Thermistor ist ein Gerät zur Temperaturmessung und besteht aus einem Halbleitermaterial, das seinen Widerstand bei einer kleinen Temperaturänderung stark ändert. Im Allgemeinen haben Thermistoren negative Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass ihr Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt.
Allgemeine Charakteristik des Thermistors
Das Wort "Thermistor" ist die Abkürzung für seinen vollen Begriff: thermisch empfindlicher Widerstand. Dieses Gerät ist ein genauer und einfach zu bedienender Sensor für Temperaturänderungen. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Thermistoren: negativer Temperaturkoeffizient und positiver Temperaturkoeffizient. Am häufigsten wird der erste Typ verwendet, um die Temperatur zu messen.
Die Bezeichnung des Thermistors im Stromkreis ist auf dem Foto zu sehen.
Das Material von Thermistoren sind Metalloxide mit Halbleitereigenschaften. Bei der Produktion erh alten diese Geräte folgende Form:
- disc;
- Stab;
- kugelförmig wie eine Perle.
Der Thermistor basiert auf dem Prinzip der StärkeWiderstandsänderung bei kleiner Temperaturänderung. Gleichzeitig wird bei einer gegebenen Stromstärke im Stromkreis und einer konstanten Temperatur eine konstante Spannung aufrechterh alten.
Um das Gerät zu verwenden, wird es an einen Stromkreis angeschlossen, beispielsweise an eine Wheatstone-Brücke, und es werden Strom und Spannung am Gerät gemessen. Nach dem einfachen Ohmschen Gesetz bestimmt R=U/I den Widerstand. Als nächstes betrachten sie die Kurve der Widerstandsabhängigkeit von der Temperatur, nach der genau gesagt werden kann, welcher Temperatur der resultierende Widerstand entspricht. Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich der Widerstandswert dramatisch, wodurch die Temperatur mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
Thermistormaterial
Das Material der überwiegenden Mehrheit der Thermistoren ist Halbleiterkeramik. Der Prozess seiner Herstellung besteht darin, Pulver aus Nitriden und Metalloxiden bei hohen Temperaturen zu sintern. Das Ergebnis ist ein Material, dessen Oxidzusammensetzung die allgemeine Formel (AB)3O4 oder (ABC)3 hatO4, wobei A, B, C metallische chemische Elemente sind. Die am häufigsten verwendeten sind Mangan und Nickel.
Wenn erwartet wird, dass der Thermistor bei Temperaturen unter 250 °C arbeitet, sind Magnesium, Kob alt und Nickel in der Keramikzusammensetzung enth alten. Keramiken dieser Zusammensetzung zeigen die Stabilität der physikalischen Eigenschaften im angegebenen Temperaturbereich.
Eine wichtige Eigenschaft von Thermistoren ist ihre spezifische Leitfähigkeit (der Kehrwert des Widerstands). Die Leitfähigkeit wird durch Hinzufügen von kleinen kontrolliertKonzentrationen von Lithium und Natrium.
Instrumentenherstellungsprozess
Sphärische Thermistoren werden hergestellt, indem sie bei hoher Temperatur (1100°C) auf zwei Platindrähte aufgebracht werden. Der Draht wird dann geschnitten, um die Thermistorkontakte zu formen. Zur Abdichtung wird auf das kugelförmige Instrument eine Glasbeschichtung aufgebracht.
Im Falle von Scheibenthermistoren besteht der Prozess der Kontaktherstellung darin, eine Metalllegierung aus Platin, Palladium und Silber darauf abzuscheiden und sie dann mit der Thermistorbeschichtung zu verlöten.
Unterschied zu Platindetektoren
Neben Halbleiterthermistoren gibt es eine andere Art von Temperaturdetektoren, deren Arbeitsmaterial Platin ist. Diese Detektoren ändern ihren Widerstand, wenn sich die Temperatur linear ändert. Bei Thermistoren hat diese Abhängigkeit von physikalischen Größen einen ganz anderen Charakter.
