Ang Thermistor ay isang device na idinisenyo upang sukatin ang temperatura, at binubuo ng isang semiconductor na materyal, na lubos na nagbabago ng resistensya nito sa kaunting pagbabago sa temperatura. Sa pangkalahatan, ang mga thermistor ay may mga negatibong koepisyent ng temperatura, ibig sabihin ay bumababa ang kanilang resistensya sa pagtaas ng temperatura.
Pangkalahatang katangian ng thermistor
Ang salitang "thermistor" ay maikli para sa buong termino nito: thermally sensitive resistor. Ang device na ito ay isang tumpak at madaling gamitin na sensor para sa anumang pagbabago sa temperatura. Sa pangkalahatan, mayroong dalawang uri ng mga thermistor: negatibong koepisyent ng temperatura at positibong koepisyent ng temperatura. Kadalasan, ang unang uri ay ginagamit upang sukatin ang temperatura.
Ang pagtatalaga ng thermistor sa electrical circuit ay ipinapakita sa larawan.
Ang materyal ng mga thermistor ay mga metal oxide na may mga katangian ng semiconductor. Sa panahon ng produksyon, ang mga device na ito ay binibigyan ng sumusunod na form:
- disc;
- rod;
- spherical na parang perlas.
Ang thermistor ay batay sa prinsipyo ng malakaspagbabago sa paglaban na may maliit na pagbabago sa temperatura. Kasabay nito, sa isang ibinigay na kasalukuyang lakas sa circuit at isang pare-parehong temperatura, isang pare-parehong boltahe ay pinananatili.
Upang gamitin ang device, ito ay konektado sa isang electrical circuit, halimbawa, sa isang Wheatstone bridge, at ang kasalukuyang at boltahe sa device ay sinusukat. Ayon sa simpleng batas ng Ohm R=U/I matukoy ang paglaban. Susunod, tinitingnan nila ang curve ng pagtitiwala ng paglaban sa temperatura, ayon sa kung saan posible na sabihin nang eksakto kung anong temperatura ang tumutugma sa nagresultang paglaban. Kapag nagbago ang temperatura, kapansin-pansing nagbabago ang halaga ng paglaban, na ginagawang posible upang matukoy ang temperatura na may mataas na katumpakan.
Thermistor material
Ang materyal ng karamihan ng mga thermistor ay semiconductor ceramics. Ang proseso ng paggawa nito ay binubuo sa sintering powders ng nitrides at metal oxides sa mataas na temperatura. Ang resulta ay isang materyal na ang komposisyon ng oxide ay may pangkalahatang formula (AB)3O4 o (ABC)3O4, kung saan ang A, B, C ay mga metal na elemento ng kemikal. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay manganese at nickel.
Kung ang thermistor ay inaasahang gagana sa mga temperaturang mas mababa sa 250 °C, ang magnesium, cob alt at nickel ay kasama sa ceramic composition. Ang mga keramika ng komposisyong ito ay nagpapakita ng katatagan ng mga pisikal na katangian sa tinukoy na hanay ng temperatura.
Ang isang mahalagang katangian ng mga thermistor ay ang kanilang partikular na conductivity (ang kapalit ng resistensya). Ang kondaktibiti ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliitmga konsentrasyon ng lithium at sodium.
Proseso ng paggawa ng instrumento
Spherical thermistors ay ginawa sa pamamagitan ng paglalagay ng mga ito sa dalawang platinum wire sa mataas na temperatura (1100°C). Pagkatapos ay pinutol ang wire upang hubugin ang mga contact ng thermistor. Nilagyan ng glass coating ang spherical instrument para sa sealing.
Sa kaso ng mga disc thermistor, ang proseso ng paggawa ng mga contact ay magdeposito ng metal na haluang metal ng platinum, palladium at pilak sa mga ito, at pagkatapos ay ihinang ito sa thermistor coating.
Pagkakaiba sa mga platinum detector
Bukod sa mga semiconductor thermistors, may isa pang uri ng temperature detector, ang gumaganang materyal na kung saan ay platinum. Binabago ng mga detector na ito ang kanilang resistensya habang nagbabago ang temperatura sa isang linear na paraan. Para sa mga thermistor, ang pag-asa na ito ng mga pisikal na dami ay may ganap na kakaibang katangian.
Ang mga bentahe ng mga thermistor kumpara sa mga katapat na platinum ay ang mga sumusunod:
- Mas mataas na sensitivity ng resistensya sa mga pagbabago sa temperatura sa buong saklaw ng pagpapatakbo.
- Mataas na antas ng stability ng instrumento at repeatability ng mga pagbabasa.
- Maliit ang laki para mabilis na tumugon sa mga pagbabago sa temperatura.
Thermistor resistance
Bumababa ang pisikal na dami na ito sa pagtaas ng temperatura, at mahalagang isaalang-alang ang hanay ng operating temperature. Para sa mga limitasyon ng temperatura mula -55 °C hanggang +70 °C, ang mga thermistor na may resistensyang 2200 - 10000 ohms ay ginagamit. Para sa mas mataas na temperatura, gumamit ng mga device na may resistensyang higit sa 10 kOhm.
Hindi tulad ng mga platinum detector at thermocouples, ang mga thermistor ay walang partikular na pamantayan para sa resistensya laban sa mga curve ng temperatura, at mayroong maraming uri ng resistance curve na mapagpipilian. Ito ay dahil ang bawat materyal ng thermistor, tulad ng isang sensor ng temperatura, ay may sariling resistance curve.
Katatagan at katumpakan
Ang mga instrumentong ito ay chemically stable at hindi bumababa sa paglipas ng panahon. Ang mga sensor ng thermistor ay kabilang sa mga pinakatumpak na instrumento sa pagsukat ng temperatura. Ang katumpakan ng kanilang mga sukat sa buong saklaw ng pagpapatakbo ay 0.1 - 0.2 °C. Pakitandaan na karamihan sa mga appliances ay gumagana sa loob ng hanay ng temperatura na 0 °C hanggang 100 °C.
Mga pangunahing parameter ng thermistor
Ang mga sumusunod na pisikal na parameter ay basic para sa bawat uri ng thermistor (ibinigay ang pag-decode ng mga pangalan sa English):
- R25 - resistensya ng device sa Ohms sa room temperature (25 °С). Ang pagsuri sa katangian ng thermistor na ito ay simple gamit ang isang multimeter.
- Tolerance of R25 - ang halaga ng resistance deviation tolerance sa device mula sa itinakdang halaga nito sa temperaturang 25 °С. Bilang isang panuntunan, ang halagang ito ay hindi lalampas sa 20% ng R25.
- Max. Steady State Current - maximumang halaga ng kasalukuyang sa mga amperes na maaaring dumaloy sa device sa loob ng mahabang panahon. Ang paglampas sa halagang ito ay nagbabanta ng mabilis na pagbaba ng resistensya at, bilang resulta, pagkabigo ng thermistor.
- Tinatayang. R ng Max. Kasalukuyan - ang halagang ito ay nagpapakita ng halaga ng paglaban sa Ohms, na nakukuha ng aparato kapag ang pinakamataas na kasalukuyang dumadaan dito. Ang value na ito ay dapat na 1-2 orders of magnitude na mas mababa kaysa sa resistance ng thermistor sa room temperature.
- Pag-iwas. Coef. - isang koepisyent na nagpapakita ng sensitivity ng temperatura ng device sa kapangyarihang hinihigop nito. Ang salik na ito ay nagpapahiwatig ng dami ng kapangyarihan sa mW na kailangang i-absorb ng thermistor upang mapataas ang temperatura nito ng 1 °C. Mahalaga ang value na ito dahil ipinapakita nito kung gaano karaming power ang kailangan mong gastusin para mapainit ang device sa operating temperature nito.
- Thermal Time Constant. Kung ang thermistor ay ginagamit bilang inrush current limiter, mahalagang malaman kung gaano katagal bago lumamig pagkatapos patayin ang power para maging handa itong i-on muli. Dahil ang temperatura ng thermistor pagkatapos na ito ay patayin ay bumababa ayon sa isang exponential na batas, ang konsepto ng "Thermal Time Constant" ay ipinakilala - ang oras kung saan ang temperatura ng aparato ay bumaba ng 63.2% ng pagkakaiba sa pagitan ng operating temperatura ng ang device at ang ambient temperature.
