; și anume că valoarea rezistenței crește odată cu creșterea temperaturii (PTC) sau că valoarea rezistenței scade odată cu creșterea temperaturii (NTC). Termenii NTC și PTC sunt explicați mai jos.

Rezistență PTC:
Un rezistor PTC este un rezistor cu un coeficient de temperatură pozitiv. Sunt utilizate în principal ca protecție împotriva temperaturii în aparatele electrice. Pe măsură ce temperatura crește, crește și rezistența. Relația dintre rezistență și temperatură are o relație liniară cu un rezistor PTC. Adică rezistența crește proporțional cu creșterea temperaturii. Acest lucru poate fi văzut în imaginea de mai jos după linia exactă dreaptă.

Rezistoarele PTC sunt folosite, printre altele, pentru încălzirea oglinzilor. Fără acest rezistor de protecție, o tensiune constantă (maximum) de 12 volți și un curent de 1,25 amperi ar rămâne pe elementele de încălzire după pornire. Acestea s-ar arde în cele din urmă, deoarece curentul furnizat continuă să provoace încălzire. Suprasarcina poate fi prevenită prin adăugarea unui rezistor PTC în firul pozitiv. Acest rezistor monitorizează temperatura elementului de încălzire. Dacă epuizarea oglinzii este activată în timpul iernii, rezistența PTC nu va funcționa la început. Temperatura este atunci prea scăzută. 12 V / 1,25 A curge acum prin elementele de încălzire, determinând inițial încălzirea rapidă a geamului oglinzii. (Umiditatea va dispărea apoi de pe geamul oglinzii cât mai repede posibil).
Pe măsură ce temperatura crește, rezistența crește (vezi imaginea de mai jos). Când sticla oglinzii a atins o temperatură de 20 de grade, PTC va avea o valoare a rezistenței de 20 ohmi. Curentul a scăzut acum de la 1,25 A la 0,6 A. Aceasta poate fi calculată cu Legea lui Ohm:

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

Curentul a fost acum redus la jumătate, ceea ce asigură că geamul oglinzii se încălzește mai puțin rapid. Dacă temperatura sticlei crește la 40 de grade, PTC are o valoare a rezistenței de 40 ohmi. Curentul a scăzut acum la 0,3A.

La o temperatură maximă de 60 de grade Celsius, rezistența rezistenței PTC va fi de 60 Ohm. Curentul este acum de doar 0,18A. Puterea de încălzire este acum constantă și nu va crește în continuare din cauza curentului scăzut. Temperatura sticlei oglinzii rămâne acum constantă și nu se poate supraîncălzi. Valorile de mai sus sunt inventate și servesc doar ca exemplu pentru a fi cât mai clar posibil. Fiecare producător își va folosi propriile amperaje (și, prin urmare, valorile rezistenței) pentru încălzirea oglinzii.
Există și alte componente în mașină care au o rezistență PTC, cum ar fi un motor de geam. Dacă mecanismul ferestrei este foarte greu (din cauza unei sarcini mecanice mari) sau geamul este deschis și închis de mai multe ori succesiv, temperatura motorului de acționare a geamului crește. Acest motor electric este monitorizat și de o rezistență PTC. Când temperatura devine prea mare, acest semnal este trimis prin intermediul rezistenței PTC către o unitate de control. Aceasta oprește temporar alimentarea cu energie a motorului până când temperatura scade. Acest lucru este doar din motive de securitate pentru a preveni supraîncălzirea

Rezistență NTC:
Un rezistor NTC este un rezistor cu un coeficient de temperatură negativ. Aceste rezistențe sunt aplicate ca senzori de temperatură dintre, printre altele, lichidul de răcire și aerul de admisie. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența scade (vezi imaginea). Adesea, senzorului i se aplică o tensiune constantă între 1 și 5 volți. La o temperatură scăzută valoarea rezistenței va fi mare, deci tensiunea va fi scăzută. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența scade și tensiunea crește.

Creșterea tensiunii este controlată de dispozitivul de control pentru câmpurile caracteristice, care, printre altele, determină cantitatea de injecție a injectoarelor. Valoarea poate fi transmisă și contorului de temperatură a lichidului de răcire de pe tabloul de bord sau temperatura aerului exterior de pe afișajul climatizării.

Relația dintre rezistență și temperatură nu are o relație liniară cu un rezistor NTC. Aceasta înseamnă că rezistența nu scade proporțional cu creșterea temperaturii. Acest lucru poate fi văzut în imagine prin linia curbă. Această linie este numită „caracteristică” și este logaritmică.

Determinarea caracteristicii NTC:
Caracteristica NTC poate fi conturată parțial prin determinarea valorii corespunzătoare a rezistenței la trei temperaturi. În acest scop, senzorul de temperatură poate fi măsurat cu un ohmetru în timp ce este atârnat într-un ceainic încălzit.
Punctele pot fi desenate la diferite temperaturi și valori de rezistență. Între aceste puncte pot fi trase linii (vezi imaginea de mai jos). În principiu, acest lucru face posibilă estimarea corectă a modului în care caracteristica se va dezvolta sub 20 și peste 100 de grade Celsius.

Este interesant să aprofundăm acest lucru. Cu cele trei valori de rezistență măsurate, rezistența exactă poate fi determinată folosind „ecuația Steinhart-Hart pe un interval de temperatură infinit. Caracteristica poate fi, de asemenea, determinată cu precizie. În partea de jos a acestei pagini poate fi descărcat un fișier Excel cu care se poate forma caracteristica.

Ecuația Steinhart-Hart este:

T este temperatura în Kelvin;
R este rezistența la T în Ohmi;
A, B și C sunt coeficienții Steinhart-Hart care depind de valorile rezistenței la o anumită temperatură.

Pentru a găsi rezistența unui semiconductor la o temperatură dată, trebuie utilizat inversul (R) ecuației Steinhart-Hart. Această ecuație este după cum urmează:

unde x și y sunt determinate folosind următoarele formule:

Pentru a găsi coeficienții A, B și C ai Steinhart-Hart, trebuie determinate trei valori de rezistență (R1, R2 și R3) la o temperatură (T1, T2 și T3). Acestea ar trebui să fie căutate în specificațiile semiconductorului sau măsurate cu un termometru și un ohmmetru. L1, L2 și R3 se calculează prin determinarea inversului valorilor rezistenței. Y1, Y2 și Y3 sunt determinate prin calcularea temperaturii în Kelvin la puterea -1.