เทอร์มิสเตอร์คืออะไร ความหลากหลาย หลักการทำงานและวิธีการทดสอบประสิทธิภาพ

ความต้านทานของตัวนำโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้นตามความร้อน จากมุมมองของฟิสิกส์ สิ่งนี้อธิบายได้โดยการเพิ่มแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนทางความร้อนขององค์ประกอบของผลึกตาข่ายและการเพิ่มขึ้นของความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของการไหลของอิเล็กตรอนโดยตรง ความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์และเซมิคอนดักเตอร์ลดลงเมื่อถูกความร้อน ซึ่งอธิบายโดยกระบวนการอื่น

เทอร์มิสเตอร์ทำงานอย่างไร

ในหลายกรณี ปรากฏการณ์ของการพึ่งพาอุณหภูมิของความต้านทานเป็นอันตราย ดังนั้นความต้านทานต่ำของไส้หลอดของหลอดไส้ในสภาวะเย็นทำให้เกิดความเหนื่อยหน่ายในขณะที่เปิดเครื่อง การเปลี่ยนค่าความต้านทานของตัวต้านทานคงที่ระหว่างการให้ความร้อนหรือความเย็นจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของวงจร

นักพัฒนากำลังดิ้นรนกับปรากฏการณ์นี้ ตัวต้านทานถูกสร้างขึ้นด้วย TCR ที่ลดลง - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน รายการดังกล่าวมีราคาแพงกว่าปกติ แต่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวซึ่งการพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมินั้นเด่นชัดและทำให้เป็นมาตรฐาน องค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์ (ความต้านทานความร้อน) หรือเทอร์มิสเตอร์

ชนิดและอุปกรณ์ของเทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ:

• ถ้าความต้านทานลดลงเมื่อถูกความร้อนจะเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์ NTC (โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิติดลบ);
• หากความต้านทานเพิ่มขึ้นในระหว่างการให้ความร้อนเทอร์มิสเตอร์จะมี TCR บวก (คุณสมบัติ PTC) - องค์ประกอบดังกล่าวจะเรียกว่า โพซิสเตอร์.

ประเภทของเทอร์มิสเตอร์ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ทำเทอร์มิสเตอร์ เมื่อถูกความร้อน โลหะจะเพิ่มความต้านทาน ดังนั้น บนพื้นฐานของโลหะเหล่านั้น (อย่างแม่นยำมากขึ้น บนพื้นฐานของโลหะออกไซด์) ความต้านทานทางความร้อนที่มี TCR เชิงบวกจะถูกสร้างขึ้น เซมิคอนดักเตอร์มีความสัมพันธ์ผกผัน ดังนั้นองค์ประกอบกทชจึงถูกสร้างขึ้นจากพวกมัน องค์ประกอบที่ขึ้นกับความร้อนที่มี TCR เชิงลบสามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานของอิเล็กโทรไลต์ตามหลักวิชา แต่ตัวเลือกนี้ไม่สะดวกอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ ช่องของเขาคือการวิจัยในห้องปฏิบัติการ

การออกแบบเทอร์มิสเตอร์อาจแตกต่างกัน ผลิตในรูปของกระบอกสูบ ลูกปัด แหวนรอง ฯลฯ ด้วยสองเอาต์พุต (like ตัวต้านทานแบบธรรมดา). คุณสามารถเลือกรูปแบบการติดตั้งที่สะดวกที่สุดในที่ทำงาน

ลักษณะสำคัญ

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของเทอร์มิสเตอร์คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (TCR)มันแสดงให้เห็นว่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใดเมื่อถูกความร้อนหรือเย็นลง 1 องศาเคลวิน

แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่แสดงเป็นองศาเคลวินจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงในองศาเซลเซียส แต่เคลวินยังคงใช้ในลักษณะต้านทานความร้อน เนื่องจากมีการใช้สมการ Steinhart-Hart อย่างกว้างขวางในการคำนวณ และรวมอุณหภูมิไว้ในหน่วย K

TCR เป็นค่าลบสำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC และค่าบวกสำหรับเทอร์มิสเตอร์ PTC

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งคือความต้านทานเล็กน้อย นี่คือค่าความต้านทานที่ 25°C เมื่อทราบพารามิเตอร์เหล่านี้แล้ว จะเป็นเรื่องง่ายที่จะกำหนดความต้านทางความร้อนสำหรับวงจรเฉพาะ

