Թերմիստորը ջերմաստիճանը չափելու համար նախատեսված սարք է, որը բաղկացած է կիսահաղորդչային նյութից, որը մեծապես փոխում է իր դիմադրողականությունը ջերմաստիճանի փոքր փոփոխության դեպքում։ Ընդհանուր առմամբ, թերմիստորներն ունեն բացասական ջերմաստիճանի գործակիցներ, ինչը նշանակում է, որ դրանց դիմադրությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:
Թերմիստորի ընդհանուր բնութագիրը
«թերմիստոր» բառը կարճ է իր ամբողջական տերմինի համար՝ ջերմային զգայուն դիմադրություն: Այս սարքը ճշգրիտ և հեշտ օգտագործման սենսոր է ցանկացած ջերմաստիճանի փոփոխության համար: Ընդհանուր առմամբ, կան երկու տեսակի թերմիստորներ՝ բացասական ջերմաստիճանի գործակից և դրական ջերմաստիճանի գործակից: Ամենից հաճախ առաջին տեսակն օգտագործվում է ջերմաստիճանը չափելու համար։
Թերմիստորի նշանակումը էլեկտրական շղթայում ներկայացված է լուսանկարում:
Թերմիստորների նյութը կիսահաղորդչային հատկություններով մետաղական օքսիդներ են։ Արտադրության ընթացքում այս սարքերին տրվում է հետևյալ ձևը՝
- սկավառակ;
- ձող;
- մարգարտի պես գնդաձև։
Թերմիստորը հիմնված է ուժեղության սկզբունքի վրադիմադրության փոփոխություն ջերմաստիճանի փոքր փոփոխությամբ: Միևնույն ժամանակ, շղթայում տվյալ հոսանքի ուժգնության և հաստատուն ջերմաստիճանի դեպքում պահպանվում է հաստատուն լարումը:
Սարքն օգտագործելու համար այն միացված է էլեկտրական միացմանը, օրինակ՝ Ուիթսթոուն կամրջին, և չափվում է սարքի հոսանքն ու լարումը։ Օհմի պարզ օրենքի համաձայն՝ R=U/I որոշում է դիմադրությունը։ Այնուհետև նրանք նայում են ջերմաստիճանից դիմադրության կախվածության կորին, ըստ որի կարելի է հստակ ասել, թե ինչ ջերմաստիճանի է համապատասխանում ստացված դիմադրությունը։ Երբ ջերմաստիճանը փոխվում է, դիմադրության արժեքը կտրուկ փոխվում է, ինչը հնարավորություն է տալիս բարձր ճշգրտությամբ որոշել ջերմաստիճանը։
Թերմիստորային նյութ
Թերմիստորների ճնշող մեծամասնության նյութը կիսահաղորդչային կերամիկա է: Դրա արտադրության գործընթացը բաղկացած է բարձր ջերմաստիճաններում նիտրիդների և մետաղական օքսիդների փոշիների սինթրումից: Արդյունքում ստացվում է նյութ, որի օքսիդի բաղադրությունն ունի ընդհանուր բանաձև (AB)3O4 կամ (ABC)3O4, որտեղ A, B, C մետաղական քիմիական տարրեր են: Առավել հաճախ օգտագործվում են մանգան և նիկել:
Եթե սպասվում է, որ թերմիստորը կաշխատի 250 °C-ից ցածր ջերմաստիճանում, ապա մագնեզիումը, կոբալտը և նիկելը ներառված են կերամիկական բաղադրության մեջ: Այս բաղադրության կերամիկան ցույց է տալիս ֆիզիկական հատկությունների կայունությունը նշված ջերմաստիճանի միջակայքում:
Թերմիստորների կարևոր հատկանիշը նրանց հատուկ հաղորդունակությունն է (դիմադրության փոխադարձությունը): Հաղորդունակությունը վերահսկվում է փոքր ավելացնելովլիթիումի և նատրիումի կոնցենտրացիաները.
Գործիքների արտադրության գործընթաց
Գնդաձեւ թերմիստորները պատրաստվում են՝ դրանք կիրառելով երկու պլատինե լարերի վրա բարձր ջերմաստիճանում (1100°C): Այնուհետև մետաղալարը կտրվում է թերմիստորի կոնտակտները ձևավորելու համար: Գնդաձև գործիքի վրա ապակե ծածկույթ է կիրառվում կնքման համար:
Սկավառակի թերմիստորների դեպքում կոնտակտների ստեղծման գործընթացն այն է, որ պլատինի, պալադիումի և արծաթի մետաղական համաձուլվածքը նստեցվի դրանց վրա, այնուհետև այն զոդել թերմիստորի ծածկույթին:
Տարբերությունը պլատինե դետեկտորներից
Բացի կիսահաղորդչային թերմիստորներից, կա մեկ այլ տեսակի ջերմաստիճանի դետեկտոր, որի աշխատանքային նյութը պլատինն է։ Այս դետեկտորները փոխում են իրենց դիմադրությունը, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է գծային ձևով: Ջերմիստորների համար ֆիզիկական մեծությունների այս կախվածությունը բոլորովին այլ բնույթ ունի։
Թերմիստորների առավելությունները պլատինե գործընկերների նկատմամբ հետևյալն են.