Die Vorteile von Thermistoren im Vergleich zu Platin-Gegenstücken sind wie folgt:
- Höhere Widerstandsempfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen über den gesamten Betriebsbereich.
- Hohe Gerätestabilität und Wiederholbarkeit der Messwerte.
- Klein, um schnell auf Temperaturänderungen zu reagieren.
Thermistorwiderstand
Diese physikalische Größe nimmt mit zunehmender Temperatur ab, und es ist wichtig, den Betriebstemperaturbereich zu berücksichtigen. Für Temperaturgrenzen von -55 °C bis +70 °C werden Thermistoren mit einem Widerstand von 2200 - 10000 Ohm verwendet. Verwenden Sie für höhere Temperaturen Geräte mit einem Widerstand größer 10 kOhm.
Im Gegensatz zu Platindetektoren und Thermoelementen haben Thermistoren keine spezifischen Standards für Widerstands- und Temperaturkurven, und es steht eine große Auswahl an Widerstandskurven zur Auswahl. Dies liegt daran, dass jedes Thermistormaterial, wie ein Temperatursensor, seine eigene Widerstandskurve hat.
Stabilität und Genauigkeit
Diese Instrumente sind chemisch stabil und werden mit der Zeit nicht abgebaut. Thermistorsensoren gehören zu den genauesten Temperaturmessgeräten. Die Genauigkeit ihrer Messungen über den gesamten Betriebsbereich beträgt 0,1 - 0,2 °C. Bitte beachten Sie, dass die meisten Geräte in einem Temperaturbereich von 0 °C bis 100 °C arbeiten.
Grundlegende Parameter von Thermistoren
Die folgenden physikalischen Parameter sind grundlegend für jeden Thermistortyp (Dekodierung der Namen in Englisch ist angegeben):
- R25 - Widerstand des Geräts in Ohm bei Raumtemperatur (25 °С). Die Überprüfung dieser Thermistorcharakteristik ist einfach mit einem Multimeter.
- Toleranz von R25 - der Wert der Widerstandsabweichungstoleranz auf dem Gerät von seinem eingestellten Wert bei einer Temperatur von 25 °С. In der Regel überschreitet dieser Wert 20 % von R25. nicht
- Max. Dauerstrom - maximalder Wert des Stroms in Ampere, der längere Zeit durch das Gerät fließen kann. Wird dieser Wert überschritten, droht ein schneller Widerstandsabfall und in der Folge ein Ausfall des Thermistors.
- Ca. R von max. Strom - dieser Wert zeigt den Widerstandswert in Ohm an, den das Gerät erhält, wenn der maximale Strom durch es fließt. Dieser Wert sollte 1-2 Größenordnungen kleiner sein als der Widerstand des Thermistors bei Raumtemperatur.
- Auflösen. Coef. - ein Koeffizient, der die Temperaturempfindlichkeit des Geräts gegenüber der von ihm aufgenommenen Leistung angibt. Dieser Faktor gibt die Leistung in mW an, die der Thermistor aufnehmen muss, um seine Temperatur um 1 °C zu erhöhen. Dieser Wert ist wichtig, da er anzeigt, wie viel Strom Sie aufwenden müssen, um das Gerät auf Betriebstemperatur zu erwärmen.
- Thermische Zeitkonstante. Wenn der Thermistor als Einsch altstrombegrenzer verwendet wird, ist es wichtig zu wissen, wie lange es dauert, bis er nach dem Aussch alten abgekühlt ist, um wieder eingesch altet werden zu können. Da die Temperatur des Thermistors nach dem Aussch alten gemäß einem Exponentialgesetz abnimmt, wird das Konzept der "Thermischen Zeitkonstante" eingeführt - die Zeit, während der die Temperatur des Geräts um 63,2% der Differenz zwischen der Betriebstemperatur von abnimmt dem Gerät und der Umgebungstemperatur.
- Max. Ladekapazität in ΜF - die Menge an Kapazität in Mikrofarad, die durch dieses Gerät entladen werden kann, ohne es zu beschädigen. Dieser Wert wird für eine bestimmte Spannung angegeben,z. B. 220 V.
Wie teste ich den Thermistor auf Funktion?
Für eine grobe Überprüfung des Thermistors auf seine Funktionsfähigkeit können Sie ein Multimeter und einen normalen Lötkolben verwenden.
Sch alten Sie zunächst den Widerstandsmessmodus am Multimeter ein und verbinden Sie die Ausgangskontakte des Thermistors mit den Multimeteranschlüssen. In diesem Fall spielt die Polarität keine Rolle. Das Multimeter zeigt einen bestimmten Widerstand in Ohm an, dieser sollte notiert werden.
Dann musst du den Lötkolben einstecken und an einen der Thermistorausgänge bringen. Achten Sie darauf, das Gerät nicht zu verbrennen. Während dieses Vorgangs sollten Sie die Messwerte des Multimeters beobachten, es sollte einen gleichmäßig abnehmenden Widerstand anzeigen, der sich schnell auf einen Mindestwert einpendelt. Der Mindestwert hängt vom Thermistortyp und der Temperatur des Lötkolbens ab, normalerweise ist er um ein Vielfaches geringer als der zu Beginn gemessene Wert. In diesem Fall können Sie sicher sein, dass der Thermistor funktioniert.
Wenn sich der Widerstand am Multimeter nicht geändert hat oder im Gegenteil stark abgefallen ist, dann ist das Gerät für seine Verwendung ungeeignet.
Beachten Sie, dass diese Prüfung grob ist. Für eine genaue Prüfung des Geräts müssen zwei Indikatoren gemessen werden: seine Temperatur und der entsprechende Widerstand, und diese Werte dann mit den vom Hersteller angegebenen Werten verglichen werden.
Bewerbungen
Thermistoren werden in allen Bereichen der Elektronik eingesetzt, in denen es wichtig ist, Temperaturverhältnisse zu überwachen. Zu diesen Bereichen gehörenComputer, hochpräzise Geräte für Industrieanlagen und Geräte zur Übertragung verschiedener Daten. Der Thermistor des 3D-Druckers wird also als Sensor verwendet, der die Temperatur des Heizbetts oder Druckkopfs steuert.
Eine der häufigsten Anwendungen für einen Thermistor ist die Begrenzung des Einsch altstroms, z. B. beim Einsch alten eines Computers. Tatsache ist, dass in dem Moment, in dem der Strom eingesch altet wird, der Startkondensator mit großer Kapazität entladen wird, wodurch im gesamten Stromkreis ein enormer Strom erzeugt wird. Dieser Strom kann den gesamten Chip durchbrennen, daher ist ein Thermistor in der Sch altung enth alten.
Dieses Gerät hatte zum Zeitpunkt des Einsch altens Raumtemperatur und einen enormen Widerstand. Ein solcher Widerstand kann den Stromstoß zum Zeitpunkt des Startens effektiv reduzieren. Darüber hinaus erwärmt sich das Gerät aufgrund des durch es fließenden Stroms und der Wärmeabgabe, und sein Widerstand nimmt stark ab. Die Kalibrierung des Thermistors ist so, dass die Betriebstemperatur des Computerchips dazu führt, dass der Widerstand des Thermistors praktisch Null wird und es keinen Spannungsabfall gibt. Nach dem Aussch alten des Computers kühlt der Thermistor schnell ab und stellt seinen Widerstand wieder her.
Die Verwendung eines Thermistors zur Begrenzung des Einsch altstroms ist also sowohl kostengünstig als auch ziemlich einfach.
Beispiele für Thermistoren
Derzeit wird eine breite Palette von Produkten angeboten, hier sind die Eigenschaften und Einsatzbereiche einiger davon:
- Thermistor B57045-K mit Mutterbefestigung, hat einen Nennwiderstand von 1kOhm mit einer Toleranz von 10 %. Wird als Temperaturmesssensor in der Unterh altungs- und Automobilelektronik verwendet.
- B57153-S Disc-Instrument, hat einen maximalen Nennstrom von 1,8 A bei 15 Ohm bei Raumtemperatur. Wird als Einsch altstrombegrenzer verwendet.
