Что такое терморезистор?Терморезистор это полупроводник, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Этот компонент изобрел Самюэлем Рубеном в далеком 1930. Терморезисторы обычно изготавливают из материалов с большим температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который, как минимум, на порядок больше, чем ТКС металлов и их сплавов.
В электронике и метрологии с помошью этого полупроводникового компонента, обычно измеряют и оценивают температуру. На самом деле, терморезисторы служат не только для контроля и измерения температуры. Оказывается, они нашли широкое применение и как защитные устройства в схемах электроники. Также их частенько используют в автомобильных усилителях мощности, в цепях защиты усилителя от перегрева.
В зависимости от области применения и типа этого полупроводникового радиокомпонента обозначение его на принципиальной схеме может быть с незначительными различиями. Но терморезистор всегда можно узнать по характерной надписи t или t0. 
ТКС - температурный коэффициент сопротивления. Этот главный параметр показывает, на какую величину изменится сопротивление элемента при изменении температуры на 10С (один градус Цельсия) или один градус Кельвина. Номинальное сопротивление – это величина характеризует истинное сопротивление терморезистора при нулевой температуре. Диапазон нормальной работы. Они делятся на низкотемпературные (ниже 170К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (более 570К) разновидности. Мощность рассеяния. Это технический параметр показывает, в каких пределах терморэлемент во время своей работы обеспечивает сохранение заданных характеристик, в соответствии с ТУ (технические условия).
По методу нагрева их можно разделить на две группы: Способ прямого нагрева терморезистора. Нагрев электронного компонента осуществляется внешним воздухом или током протекающим через сам термоэлемент. Терморезисторы с прямым нагревом, обычно, применяются для измерения температуры, или температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в схемах термостатов, термометров, зарядных устройствах для Li-ion батарей.
При косвенном нагреве терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным компонентом. При этом он и нагревательный элемент электрически не связаны между собой. В этом случае его, сопротивление определяется функцией тока, идущего через нагреватель, а не через термосопротивление. Терморезисторы с косвенным способом нагрева это универсальные комбинированные приборы. По виду зависимости изменения сопротивления от температуры они делят на два основных типа: NTC-термисторы. Negative Temperature Coefficient - с отрицательным коэффициентом сопротивления при их нагреве сопротивление снижается.
PTC-термисторы - больше известные как позисторы. Positive Temperature Coefficient - с положительным коэффициентом сопротивления").
Обозначается на принципиальных схемах эта разновидность следующим образом: 
Как видно из обозначения на схеме, стрелки разнонаправлены, что лишний раз подчеркивает главное техническое свойство NTC-терморезистора: если температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление снижается (вторая стрелка направлена вниз). И наоборот. В практической радиоэлектронике этот радиокомпонент можно увидеть практически в любом импульсном блоке питания. Например в блоке питания персонального компьютера. 
На корпусе NTC-терморезистора, обычно, указывается его сопротивление при 250С (для данного радиоэлемента это 5 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно он составляет несколько ампер. Чаще всего данный радиокомпонент устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220 Вольт. Поэтому весь потребляемый ток идет через него. Он также ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов блока питания защищая выпрямитель. При каждом включении блока питания емкости начинают заряжаться, а через терморезистор начинает течь ток. Сопротивление элемента при этом велико, так как он ещё не успевает нагреться. Протекающий через него, ток постепенно разогревает его. Сопротивление терморезистора снижается, и он практически не оказывает сопротивления протеканию тока Таким образом, за счёт NTC-терморезистора обеспечивается "плавный запуск" схемы и зашита от пробоя диодного моста. Понятно, что пока импульсный источник питания работает, NTC-терморезистор находится как бы в "подогретом" состоянии. Если в схеме выйдет из строя какой либо элемент, то, резко увеличивается и ток потребления. При этом частенько, и сам NTC-термистор сгорает из-за превышения максимально допустимого рабочего тока.
Наиболее часто позисторы используются в качестве предохранителей в различных схемах защиты от перегрузок по напряжению или току. В качестве примера приведу схему применяемую для защиты первичной обмотки трансформатора. Схема с применением позистора для защиты обмотки трансформатора Еще позисторы часто используют в роли переключателей в схемах пусковых устройств. 
Благодаря хорошей температурной чувствительности и положительному ТКС, PTC-терморезисторы могут одномоментно работать в роли нагревательного элемента и термодатчика. Некоторые типы позисторов применяются в электрике в схемах запуска люминесцентных ламп. Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение в электронике, чем их братья NTC-термисторы. Условное обозначение позистора на схеме следующее. 
PTC-терморезисторы чаще всего можнобыло встретить на плате любого старого цветного кинескопного телевизора. Там он использовался в схеме размагничивания. Одна из разновидностей такого элемента - это самовосстанавливающийся предохранитель.
Одним из простых типов датчиков температуры является терморезистор. Он очень прост в использовании, поэтому в основном его выбирают радиолюбители для создания своих домашних проектов. Рассмотрим подключение NTC терморезистора к плате Arduino. Для расчета терморезистора можно воспользоваться такой хитрой формулой, которая называется уравнением с параметром B: 
Здесь е - основание натурального логарифма, R0 сопр. терморезистора, измеренное при температуре T0, а B - постоянный коэффициент, который зависит от характеристик материала, эта константа выражается в градусах Кельвина, и ее значение указано производителями в справочной документации на конкретную модель терморезистора. Для расчета температуры нам нужно знать значение RT, а для этого нужно применить закон Ома. Рассмотрим типовую схему включения терморезистора. 
В этой схеме сопр. термистора вычислим как RT = VRT / (VR/R). Вот теперь у нас появились все необходимые данные для расчета температуры. 
Теперь подключим типовую схему включения терморезистора к плате Arduino. В ней мы подсоединим узел соединения резистора и терморезистора к аналоговому входу A0 платы Ардуино, чтобы измерять уровень напряжение в этой точке. 
Ниже привожу скетч, в котором будет определяться температура в градусах цельсиях, кельвинах и фаренгейтах на основе полученного значения с аналогового входа A0 и параметров подсоединения терморезистора. //Значения из справочника терморезисторы
#define RT0 10000 // Ом #define B 3977 // K //-------------------------------------- #define VCC 5 //Питающее напряжение #define R 10000 //R=10 КОм //переменные float RT, VR, ln, TX, T0, VRT; void setup() { Serial.begin(9600); T0 = 25 + 273.15; //Температура T0 из справочника, преобразуем из цельсиев в кельвины } void loop() { VRT = analogRead(A0); //Считываем аналоговое значение VRT VRT = (5.00 / 1023.00) * VRT; //Преобразуем в напряжение VR = VCC - VRT; RT = VRT / (VR / R); //Значение RT ln = log(RT / RT0); TX = (1 / ((ln / B) + (1 / T0))); //Температура с терморезистора TX = TX - 273.15; //Преобразуем в цельсии Serial.print("Temperature:"); Serial.print("\t"); Serial.print(TX); Serial.print("C\t\t"); Serial.print(TX + 273.15); //Преобразуем в кельвины Serial.print("K\t\t"); Serial.print((TX * 1.8) + 32); //в фаренгейты Serial.println("F"); delay(500); } Данные можно выводить на экран через последовательный порт RS-232 или подключить к Ардуино собственный дисплей (код будет другой).
Справочник по отечественным терморезисторам и зарубежным фирмы SIEMENS & MATSUSHITA, скачать можно по ссылке чуть выше: |
  |