- Բարձր դիմադրողականություն ջերմաստիճանի փոփոխությունների նկատմամբ ողջ աշխատանքային տիրույթում:
- Գործիքների կայունության բարձր մակարդակ և ընթերցումների կրկնելիություն:
- Փոքր չափս՝ ջերմաստիճանի փոփոխություններին արագ արձագանքելու համար։
Ջերմիստորի դիմադրություն
Այս ֆիզիկական մեծությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, և կարևոր է հաշվի առնել աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը:-55 °C-ից +70 °C ջերմաստիճանի սահմանների համար օգտագործվում են 2200 - 10000 ohms դիմադրություն ունեցող ջերմիստորներ: Ավելի բարձր ջերմաստիճանների դեպքում օգտագործեք 10 կՕմ-ից ավելի դիմադրություն ունեցող սարքեր:
Ի տարբերություն պլատինե դետեկտորների և ջերմազույգերի, թերմիստորները չունեն դիմադրության և ջերմաստիճանի կորերի հատուկ ստանդարտներ, և կա դիմադրության կորերի լայն տեսականի, որոնցից կարելի է ընտրել: Դա պայմանավորված է նրանով, որ յուրաքանչյուր թերմիստորի նյութ, ինչպես ջերմաստիճանի սենսորը, ունի իր դիմադրության կորը:
Կայունություն և ճշգրտություն
Այս գործիքները քիմիապես կայուն են և ժամանակի ընթացքում չեն քայքայվում: Թերմիստորային սենսորները ջերմաստիճանի չափման առավել ճշգրիտ գործիքներից են: Գործողության ողջ տիրույթում դրանց չափումների ճշգրտությունը 0,1 - 0,2 °C է: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ սարքերի մեծ մասն աշխատում է 0 °C-ից մինչև 100 °C ջերմաստիճանի միջակայքում:
Թերմիստորների հիմնական պարամետրեր
Հետևյալ ֆիզիկական պարամետրերը հիմնական են թերմիստորի յուրաքանչյուր տեսակի համար (տրված է անունների վերծանումը անգլերենով).
- R25 - սարքի դիմադրություն Օմ-ով սենյակային ջերմաստիճանում (25 °С): Այս թերմիստորի բնութագրիչի ստուգումը պարզ է մուլտիմետրի միջոցով:
- Հանդուրժողականություն R25 - սարքի վրա դիմադրության շեղման հանդուրժողականության արժեքը իր սահմանված արժեքից 25 °С ջերմաստիճանում: Որպես կանոն, այս արժեքը չի գերազանցում R25-ի 20%-ը։
- Մաքս. Կայուն վիճակի ընթացիկ - առավելագույնըհոսանքի արժեքը ամպերով, որը կարող է երկար ժամանակ հոսել սարքի միջով: Այս արժեքի գերազանցումը սպառնում է դիմադրության արագ անկմամբ և, որպես հետևանք, թերմիստորի խափանումով:
- մոտ. R-ի Max. Ընթացիկ - այս արժեքը ցույց է տալիս դիմադրության արժեքը Օհմ-ով, որը սարքը ձեռք է բերում, երբ դրա միջով անցնում է առավելագույն հոսանքը: Այս արժեքը պետք է լինի 1-2 կարգով փոքր, քան թերմիստորի դիմադրությունը սենյակային ջերմաստիճանում։
- ցում. Գլխ. - գործակից, որը ցույց է տալիս սարքի ջերմաստիճանի զգայունությունը նրա կողմից կլանված էներգիայի նկատմամբ: Այս գործակիցը ցույց է տալիս մՎտ հզորության քանակությունը, որը թերմիստորը պետք է կլանի իր ջերմաստիճանը 1 °C-ով բարձրացնելու համար։ Այս արժեքը կարևոր է, քանի որ այն ցույց է տալիս, թե որքան էներգիա պետք է ծախսեք սարքը մինչև իր աշխատանքային ջերմաստիճանը տաքացնելու համար:
- Ջերմային ժամանակի հաստատուն. Եթե թերմիստորն օգտագործվում է որպես ներխուժման հոսանքի սահմանափակիչ, ապա կարևոր է իմանալ, թե որքան ժամանակ կպահանջվի հովացման համար հոսանքազրկումից հետո, որպեսզի պատրաստ լինի այն նորից միացնել: Քանի որ թերմիստորի ջերմաստիճանն անջատվելուց հետո նվազում է ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի, ներդրվում է «Ջերմային ժամանակի հաստատուն» հասկացությունը՝ այն ժամանակը, որի ընթացքում սարքի ջերմաստիճանը նվազում է աշխատանքային ջերմաստիճանի տարբերության 63,2%-ով: սարքը և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը։
- Մաքս. Load Capacitance in ΜF - տարողունակության քանակությունը միկրոֆարադներով, որը կարող է լիցքաթափվել այս սարքի միջոցով՝ առանց այն վնասելու: Այս արժեքը նշվում է որոշակի լարման համար,օրինակ՝ 220 V.
Ինչպե՞ս ստուգել թերմիստորի աշխատանքը:
Թերմիստորի աշխատունակությունը կոպիտ ստուգելու համար կարող եք օգտագործել մուլտիմետր և սովորական զոդման երկաթ։
Առաջին հերթին միացրեք դիմադրության չափման ռեժիմը մուլտիմետրի վրա և միացրեք թերմիստորի ելքային կոնտակտները մուլտիմետրերի տերմինալներին: Այս դեպքում բևեռականությունը նշանակություն չունի: Մուլտիմետրը ցույց կտա որոշակի դիմադրություն ohms-ով, այն պետք է գրանցվի:
Այնուհետև դուք պետք է միացնեք զոդման երկաթը և բերեք այն թերմիստորի ելքերից մեկին: Զգույշ եղեք, որպեսզի սարքը չայրվի: Այս գործընթացի ընթացքում դուք պետք է հետևեք մուլտիմետրի ցուցմունքներին, այն պետք է ցույց տա սահուն նվազող դիմադրություն, որն արագորեն կկարգավորվի որոշ նվազագույն արժեքի: Նվազագույն արժեքը կախված է թերմիստորի տեսակից և զոդման երկաթի ջերմաստիճանից, սովորաբար այն մի քանի անգամ պակաս է սկզբում չափված արժեքից: Այս դեպքում կարող եք վստահ լինել, որ թերմիստորն աշխատում է։
Եթե մուլտիմետրի դիմադրությունը չի փոխվել կամ, ընդհակառակը, կտրուկ ընկել է, ապա սարքը պիտանի չէ դրա օգտագործման համար։
Նշեք, որ այս ստուգումը կոպիտ է: Սարքի ճշգրիտ փորձարկման համար անհրաժեշտ է չափել երկու ցուցիչ՝ դրա ջերմաստիճանը և համապատասխան դիմադրությունը, այնուհետև համեմատել այդ արժեքները արտադրողի կողմից նշված արժեքների հետ։
Դիմումներ
Ջերմիստորներն օգտագործվում են էլեկտրոնիկայի բոլոր ոլորտներում, որտեղ կարևոր է վերահսկել ջերմաստիճանի պայմանները: Այս ոլորտները ներառում ենհամակարգիչներ, արդյունաբերական կայանքների բարձր ճշգրտության սարքավորումներ և տարբեր տվյալների փոխանցման սարքեր։ Այսպիսով, 3D տպիչի թերմիստորն օգտագործվում է որպես սենսոր, որը վերահսկում է ջեռուցման մահճակալի կամ տպիչի գլխի ջերմաստիճանը:
Թերմիստորի ամենատարածված օգտագործումներից մեկը ներթափանցման հոսանքը սահմանափակելն է, օրինակ՝ համակարգիչը միացնելիս: Բանն այն է, որ հոսանքի միացման պահին մեծ հզորություն ունեցող մեկնարկային կոնդենսատորը լիցքաթափվում է՝ ստեղծելով հսկայական հոսանք ամբողջ շղթայում։ Այս հոսանքն ի վիճակի է այրել ամբողջ չիպը, հետևաբար շղթայում ներառված է թերմիստոր:
Այս սարքը միացման պահին ուներ սենյակային ջերմաստիճան և հսկայական դիմադրություն։ Նման դիմադրությունը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել ընթացիկ ալիքը մեկնարկի պահին: Ավելին, սարքը տաքանում է դրա միջով անցնող հոսանքի և ջերմության արտանետման պատճառով, և դրա դիմադրությունը կտրուկ նվազում է: Թերմիստորի տրամաչափումն այնպիսին է, որ համակարգչային չիպի աշխատանքային ջերմաստիճանը թերմիստորի դիմադրությունը գործնականում զրոյի է հասցնում, և դրա վրա լարման անկում չկա: Համակարգիչն անջատելուց հետո թերմիստորն արագ սառչում է և վերականգնում դիմադրությունը։
Այսպիսով, ներխուժման հոսանքը սահմանափակելու համար թերմիստորի օգտագործումը և՛ ծախսարդյունավետ է, և՛ բավականին պարզ:
Ջերմիստորների օրինակներ
Ներկայումս վաճառվում է ապրանքների լայն տեսականի, ահա դրանցից մի քանիսի բնութագրերն ու օգտագործման ոլորտները՝
- Թերմիստոր B57045-K ընկույզով ամրացվող, ունի 1 անվանական դիմադրությունkOhm 10% հանդուրժողականությամբ: Օգտագործվում է որպես ջերմաստիճանի չափման սենսոր սպառողական և ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկայի մեջ:
- B57153-S սկավառակային գործիք, ունի 1,8 Ա հոսանքի առավելագույն հզորություն սենյակային ջերմաստիճանում 15 ohms-ում: Օգտագործվում է որպես ներխուժման հոսանքի սահմանափակիչ։
