تعتمد مقاومة أي موصل بشكل عام على درجة الحرارة. تزداد مقاومة المعادن بالحرارة. من وجهة نظر الفيزياء ، يتم تفسير ذلك من خلال زيادة سعة الاهتزازات الحرارية لعناصر الشبكة البلورية وزيادة مقاومة حركة تدفق الإلكترون الموجه. تقل مقاومة الإلكتروليتات وأشباه الموصلات عند تسخينها - وهذا ما يفسره عمليات أخرى.
محتوى
كيف يعمل الثرمستور
في كثير من الحالات ، تكون ظاهرة الاعتماد على درجة الحرارة للمقاومة ضارة. لذا ، فإن المقاومة المنخفضة لخيوط المصباح المتوهج في حالة البرد تتسبب في حدوث نضوب في لحظة التبديل. يؤدي تغيير قيمة مقاومة المقاومات الثابتة أثناء التسخين أو التبريد إلى تغيير في معلمات الدائرة.
يكافح المطورون مع هذه الظاهرة ، يتم إنتاج المقاومات باستخدام TCR مخفض - معامل درجة الحرارة للمقاومة. هذه العناصر أغلى من المعتاد. ولكن هناك مثل هذه المكونات الإلكترونية التي يكون فيها اعتماد المقاومة على درجة الحرارة واضحًا وتطبيعًا. هذه العناصر تسمى الثرمستورات (المقاومة الحرارية) أو الثرمستورات.
أنواع الثرمستورات وجهازها
يمكن تقسيم الثرمستورات إلى مجموعتين كبيرتين وفقًا لاستجابتها لتغيرات درجة الحرارة:
- إذا انخفضت المقاومة عند تسخينها ، يتم استدعاء هذه الثرمستورات الثرمستورات NTC (مع معامل درجة حرارة سلبي للمقاومة) ؛
- إذا زادت المقاومة أثناء التسخين ، فإن الثرمستور له خاصية TCR إيجابية (خاصية PTC) - تسمى هذه العناصر أيضًا المحرضون.
يتم تحديد نوع الثرمستور بخصائص المواد التي تصنع منها الثرمستورات. عند تسخينها ، تزيد المعادن المقاومة ، وبالتالي ، على أساسها (بشكل أكثر دقة ، على أساس أكاسيد المعادن) ، يتم إنتاج مقاومة حرارية مع TCR موجب. لأشباه الموصلات علاقة عكسية ، لذلك تتكون عناصر NTC منها. يمكن نظريًا عمل العناصر المعتمدة حراريًا ذات TCR السلبي على أساس الإلكتروليتات ، ولكن هذا الخيار غير مريح للغاية في الممارسة العملية. تخصصه هو البحث المخبري.
يمكن أن يكون تصميم الثرمستورات مختلفًا. يتم إنتاجها على شكل أسطوانات ، خرز ، غسالات ، إلخ. مع ناتجين (مثل المقاوم التقليدي). يمكنك اختيار الشكل الأكثر ملاءمة للتثبيت في مكان العمل.
الخصائص الرئيسية
أهم ما يميز أي ثرمستور هو معامل درجة الحرارة للمقاومة (TCR).يوضح مدى تغير المقاومة عند تسخينها أو تبريدها بمقدار درجة واحدة كلفن.
على الرغم من أن التغير في درجة الحرارة ، معبرًا عنه بالدرجات الكلفينية ، يساوي التغير في الدرجات المئوية ، لا يزال الكلفن مستخدمًا في خصائص المقاومة الحرارية. ويرجع ذلك إلى الاستخدام الواسع النطاق لمعادلة شتاينهارت-هارت في الحسابات ، وتتضمن درجة الحرارة في K.
TCR سالب للثرمستورات NTC وإيجابي للثرمستورات PTC.
خاصية أخرى مهمة هي المقاومة الاسمية. هذه هي قيمة المقاومة عند 25 درجة مئوية. من خلال معرفة هذه المعلمات ، من السهل تحديد قابلية تطبيق المقاومة الحرارية لدائرة معينة.
أيضًا ، من أجل استخدام الثرمستورات ، فإن الخصائص مثل الجهد المقنن والحد الأقصى للتشغيل مهمة. تحدد المعلمة الأولى الجهد الذي يمكن أن يعمل به العنصر لفترة طويلة ، والثاني - الجهد الذي لا يتم ضمان أداء المقاومة الحرارية فوقه.
بالنسبة إلى البوزيستورات ، فإن المعلمة المهمة هي درجة الحرارة المرجعية - النقطة الموجودة على الرسم البياني لاعتماد المقاومة على التسخين ، والتي تتغير فيها الخاصية. يحدد منطقة العمل لمقاومة PTC.
عند اختيار الثرمستور ، من الضروري الانتباه إلى نطاق درجة حرارته. خارج المنطقة المحددة من قبل الشركة المصنعة ، فإن خصائصها غير موحدة (هذا يمكن أن يؤدي إلى أخطاء في تشغيل الجهاز) أو لا يعمل الثرمستور بشكل عام هناك.
تعيين الرسم الشرطي
في المخططات ، قد يختلف UGO الخاص بالثرمستور قليلاً ، لكن العلامة الرئيسية للمقاومة الحرارية هي الرمز t بجانب المستطيل الذي يرمز إلى المقاوم.بدون هذا الرمز ، من المستحيل تحديد ما تعتمد عليه المقاومة - مثل UGOs ، على سبيل المثال ، المتغيرات (يتم تحديد المقاومة بالجهد المطبق) وعناصر أخرى.
في بعض الأحيان يتم تطبيق تسمية إضافية على UGO ، والتي تحدد فئة الثرمستور:
- NTC للعناصر ذات TCS السلبي ؛
- PTC عن المحرضين.
يشار إلى هذه الخاصية أحيانًا بواسطة الأسهم:
- أحادي الاتجاه لـ PTC ؛
- متعدد الاتجاهات ل NTC.
يمكن أن يكون تعيين الحروف مختلفًا - R ، RK ، TH ، إلخ.
كيفية التحقق من أداء الثرمستور
الفحص الأول للثرمستور هو قياس المقاومة الاسمية بمقياس متعدد تقليدي. إذا تم إجراء القياس في درجة حرارة الغرفة ، والتي لا تختلف كثيرًا عن +25 درجة مئوية ، فيجب ألا تختلف المقاومة المقاسة اختلافًا كبيرًا عن تلك المشار إليها في العلبة أو في الوثائق.
إذا كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى أو أقل من القيمة المحددة ، فيجب إجراء تصحيح بسيط.
يمكنك محاولة أخذ خاصية درجة الحرارة الخاصة بالثرمستور - لمقارنتها مع تلك المحددة في الوثائق أو لاستعادتها لعنصر غير معروف الأصل.
هناك ثلاث درجات حرارة متاحة للإنشاء بدقة كافية بدون أدوات قياس:
- ذوبان الجليد (يمكن أخذه في الثلاجة) - حوالي 0 درجة مئوية ؛
- جسم الإنسان - حوالي 36 درجة مئوية ؛
- الماء المغلي - حوالي 100 درجة مئوية.
من هذه النقاط ، يمكنك رسم اعتماد تقريبي للمقاومة على درجة الحرارة ، ولكن بالنسبة إلى الموجات الموجبة ، قد لا يعمل هذا - على الرسم البياني لمقاييس TKS الخاصة بهم ، هناك مناطق لا يتم فيها تحديد R بواسطة درجة الحرارة (أقل من درجة الحرارة المرجعية).إذا كان هناك مقياس حرارة ، يمكنك أن تأخذ خاصية في عدة نقاط - عن طريق خفض الثرمستور في الماء وتسخينه. كل 15 ... 20 درجة ، من الضروري قياس المقاومة ورسم القيمة على الرسم البياني. إذا كنت بحاجة إلى أخذ معلمات أعلى من 100 درجة ، فبدلاً من الماء ، يمكنك استخدام الزيت (على سبيل المثال ، السيارات - المحرك أو ناقل الحركة).
يوضح الشكل الاعتماد النموذجي للمقاومة على درجة الحرارة - خط صلب لـ PTC ، خط متقطع لـ NTC.
حيثما ينطبق ذلك
الاستخدام الأكثر وضوحا للثرمستورات هو مجسات درجة الحرارة. كل من الثرمستورات NTC و PTC مناسبة لهذا الغرض. من الضروري فقط تحديد عنصر وفقًا لمنطقة العمل ومراعاة خصائص الثرمستور في جهاز القياس.
يمكنك بناء مرحل حراري - عندما تتم مقارنة المقاومة (بتعبير أدق ، انخفاض الجهد عبرها) بقيمة معينة ، وعندما يتم تجاوز العتبة ، يتم تبديل الخرج. يمكن استخدام هذا الجهاز كجهاز تحكم حراري أو كاشف للحريق. يعتمد إنشاء عدادات درجة الحرارة على ظاهرة التسخين غير المباشر - عندما يتم تسخين الثرمستور من مصدر خارجي.
أيضًا في مجال استخدام المقاومة الحرارية ، يتم استخدام التسخين المباشر - يتم تسخين الثرمستور بالتيار الذي يمر عبره. يمكن استخدام مقاومات NTC بهذه الطريقة للحد من التيار - على سبيل المثال ، عند شحن المكثفات الكبيرة عند تشغيلها ، وكذلك للحد من بدء تشغيل المحركات الكهربائية ، إلخ. في حالة البرد ، تتمتع العناصر المعتمدة حراريًا بمقاومة كبيرة.عندما يكون المكثف مشحونًا جزئيًا (أو يصل المحرك إلى سرعته المقدرة) ، سيكون لدى الثرمستور وقتًا للتسخين مع التيار المتدفق ، وستنخفض مقاومته ولن يؤثر على تشغيل الدائرة.
وبنفس الطريقة ، يمكنك إطالة عمر المصباح المتوهج من خلال تضمينه في سلسلة من الثرمستور. سيحد من التيار في أصعب لحظة - عند تشغيل الجهد (في هذا الوقت تفشل معظم المصابيح). بعد الإحماء ، يتوقف تأثيره على المصباح.
على العكس من ذلك ، يتم استخدام الثرمستورات ذات الخصائص الإيجابية لحماية المحركات الكهربائية أثناء التشغيل. إذا ارتفع التيار في دائرة اللف بسبب توقف المحرك أو الحمل الزائد للعمود ، فإن المقاوم PTC سوف يسخن ويحد من هذا التيار.
يمكن أيضًا استخدام الثرمستورات NTC كمعوضات حرارية للمكونات الأخرى. لذلك ، إذا تم تثبيت الثرمستور NTC بالتوازي مع المقاوم الذي يحدد وضع الترانزستور وله TKS موجب ، فإن تغير درجة الحرارة سيؤثر على كل عنصر بالطريقة المعاكسة. نتيجة لذلك ، يتم تعويض تأثير درجة الحرارة ، ولا تتغير نقطة تشغيل الترانزستور.
هناك أجهزة مشتركة تسمى الثرمستورات مع تسخين غير مباشر. يوجد عنصر يعتمد على درجة الحرارة ومدفأة في مبيت واحد لهذا العنصر. يوجد اتصال حراري بينهما ، لكنها معزولة كلفانيًا. من خلال تغيير التيار من خلال السخان ، يمكن التحكم في المقاومة.
تستخدم الثرمستورات ذات الخصائص المختلفة على نطاق واسع في الهندسة. بالإضافة إلى التطبيقات القياسية ، يمكن توسيع نطاق عملها.كل شيء مقيد فقط بخيال ومؤهلات المطور.
مقالات مماثلة:
