Термістор

Предмети:

Термістор
PTC резистор
Опір NTC
Визначення NTC характеристики

Термістор:
Термістор — це назва компонента, який має значення опору, що залежить від температури. Англійське слово є поєднанням слів heat і resistor. Термістори використовуються, зокрема, в автомобільній техніці датчики температури en захист від перевантаження.
Термістори можна розділити на 2 групи; а саме, що значення опору збільшується зі збільшенням температури (PTC) або що значення опору зменшується зі збільшенням температури (NTC). Терміни NTC і PTC пояснюються далі.

Опір PTC:
Резистор PTC - це резистор з додатним температурним коефіцієнтом. Вони в основному використовуються як температурний захист в електроприладах. З підвищенням температури опір також зростає. Зв’язок між опором і температурою має лінійну залежність для резистора PTC. Тобто опір зростає пропорційно підвищенню температури. Це можна побачити на зображенні нижче за прямою лінією.

PTC резистори використовуються, в тому числі, для обігріву дзеркал. Без цього захисного резистора після включення на ТЕНах залишалася б постійна (максимальна) напруга 12 вольт і струм 1,25 ампера. Згодом вони згорять, оскільки струм, що подається, продовжує нагріватися. Перевантаження можна запобігти, додавши резистор PTC до плюсового проводу. Цей резистор контролює температуру нагрівального елемента. Якщо в зимовий період включити збіднення дзеркала, резистор PTC спочатку не працюватиме. Тоді температура занадто низька. Повний струм 12 В / 1,25 А тепер протікає через нагрівальні елементи, спричиняючи швидкий нагрів дзеркального скла. (Тоді волога зникне зі скла дзеркала якомога швидше).
З підвищенням температури опір зростає (див. зображення нижче). Коли дзеркальне скло нагріється до 20 градусів, PTC матиме значення опору 20 Ом. Тепер сила струму зменшилася з 1,25 А до 0,6 А. Це можна розрахувати за допомогою Закон Ома:

I = U/R
I = 12/20
I = 0,6А

Тепер струм зменшено вдвічі, що забезпечує менш швидкий нагрів дзеркала. Якщо температура скла піднімається до 40 градусів, PTC має значення опору 40 Ом. Зараз сила струму впала до 0,3 А.

При максимальній температурі 60 градусів за Цельсієм опір резистора PTC становитиме 60 Ом. Сила струму зараз становить лише 0,18 А. Потужність нагріву тепер постійна і більше не збільшуватиметься через низький струм. Температура дзеркального скла тепер залишається постійною і не може перегріватися. Наведені вище значення вигадані та служать виключно як приклад, щоб зробити це максимально зрозумілим. Кожен виробник використовуватиме власну силу струму (і, отже, значення опору) для обігріву дзеркал.
В автомобілі також є інші компоненти, які мають PTC-резистор, наприклад двигун склопідйомника. Якщо віконний механізм дуже важкий (через велике механічне навантаження) або вікно відкривається і закривається багато разів поспіль, температура двигуна, що керує вікном, підвищується. Цей електродвигун також контролюється резистором PTC. Коли температура стає занадто високою, цей сигнал надсилається через резистор PTC до блоку керування. Це тимчасово вимикає живлення двигуна, поки температура не знизиться. Це виключно з міркувань безпеки, щоб запобігти перегріву

Опір NTC:
Резистор NTC - це резистор з негативним температурним коефіцієнтом. Ці резистори застосовуються як датчики температури охолоджуючої рідини та всмоктуваного повітря. З підвищенням температури опір зменшується (див. зображення). Часто на датчик подається постійна напруга від 1 до 5 Вольт. При низькій температурі значення опору буде високим, тому напруга буде низькою. З підвищенням температури опір зменшується, а напруга зростає.

Підвищення напруги контролюється пристроєм контролю характерних полів, який, крім іншого, визначає кількість впорскування форсунок. Значення також можна передати на вимірювач температури охолоджуючої рідини на панелі приладів або температуру зовнішнього повітря на дисплеї клімат-контролю.

Зв'язок між опором і температурою не має лінійного зв'язку з резистором NTC. Це означає, що опір не зменшується пропорційно підвищенню температури. Це можна побачити на зображенні за кривою лінією. Ця лінія називається «характеристикою» і є логарифмічною.

Визначення характеристики NTC:
Характеристика NTC може бути частково окреслена шляхом визначення відповідного значення опору при трьох температурах. Для цього датчик температури можна виміряти омметром, поки він висить у нагрітому чайнику.
Точки можна малювати при різних температурах і значеннях опору. Між цими точками можна провести лінії (див. зображення нижче). В принципі, це дозволяє справедливо оцінити, як буде розвиватися характеристика нижче 20 і вище 100 градусів Цельсія.

Цікаво заглибитися в це. За трьома виміряними значеннями опору точний опір можна визначити за допомогою рівняння Штейнхарта-Харта в нескінченно великому діапазоні температур. Характеристику також можна точно визначити. Унизу цієї сторінки можна завантажити файл Excel, за допомогою якого можна сформувати характеристику.

Рівняння Штейнхарта-Харта виглядає так:

Т - температура в Кельвінах;
R - опір при Т в Омах;
A, B і C - це коефіцієнти Штейнхарта-Харта, які залежать від значень опору при певній температурі.

Щоб знайти опір напівпровідника при заданій температурі, потрібно використовувати обернену (R) рівняння Стейнхарта-Харта. Це рівняння виглядає наступним чином:

де x і y визначаються за такими формулами:

Щоб знайти коефіцієнти A, B і C Штейнхарта-Харта, необхідно визначити три значення опору (R1, R2 і R3) при температурі (T1, T2 і T3). Їх слід шукати в специфікаціях напівпровідника або вимірювати за допомогою термометра та омметра. L1, L2 і R3 розраховуються шляхом визначення значення, зворотного значенням опору. Y1, Y2 і Y3 визначаються шляхом обчислення температури в Кельвінах у ступені -1.