- Max. Load Capacitance sa ΜF - ang halaga ng capacitance sa microfarads na maaaring ma-discharge sa pamamagitan ng device na ito nang hindi ito nasisira. Ang halagang ito ay ipinahiwatig para sa isang tiyak na boltahe,hal. 220 V.
Paano subukan ang thermistor para sa operasyon?
Para sa isang magaspang na pagsusuri ng thermistor para sa kakayahang magamit nito, maaari kang gumamit ng multimeter at isang regular na soldering iron.
Una sa lahat, i-on ang resistance measurement mode sa multimeter at ikonekta ang mga output contact ng thermistor sa mga multimeter terminal. Sa kasong ito, ang polarity ay hindi mahalaga. Magpapakita ang multimeter ng isang tiyak na resistensya sa ohms, dapat itong itala.
Pagkatapos ay kailangan mong isaksak ang soldering iron at dalhin ito sa isa sa mga output ng thermistor. Mag-ingat na huwag masunog ang device. Sa prosesong ito, dapat mong obserbahan ang mga pagbabasa ng multimeter, dapat itong magpakita ng isang maayos na pagbaba ng paglaban, na mabilis na tumira sa ilang pinakamababang halaga. Ang pinakamababang halaga ay depende sa uri ng thermistor at ang temperatura ng panghinang na bakal, kadalasan ito ay ilang beses na mas mababa kaysa sa halaga na sinusukat sa simula. Sa kasong ito, makatitiyak kang gumagana ang thermistor.
Kung ang resistensya sa multimeter ay hindi nagbago o, sa kabilang banda, ay bumagsak nang husto, kung gayon ang device ay hindi angkop para sa paggamit nito.
Tandaan na ang tseke na ito ay magaspang. Para sa tumpak na pagsubok sa device, kailangang sukatin ang dalawang indicator: ang temperatura nito at ang katumbas na resistensya, at pagkatapos ay ihambing ang mga value na ito sa mga sinabi ng manufacturer.
Application
Thermistors ay ginagamit sa lahat ng bahagi ng electronics kung saan mahalagang subaybayan ang mga kondisyon ng temperatura. Kasama sa mga lugar na itomga computer, high-precision na kagamitan para sa mga pang-industriyang installation at device para sa pagpapadala ng iba't ibang data. Kaya, ang 3D printer thermistor ay ginagamit bilang sensor na kumokontrol sa temperatura ng heating bed o print head.
Ang isa sa mga pinakakaraniwang gamit para sa isang thermistor ay upang limitahan ang inrush na kasalukuyang, gaya ng kapag nag-on ng computer. Ang katotohanan ay sa sandaling naka-on ang kapangyarihan, ang panimulang kapasitor, na may malaking kapasidad, ay pinalabas, na lumilikha ng isang malaking kasalukuyang sa buong circuit. Ang kasalukuyang ito ay may kakayahang sunugin ang buong chip, kaya isang thermistor ang kasama sa circuit.
Ang device na ito sa oras ng pag-on ay may temperatura ng kwarto at may malaking resistensya. Ang ganitong pagtutol ay maaaring epektibong mabawasan ang kasalukuyang surge sa oras ng pagsisimula. Dagdag pa, ang aparato ay umiinit dahil sa kasalukuyang dumadaan dito at ang pagpapalabas ng init, at ang paglaban nito ay bumababa nang husto. Ang pagkakalibrate ng thermistor ay kaya na ang operating temperatura ng computer chip ay nagiging sanhi ng resistensya ng thermistor sa halos zero, at walang pagbaba ng boltahe sa kabuuan nito. Pagkatapos i-off ang computer, mabilis na lumalamig ang thermistor at ibinabalik ang resistensya nito.
Kaya ang paggamit ng thermistor upang limitahan ang inrush current ay parehong cost-effective at medyo simple.
Mga halimbawa ng mga thermistor
Sa kasalukuyan, malawak na hanay ng mga produkto ang ibinebenta, narito ang mga katangian at bahagi ng paggamit ng ilan sa mga ito:
- Thermistor B57045-K na may nut fastening, may nominal resistance na 1kOhm na may tolerance na 10%. Ginagamit bilang sensor ng pagsukat ng temperatura sa consumer at automotive electronics.
- B57153-S disc instrument, may pinakamataas na kasalukuyang rating na 1.8 A sa 15 ohms sa room temperature. Ginamit bilang inrush current limiter.