นอกจากนี้ สำหรับการใช้เทอร์มิสเตอร์ คุณลักษณะต่างๆ เช่น พิกัดพิกัดและแรงดันไฟที่ใช้งานสูงสุดก็มีความสำคัญเช่นกัน พารามิเตอร์แรกกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่องค์ประกอบสามารถทำงานได้เป็นเวลานาน และตัวที่สอง - ไม่รับประกันแรงดันไฟฟ้าที่อยู่เหนือประสิทธิภาพการต้านทานความร้อน

สำหรับโพซิสเตอร์ พารามิเตอร์ที่สำคัญคืออุณหภูมิอ้างอิง - จุดบนกราฟของการพึ่งพาความต้านทานความร้อนซึ่งลักษณะจะเปลี่ยนไป กำหนดพื้นที่ทำงานของความต้านทาน PTC

เมื่อเลือกเทอร์มิสเตอร์คุณต้องใส่ใจกับช่วงอุณหภูมิของมัน นอกพื้นที่ที่ผู้ผลิตกำหนดลักษณะไม่ได้มาตรฐาน (ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการทำงานของอุปกรณ์ได้) หรือเทอร์มิสเตอร์โดยทั่วไปใช้งานไม่ได้ที่นั่น

การกำหนดกราฟิกแบบมีเงื่อนไข

บนไดอะแกรม UGO ของเทอร์มิสเตอร์อาจแตกต่างกันเล็กน้อย แต่สัญญาณหลักของความต้านทานความร้อนคือสัญลักษณ์ t ถัดจากสี่เหลี่ยมซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของตัวต้านทานหากไม่มีสัญลักษณ์นี้ จะไม่สามารถระบุได้ว่าการต่อต้านขึ้นอยู่กับอะไร - UGO ที่คล้ายคลึงกันมีตัวอย่างเช่น วาริสเตอร์ (ความต้านทานถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้) และองค์ประกอบอื่น ๆ

บางครั้งมีการใช้การกำหนดเพิ่มเติมกับ UGO ซึ่งกำหนดหมวดหมู่ของเทอร์มิสเตอร์:

• กทช สำหรับองค์ประกอบที่มี TCS เชิงลบ
• PTC สำหรับโพซิสเตอร์

คุณลักษณะนี้บางครั้งถูกระบุด้วยลูกศร:

• ทิศทางเดียวสำหรับ PTC;
• หลายทิศทางสำหรับ กทช.

การกำหนดตัวอักษรอาจแตกต่างกัน - R, RK, TH เป็นต้น

วิธีตรวจสอบประสิทธิภาพเทอร์มิสเตอร์

การตรวจสอบครั้งแรกของเทอร์มิสเตอร์คือการวัดความต้านทานเล็กน้อยด้วยมัลติมิเตอร์แบบธรรมดา หากทำการวัดที่อุณหภูมิห้องซึ่งไม่แตกต่างจาก +25 ° C มากนัก ความต้านทานที่วัดได้ไม่ควรแตกต่างอย่างมากจากที่ระบุไว้บนเคสหรือในเอกสารประกอบ

หากอุณหภูมิแวดล้อมสูงหรือต่ำกว่าค่าที่กำหนด จะต้องแก้ไขเล็กน้อย

คุณสามารถลองใช้ลักษณะอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์เพื่อเปรียบเทียบกับค่าที่ระบุในเอกสารประกอบหรือเพื่อคืนค่าเป็นองค์ประกอบที่ไม่ทราบที่มา

มีสามอุณหภูมิที่สามารถสร้างได้โดยมีความแม่นยำเพียงพอโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือวัด:

• น้ำแข็งละลาย (สามารถนำเข้าตู้เย็น) - ประมาณ 0 ° C;
• ร่างกายมนุษย์ - ประมาณ 36 ° C;
• น้ำเดือด - ประมาณ 100 ° C

จากจุดเหล่านี้ คุณสามารถวาดค่าความต้านทานโดยประมาณของอุณหภูมิได้โดยประมาณ แต่สำหรับโพซิสเตอร์อาจใช้ไม่ได้ผล - บนกราฟของ TKS จะมีพื้นที่ที่ R ไม่ได้ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิ (ต่ำกว่าอุณหภูมิอ้างอิง)หากมีเทอร์โมมิเตอร์ คุณสามารถใช้คุณสมบัติได้หลายจุด - โดยการลดเทอร์มิสเตอร์ลงในน้ำและทำให้ร้อน ทุกๆ 15 ... 20 องศา จำเป็นต้องวัดความต้านทานและเขียนค่าบนกราฟ หากคุณต้องการใช้พารามิเตอร์ที่สูงกว่า 100 องศา แทนที่จะใช้น้ำ คุณสามารถใช้น้ำมัน (เช่น ยานยนต์ - มอเตอร์หรือเกียร์)

รูปภาพแสดงการพึ่งพาโดยทั่วไปของความต้านทานต่ออุณหภูมิ - เส้นทึบสำหรับ PTC ซึ่งเป็นเส้นประสำหรับ NTC

ที่ใช้บังคับ

การใช้เทอร์มิสเตอร์ที่ชัดเจนที่สุดคือเช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ. ทั้งเทอร์มิสเตอร์ NTC และ PTC เหมาะสำหรับจุดประสงค์นี้ จำเป็นต้องเลือกองค์ประกอบตามพื้นที่ทำงานเท่านั้นและคำนึงถึงลักษณะของเทอร์มิสเตอร์ในอุปกรณ์วัด

คุณสามารถสร้างรีเลย์ระบายความร้อนได้ - เมื่อเปรียบเทียบความต้านทาน (แม่นยำกว่านั้นคือแรงดันตกคร่อม) กับค่าที่กำหนด และเมื่อเกินเกณฑ์ เอาต์พุตจะสลับ อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมความร้อนหรือเครื่องตรวจจับอัคคีภัย การสร้างเครื่องวัดอุณหภูมิขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การให้ความร้อนทางอ้อม - เมื่อเทอร์มิสเตอร์ได้รับความร้อนจากแหล่งภายนอก

นอกจากนี้ในด้านการใช้ความต้านทานความร้อนจะใช้ความร้อนโดยตรง - เทอร์มิสเตอร์ถูกทำให้ร้อนโดยกระแสที่ไหลผ่าน ตัวต้านทาน NTC สามารถใช้ในลักษณะนี้เพื่อจำกัดกระแสได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เมื่อเปิดเครื่อง รวมถึงการจำกัดกระแสเริ่มต้นของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นต้น ในสภาวะเย็น องค์ประกอบที่ขึ้นกับความร้อนจะมีความต้านทานสูงเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จเพียงบางส่วน (หรือมอเตอร์ถึงความเร็วที่กำหนด) เทอร์มิสเตอร์จะมีเวลาให้ความร้อนกับกระแสที่ไหล ความต้านทานของตัวเก็บประจุจะลดลง และจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของวงจรอีกต่อไป

ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถยืดอายุของหลอดไส้ได้โดยการรวมเทอร์มิสเตอร์เข้ากับอนุกรมด้วย มันจะจำกัดกระแสในช่วงเวลาที่ยากลำบากที่สุด - เมื่อเปิดแรงดันไฟฟ้า (ขณะนี้หลอดไฟส่วนใหญ่ไม่ทำงาน) หลังจากอุ่นเครื่องแล้วจะหยุดส่งผลกระทบต่อหลอดไฟ

ในทางกลับกัน เทอร์มิสเตอร์ที่มีคุณสมบัติเป็นบวกจะใช้เพื่อป้องกันมอเตอร์ไฟฟ้าระหว่างการทำงาน หากกระแสในวงจรขดลวดเพิ่มขึ้นเนื่องจากมอเตอร์จนตรอกหรือโหลดของเพลามากเกินไป ตัวต้านทาน PTC จะร้อนขึ้นและจำกัดกระแสนี้

เทอร์มิสเตอร์ NTC ยังสามารถใช้เป็นตัวชดเชยความร้อนสำหรับส่วนประกอบอื่นๆ ดังนั้น หากติดตั้งเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ NTC ควบคู่ไปกับตัวต้านทานที่กำหนดโหมดทรานซิสเตอร์และมี TKS เป็นบวก การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อแต่ละองค์ประกอบในทางตรงกันข้าม เป็นผลให้ผลของอุณหภูมิได้รับการชดเชยและจุดการทำงานของทรานซิสเตอร์จะไม่เปลี่ยน

มีอุปกรณ์รวมกันที่เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์ที่มีความร้อนทางอ้อม องค์ประกอบที่ขึ้นกับอุณหภูมิและเครื่องทำความร้อนจะอยู่ในเรือนเดียวขององค์ประกอบดังกล่าว มีการสัมผัสทางความร้อนระหว่างพวกเขา แต่พวกมันถูกแยกออกด้วยไฟฟ้า โดยการเปลี่ยนกระแสผ่านฮีตเตอร์ทำให้สามารถควบคุมความต้านทานได้

เทอร์มิสเตอร์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรม นอกจากการใช้งานมาตรฐานแล้ว ยังสามารถขยายขอบเขตงานได้อีกด้วยทุกอย่างถูกจำกัดด้วยจินตนาการและคุณสมบัติของนักพัฒนาเท่านั้น

บทความที่คล้ายกัน: