Термистор – характеристика и принцип действия

Термистор – характеристика и принцип действия

Главная страница » Термистор – характеристика и принцип действия

Термистор (терморезистор) – твердотельный электронный элемент, внешне напоминающий постоянный резистор, но обладающий выраженной температурной характеристикой. Этот вид электронных приборов, как правило, используются для изменения аналогового выходного напряжения с учётом изменения окружающей температуры. Другими словами – электрические свойства термистора и принцип действия напрямую связаны с физическим явлением — температурой.

Определение при помощи мультиметра

Перед измерением резистора необходимо визуально определить его целостность: осмотреть его на предмет обгоревшего внешнего покрытия — краски или лака, а также проверить надписи на корпусе, если они просматриваются. Определить номинал можно по таблицам рядов или цветовых кодов, после чего при помощи мультиметра можно замерить сопротивление.

Для прозвонки можно использовать простой измерительный прибор, например, DT-830B. В первую очередь необходимо установить переключатель измерений в режим проверки минимального сопротивления — 200 Ом, после чего соединить щупы между собой. Индикатор прибора при соединённых щупах должен показывать минимальное значение R, которое стремится к нулю, например, 0,03 Ома. После так называемой калибровки можно приступить к измерениям.

Особенности конструкций

Классификация основывается на ключевом параметре – температурном коэффициенте сопротивления (ТКС), который есть у любого проводника или полупроводника. Он указывает, на какую величину изменяется Ом за каждый градус. В зависимости от материала изготовления ТКС может быть положительным или отрицательным.

Позисторы

Позистор – что это такое, объясняет параметр ТКС. Резистор с положительным значением называется позистором (PTC). Основой для изготовления служит металл. Самыми высокими показателями термосопротивления при инертности к внешним воздействиям обладают медь и платина.

Особенности:

  1. Медные терморезисторы стоят дешевле, но применяются только при работе с температурами до 180 градусов. У них низкая устойчивость к агрессивной среде и быстрая окисляемость.
  2. Платиновые – работают до 1100 градусов, однако наиболее точные результаты показывают при верхней границе в 650. Недостаток – дороговизна.

Часто можно встретить вопрос: что такое позисторы ТСМ и ТСП. Ответом служит последняя буква, указывающая на основу: медь либо платину.

Основное назначение позистора – предохранитель для защиты элементов цепи. Используется последовательное подключение. Область их применения ограничена из-за малой скорости быстродействия.

Термисторы

Гораздо чаще применят более чувствительные и недорогие приборы – термисторы. У терморезистора NTC отрицательный ТКС (с ростом температуры сопротивление уменьшается). При создании применяют полупроводниковые составы на основе окислов марганца, меди и кобальта. По сравнению с позисторами, такие устройства более долговечны, надежны, имеют стабильную линейность при работе до 200 градусов.

Недостаток – невозможность массового изготовления терморезисторов с идентичными характеристиками. Параметры могут отличаться даже у приборов из одной партии, из-за чего приходится повторно регулировать оборудование. Схема монтажа термисторов – мостовая.

Всем здрасти. Помогите.
Проблема такая: когда заканчивается бенз, лампочка топлива не горит. Кто менял на своих любимых TOYOTAх?
Пробовал делать на выходных получилось следующее: оказалось на 1,5 кОм много (лампачка вообще не загорается, когда терморезистор на воздухе), на 220 Ом мало (лампочка загорается через 5 сек когда терморезистор на воздухе, но при опускании в бензин через минуту начинает разгораться), а на 510 Ом тоже много (лампочка разгорается около 3,5 мин когда терморезистор на воздухе).

Я же написал что на 1.5 кОм как там предлагают у меня лампочка вообще не загорелась. Замыкал на прямую контакты на фишке бензонасоса этим терморезистором и тишина. Может быть на короне другое сопротивление.
но мне оно не подошло.

А вот какая у меня картина.
Лампочка на приборной панели целая.
Снял бензонасос и обнаружил из пластмассы колбу, а уже в ней маленькую железную колбу(c терморезистором)
я прозвонил датчик, обрыва нет точно! выходить что термо резистор целый?
Лампочка на приборке не горит 🙁
А если менять терморезистор, колбу придеться разбивать.
Как можно еще проверить, блин даже не знаю за что взяться.

У меня чуть попроще.
Посмотри на этот разъем:
http://i048.radikal.ru/0801/57/3c3dd084ede1t.jpg
Там где указаны стрелочки это выводы терморезистора (промерь сопротивление если его нет то писец терморезистору), два выше это питание бензонасоса. Чтобы проверить цепь лампочки я замыкал на фишке которая ответная фишке бензобаку, контакты в зеркальном отражении тем которые на рисунке (крайние в ряду из трех) и лампочка должна гореть. Или можешь просто вольтметром, там должно быть 12 вольт.

Alexey Ch
Если будешь мерять, скажи сопротивление терморизистора, желательно при температуре около +20, а то при изменении температуры сопротивление у них меняется. Или хотя бы при какой температуре мерял. Заранее спасибо.

Последний раз редактировалось PestAll; 21.01.2008 в 12:46 .

Вообщем так:
Стал я мерить датчик. нифига — обрыв.
цепь лампочки проверил как и сказал PestAll, спасибо! в букваре все также написано, нашел.
пластмассовую колбу снял. разобрал и увидел: терморезистор весь сгоровший в хлам. Поставил терморезистор 1.3кОм. дома при температуре +22градуса, померил показывает 900 ом.
Но ради эксперемента взял блок питание от компа и лампочку 12в и 2в.
Подключаю через резистор 1,3кОм — не горит! резистор пробовал нагревать — не горит! это меня наводят смутные сомнения. или походу придеться ставить терморезистор 200-350 Ом?

Да и еще, у меня у соседа корона-бочка, бензонасос у него один дохлый есть, мне только остается выцепить его и померять сопротивление терморезистора

Alexey Ch
Прошу прошения, надо было все сразу рассказать, чтобы Вы не мучались. Сначала читаем первый пост, там про сопротивление терморезисторов которые я пробовал все написано. Учитесь на ошибках других.
Чтобы быстро проверить терморезистор подходит или нет, даже не надо снимать бензобак. (Это после трех раз снятия и впаивания терморезистора, нас осенило, прям прозрение какоето)
Делаем так:
1 Снимаем фишку с бензобака.
2 В эту фишку вставляем терморизистор Вашего пробного сопротивления (в крайние контакты в ряду из трех) и вкл зажигание. Лампочка должна загорется примерно в интервале от 5 до 10 сек (я так думаю, потому что когда работала лампочка и я заводил машину с пустым баком лампочка загоралась примерно около этого времени, но точно не 3,5 мин), для проверки есть ли контакт разъема и терморезистора замкните проволочкой усики терморезистора, лампочка должна сразу же загорется.
3 Если вы подобрали терморезистор и лампочка у Вас загорается, НЕ ТОРОПИТЕСЬ радоваться, так как счастье может быть не долгим (опишу мой случай. Взял я терморезистор на 220 ом Название СТ 3-17, воткнул фишку и через пять сек лампочка ярко загорела, потом опустил в крышечку из под полтарашки с бензином и о чудо лампочка погасла, я был в восторге, снимаю все и припаиваю терморезистор. Еду на заправку т.к. перед тем как снимать бензонасос практически все искатал. Заправляюсь и лампочка тухнет, я радостный выезжаю от заправки. И буквально через метров 400-500 наблюдаю лампочка медленно но верно начинает гореть, следовательно сильно маленькое сопротивление терморезистор нагрел себя и бензин в колбочке) не поленитесь подержите терморезистор в крышечке с бензином минут хотябы 5-7 чтобы убедиться что он не нагреет ваш бензин и не будет проводить ток.
Вот вроде и все.
По скольку в нашем кры***оле всего три магазина торгующие радиодеталями и т.к. на 510 ом терморезистор много, а на 220 мало я вспомнил физику что при последовательном подключении сопротивление суммируется и решил поставить два терморезистора по 220 Ом название СТ 3-17. Сражу скажу чуть геморно но можно. Главное чтобы место где они спаены между собой не каротило на корпус. ИХМО сопротивление надо еще меньше, только на сколько не понятно. Для сравнения 510 Ом лампочка загорается около 3,5 мин. 440 Ом лампочка загорается около 10-15 сек.

А вообще выскажу большое спасибо человеку который проверит сопротивление на рабочем терморезисторе. Ведь это не долго снять сидушку, снять фишку с бензонасоса и Омметром промерить сопротивление на контактак как указано на фото http://i048.radikal.ru/0801/57/3c3dd084ede1t.jpg

Читайте также  Проверка импульсного трансформатора

Alexey Ch
Вот еще информация по нашему вопросу
https://enc.auto.vl.ru/3477/
пишут сопротивление должно быть около 300 Ом.
Жаль не написано какие можно поставить.

Я пробовал 1.3кОм. не горит лампочка. буду искать на 300ом

только не забудь, ТКС должен быть отрицательным.
т.е. при нагреве сопротивление падает. Если найдешь отпишись какой, марка и сколько он Ом.

сижу с прибором в руках и тойотовским топливным модулем дык вот при температуре 15-20 град сопротивление датчика 1.15 кОм

ни че не понимаю.
на 1.5 кОм лампочка еле еле загоралась
на 510 Ом через 3,5 мин, он нагрелся и начал пропускать ток. Может для терморезистора не так важно сопротивление, как другая его характеристика, про каторую я не знаю.
Электрики есть?

Поставил два резистора по 220, получил 440 (0m), фото с поставлеными терморезисторами прилaгаю.
Замучился искать, нашел только в магазине радиола.
перед всем этим проверил все с БП от компа и лампочкой 12в.
вытащил наружу, лампочка дала о себе знать.
В этоге получил, при погружении терморезистора в бензин лампочка не горит. катался часа три, лампочка не загоралась.
Так как у меня примерно чуть меньше пол/бака. я проверил, просто вытащил бензонасос, лампочка через примерно через 2-3 минуты загорелась. (я вот не помню, раньше при включении зажигания лампочка горела или нет?)
Вообщем посмотрим как будет дальше. как искатаю бак, прослежу, и заправлю тоже проследить надо.

Alexey Ch
Вот и я тоже искал искал и ничего не нашел, кроме двух терморезисторов ст 3-17 по 220 Ом. Ладно не надо огорчатся. Я решил все таки добить эту тему (если получиться) уже закинул удочку на форуме электриков, может там кто посоветует какойнибудь терморезистор нормальной формы с сопротивлением около 300 Ом и ТКС «-«.
Alexey Ch, а сердце все равно не спокойно что что-то не так работает, ДА?

надо проверить, может эта альтернативная замена будет даже лучше.
ладно уж что медленно будет нагреваться, главное что бы датчик с лампочкой работал.
япы тоже не дураки, написали же что с пустым баком(на лампочке) ездить вредно.
походу там стоит какой то хитрый-терморезистор с большим спадом.
А этот нормально входит, я их туда две штуки запихал, после этого проверил, что бы на корпус (не касался) не коротило.

я не понял, а лампочка когда должна загораться? при достижении какого-то абсолютного значения сопротивления или при какой-то дельте сопротивления в сторону уменьшения? И ещё интересно, если резисторы сгорают, то почему бензин не воспламеняется?) В момент разъединения цепи искра должна возникать.

Что же такое резистор, и как он работает?

Резистором, или сопротивлением (устаревшее наименование) называют пассивный элемент электроцепи, который обладает постоянным (фиксированным) или переменным сопротивлением. Речь идет о сопротивлении электрическому току.

Материал, из которого изготавливается эти детали, обладает слабой пропускной способностью для электронов. Преодолевая препятствия во внутренней структуре проводника, электроны замедляют ход, выделяя энергию.

Фактически, резистором является любой проводник электрического тока, чье сопротивление выше, чем соединительные провода электроцепи. Разумеется, электрическая энергия, которая снижается после ограничения тока на сопротивлении, никуда не исчезает. Она преобразуется в тепло, которое, как правило, не используется по прямому назначению.

Интересные факты. Есть как минимум два варианта использования энергии рассеивания резисторов с пользой:

  1. Электрообогреватель. Нагревательные элементы (ТЭНы) не что иное, как мощные резисторы. Преодолевая сопротивление, электрический ток сильно разогревает элементы, выделяя активное тепло;
  2. Лампа накаливания. Спираль, обладающая высоким сопротивлением, нагревается настолько сильно, что начинает ярко светиться.

Эти примеры не являются классическим способом применения сопротивления. В данном случае мы всего лишь видим эффективное использование побочных эффектов.

В большинстве случаев, детали применяются для изменения параметров электросхем.

В зависимости от построения схемы вокруг этого элемента, применение расширяется:

  • Токовое ограничение в схемах питания;
  • Деление напряжения;
  • Шунтирование измерительных приборов;
  • Точная настройка параметров электросистемы;
  • Защита чувствительных элементов от стрессовых скачков тока и напряжения.

Это далеко не полный перечень применения деталей. Современная электротехника постоянно развивается, и область использования резисторов расширяется.

Для того, чтобы определить температуру, мы должны измерить сопротивление. При этом на Arduino нет встроенного измерителя сопротивления. Но зато есть возможность считать напряжение с помощью аналогово-цифрового конвертера. Так что нам надо преобразовать сопротивление в напряжение. Для этого мы последовательно добавим в схему подключения еще один резистор. Теперь, когда вы будете мерять напряжение по центру, с изменением сопротивления, будет меняться и напряжение.

Скажем, мы используем резистор с постоянным номиналом 10K и переменный резистор, который называется R. При этом напряжение на выходе (Vo), которое мы будем передавать Arduino, будет равно:

Vo = R / (R + 10K) * Vcc,

где Vcc — это напряжение источника питания (3.3 В или 5 В)

Теперь мы хотим подключить все это к Arduino. Не забывайте, что когда вы измеряете напряжение (Vi) с использованием АЦП на Arduino, вы получите числовое значение.

ADC value = Vi * 1023 / Vcc

Теперь мы совмещаем два напряжения (Vo = Vi) и получаем:

ADC value = R / (R + 10K) * Vcc * 1023 / Vcc

Что самое прекрасное, Vcc сокращается!

ADC value = R / (R + 10K) * 1023

То есть вам неважно, какое напряжение питания вы используете!

В конце мы все же хотим получить R (сопротивление). Для этого надо использовать еще одно преобразование, в котором R переносятся в одну сторону:

R = 10K / (1023/ADC — 1)

Отлично. Давайте попробуем, что из этого всего выйдет. Подключите термистор к Arduino как это показано на рисунке ниже:

Подключите один контакт резистора на 10 КОм к контакту 5 В, второй контакт резистора 10 КОм 1% — к одному контакту термистора. Второй контакт термистора подключается к земле. ‘Центр’ двух резисторов подключите к контакту Analog 0 на Arduino.

Теперь запустите следующий скетч для Arduino:

// значение ‘другого’ резистора

#define SERIESRESISTOR 10000

// к какому пину подключается термистор

#define THERMISTORPIN A0

// преобразуем полученные значения в сопротивление

reading = (1023 / reading) — 1;

reading = SERIESRESISTOR / reading;

В результате вы должны получить значения, которые соответствуют измеренным с помощью мультиметра.

Терморезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может повышаться или падать при нагреве. Различают два вида терморезисторов:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient) – с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Часто их называют «Термисторы».
  • PTC (Positive Temperature Coefficient) – с положительным ТКС. Их также называют «Позисторы».

Важно! Температурный коэффициент электрического сопротивления – это зависимость сопротивления от температуры. Описывает, на сколько Ом или процентов от номинальной величины изменяется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия. Например, у обычных резисторов положительный ТКС (при нагреве сопротивление проводников повышается).

Терморезисторы бывают низкотемпературными (до 170К), среднетемпературными (170-510К) и высокотемпературными (900-1300К). Корпус элемента может быть выполнен из пластика, стекла, металла или керамики.

Читайте также  Как просверлить зеркало

Условное графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обычные резисторы, а отличием является лишь то, что они перечеркнуты полосой и рядом указывается буква t.

Кстати, так обозначаются любые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием окружающей среды, а род воздействующих величин и указывается буквой, t – температура.

  • Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
  • Максимальный ток или мощность рассеяния.
  • Интервал рабочих температур.
  • ТКС.

Интересный факт: Терморезистор изобретен в 1930 году ученым Самюэлем Рубеном.

Давайте подробнее рассмотрим, как устроен и для чего нужен каждый из них.

Основные сведения

Сопротивление NTC-терморезисторов уменьшается при нагреве, их ТКС отрицательный. Зависимость сопротивления от температуры изображена на графике ниже.

Здесь вы можете убедиться, что при нагреве сопротивление NTC-терморезистора уменьшается.

Такие термисторы изготавливают из полупроводников. Принцип действия заключается в том, что с ростом температуры увеличивается концентрация носителей зарядов, электроны переходят в зону проводимости. Кроме полупроводников используются оксиды переходных металлов.

Обратите внимание на такой параметр как бета-коэффициент. Учитывается при использовании терморезистора для измерения температуры, для усреднения графика сопротивления от температуры и проведения расчетов с помощью микроконтроллеров. Бета-уравнение для приближения кривой изменения сопротивления термистора вы видите ниже.

Интересно: в большинстве случаев термисторы используют в диапазоне температур 25-200 градусов Цельсия. Соответственно могут использоваться для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары работают и при 600 градусах Цельсия.

Где используется

Терморезисторы с отрицательным ТКС часто используют для ограничения пусковых токов электродвигателей, пусковых реле, для защиты от перегрева литиевых аккумуляторов и в блоках питания для уменьшения зарядных токов входного фильтра (емкостного).

На схеме выше приведен пример использования термистора в блоке питания. Такое применение называется прямым нагревом (когда элемент сам разогревается при протекании тока через него). На плате блока питания NTC-резистор выглядит следующим образом.

На рисунке ниже вы видите, как выглядит NTC-терморезистор. Он может отличаться размерам, формой, а реже и цветом, самый распространенный – это зелёный, синий и черный.

Ограничение пускового тока электродвигателей с помощью NTC-термистора получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации. Известно, что при пуске двигателя он может потреблять ток в разы и десятки раз превышающий его номинальное потребление, особенно если двигатель пускается не в холостую, а под нагрузкой.

Принцип работы такой схемы:

Когда термистор холодный его сопротивление велико, мы включаем двигатель и ток в цепи ограничивается активным сопротивлением термистора. Постепенно происходит разогрев этого элемента и его сопротивление падает, а двигатель выходит на рабочий режим. Термистор подбирается таким образом, чтобы в горячем состоянии сопротивление было приближено к нулю. На фото ниже вы видите сгоревший терморезистор на плате мясорубки Zelmer, где и используется такое решение.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что при повторном пуске, когда термистор еще не остыл – ограничения тока не происходит.

Есть не совсем привычное любительское применение терморезистора для защиты ламп накаливания. На схеме ниже изображен вариант ограничения всплеска тока при включении таких лампочек.

Если терморезистор используется для измерения температуры – такой режим работы называют косвенным нагревом, т.е. он нагревается от внешнего источника тепла.

Интересно: у терморезисторов нет полярности, так что их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока не опасаясь переполюсовки.

Маркировка

Терморезисторы могут маркироваться как буквенным способом, так и содержать цветовую маркировку в виде кругов, колец или полос. При этом различают множество способов буквенной маркировки – это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:

На практике, если он применяется для ограничения пускового тока чаще всего встречаются дисковые термисторы, которые маркируются так:

5D-20

Где первая цифра обозначает сопротивление при 25 градусах Цельсия – 5 Ом, а «20» — диаметр, чем он больше – тем большую мощность он может рассеять. Пример такого вы видите на рисунке ниже:

Для расшифровки цветовой маркировки можно воспользоваться таблицей, изображенной ниже.

Из-за обилия вариантов маркировки можно ошибиться в расшифровке, поэтому для точности расшифровки лучше искать техническую документацию к конкретному компоненту на сайте производителя.

Основные сведения

Позисторы, как было сказано, имеют положительный ТКС, то есть их сопротивление повышается при нагреве. Их изготавливают на основе титаната бария (BaTiO3). У позистора такой график температуры и сопротивления:

Кроме этого нужно обратить внимание на его вольтамперную характеристику:

Рабочий режим зависит от выбора рабочей точки позистора на ВАХ, например:

  • Линейный участок используется для измерения температуры;
  • Нисходящий участок используется в пусковых реле, реле времени, измерения мощности ЭМИ на СВЧ, противопожарной сигнализации и прочего.

На видео ниже рассказывается, что такое позисторы:

Где применяется

Сфера применения позисторов достаточно широка. В основном они используются в схемах защиты оборудования и устройств от перегрева или перегрузки, реже для измерения температуры, а также в качестве автостабилизирующих нагревательного элемента. Кратко перечислим примеры использования:

  1. Защиты электродвигателей. Устанавливаются в лобовой части каждой обмотки электродвигателя (для односкоростных трёхфазных 3, для двухскоростных 6 и т.д.), PTC-терморезистор предотвращает перегорание обмотки в случае заклинивания ротора или при выходе из строя системы принудительного охлаждения. Как работает эта схема? Позистор используется в качестве датчика, подключенного к управляющему устройству с исполнительными реле, пускателями и контакторами. В случае нештатной ситуации его сопротивление повышается и этот сигнал передаётся на управляющий орган, двигатель отключается.
  2. Защиты обмоток трансформатора от перегрева и (или) перегрузки, тогда позистор устанавливается последовательно с первичной обмоткой.
  3. Система размагничивания кинескопов ЭЛТ-телевизоров и мониторов. Кстати эта деталь часто выходит из строя и с этим случаем приходится сталкиваться при ремонте, характерен при этом выход из строя предохранителя.
  4. Нагревательный элемент в клеевых пистолетах. В автомобилях для прогрева впускного тракта, на пример на фото ниже изображен подогреватель канала ХХ карбюратора Pierburg.

Терморезисторы – это группа устройств, способных преобразовать температуру в электрический сигнал, который считывают посредством измерения падения напряжения или силы тока в цепи, где он установлен. Или же они сами по себе могут являться регулирующим органом, если это позволяют сделать его параметры. Простота и доступность этих устройств позволяет их широко использовать как для профессионального конструирования приборов, так и для радиолюбительской практики.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, что такое терморезистор, как он работает и где применяется:

Наверняка вы не знаете:

Наружная диагностика

Прежде чем проверить позистор мультиметром, его нужно осмотреть и проверить визуально на исправность. Корпус должен быть цельным, без трещин и сколов на поверхности, а выводы — иметь надежное крепление.

Если резистор неисправен, то его корпус будет обгоревшим полностью или кольцевидными очагами. Потемневшая поверхность не всегда является признаком поломки, она свидетельствует о нагреве при эпизодическом превышении допустимой мощности. Внутренний обрыв невозможно распознать по внешнему виду элемента.

Читайте также  Как проверить втягивающее

Чтобы вычислить значение температуры используют формулу Стейнхарта — Харта:

Уравнение имеет параметры A,B и C, которые нужно брать из спецификации к датчику. Так как нам не требуется большой точности, можно воспользоваться модифицированным уравнением (B-уравнение):

В этом уравнении неизвестным остается только параметр B, который для NTC термистора равен 3950. Остальные параметры нам уже известны:

  • T0 — комнатная температура в Кельвинах, для которой указывается номинал термистора; T0 = 25 + 273.15;
  • T — искомая температура, в Кельвинах;
  • R — измеренное сопротивление термистора в Омах;
  • R0 — номинальное сопротивление термистора в Омах.

Модифицируем программу для Ардуино, добавив расчет температуры:

Уже лучше! Программа показывает нам температуру в градусах Цельсия. Как и ожидалось, она немного ниже 25 C°.