Ανακαλύπτοντας το ρόλο των θερμίστων στα σύγχρονα ηλεκτρονικά

Οι θερμίστορ με «θερμική» και «αντίσταση» είναι εξειδικευμένες αντιστάσεις με σημαντικές μεταβαλλόμενες τιμές αντίστασης με αλλαγές θερμοκρασίας.Σε αντίθεση με την παραδοσιακή αντίσταση που έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί μια σκοτεινή αντίσταση, οι θερμίστορ έχουν σχεδιαστεί για να έχουν σημαντικό συντελεστή θερμοκρασίας και αυτή η απόκριση στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας με ακριβή τρόπο στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό απαιτεί θερμίστορ σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από τον έλεγχοΑνίχνευση θερμοκρασίας και προστασία κυκλώματος.

Αυτό το άρθρο διερευνά τους επιχειρησιακούς μηχανισμούς, τα δομικά χαρακτηριστικά και τους πολύπλευρους ρόλους που καθορίζουν τον σημαντικό ρόλο τους στη σύγχρονη τεχνολογία σε διάφορες βιομηχανίες.

Κατάλογος

Αποσύνδεση των θερμιστών

Ένας θερμίστορ είναι ένας τύπος αντίστασης που αλλάζει σημαντικά την αντίσταση με τις αλλαγές θερμοκρασίας, η οποία είναι εξαιρετικά χρήσιμη σε πολλές εφαρμογές.Η λέξη "Thermistor" συνδυάζει "θερμική" και "αντίσταση". Είναι σχεδιασμένο να έχει συντελεστή θερμοκρασίας, ο οποίος τους επιτρέπει να αντιδρούν γρήγορα στις μεταβολές της θερμοκρασίας.

Οι θερμίστορ ταξινομούνται κυρίως σύμφωνα με τον συντελεστή θερμοκρασίας.Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, αυτά τα θερμίστορ μειώνουν την αντίσταση.Χρησιμοποιούνται ευρέως στην παρακολούθηση της θερμοκρασίας και τα συστήματα ελέγχου, επειδή η αλλαγή αντίστασης μπορεί να προβλεφθεί με αλλαγές θερμοκρασίας. Το κάνει, όπου οι θερμοκρασίες αυξάνονται πάρα πολύ, βοηθούν στην πρόληψη της υπερθέρμανσης μειώνοντας τη ροή του ρεύματος.

Εικόνα 2 Σύμβολο κυκλώματος θερμίστορ

Το σύμβολο του κυκλώματος των θερμίστων

Το σύμβολο κυκλώματος ενός θερμίστορ είναι μια τροποποιημένη έκδοση του τυπικού συμβόλου αντίστασης που αντιπροσωπεύεται από ένα ορθογώνιο.Μια σύντομη διαγώνια γραμμή με ένα κατακόρυφο τμήμα διακρίνει σαφώς αυτό το ορθογώνιο και διακρίνει σαφώς σε ηλεκτρονικά σχήματα. Αυτό το τυποποιημένο σύμβολο είναι το πιο κοινό και ευρέως αναγνωρισμένο σύμβολο.Αυτό εξασφαλίζει ότι τα θερμίστορ είναι εύκολα αναγνωρισμένα και ενθαρρύνει τη συνέπεια και τη σαφήνεια στα ηλεκτρονικά έγγραφα σχεδιασμού.

Διαφορετικοί τύποι θερμίστορ

Οι θερμίστορ είναι ανθεκτικές συσκευές που μεταβάλλουν σημαντικά την αντίσταση στη θερμοκρασία, καθιστώντας τους χρήσιμες για ακριβή ανίχνευση και έλεγχο θερμοκρασίας.

Εικόνα 3 Θερμοκρασίες αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC)

Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα θερμίστορ NTC μειώνονται στην αντίσταση.Αυτή η αντίστροφη σχέση ακολουθεί την εξίσωση Steinhart-Hart που καθορίζει με ακρίβεια τη σχέση θερμοκρασίας αντίστασης. Τα θερμίστορα NTC είναι κατασκευασμένα από υλικά όπως το μαγγάνιο, το νικέλιο, τα οξείδια του κοβαλτίου και ο χαλκός που συμβάλλουν σε ιδιότητες που είναι ευαίσθητες στη θερμοκρασία. Για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση, χρησιμοποιείται ευρέωςσε ηλεκτρονικά και ιατρικά συστήματα καταναλωτών, στις οποίες η ευαισθησία επιμένει.Προστασία της αντίστασης από τη σταδιακή αύξηση της αντίστασης καθώς θερμαίνεται, περιορίζοντας έτσι τη ροή ρεύματος κατά την έναρξη της συσκευής.

Εικόνα 4 Θερμοκρασίες θετικού συντελεστή θερμοκρασίας (PTC)

Τα θερμίστορ PTC αυξάνουν τις αντιστάσεις τους με την αύξηση της θερμοκρασίας.Αυτή η λειτουργία είναι χρήσιμη για τον υπάρχοντα περιορισμό και την προστασία υπερχείλισης.Τα θερμοστάτες PTC συνήθως είναι συνήθως κατασκευασμένα από τιτανικό βάριο και άλλα πολυκρυσταλλικά κεραμικά.Όταν η ροή ροής αυξάνει τη θερμοκρασία, η αντίσταση του θερμίστορ αυξάνεται και ο θερμίστορ αυξάνεται και η αντίσταση του θερμίστορ αυξάνεται. Μειώνει τη ροή του ρεύματος για την πρόληψη της βλάβης.Σερβίρετε ως αυτο -ρυθμιζόμενα στοιχεία θέρμανσης που διατηρούν σταθερή θερμοκρασία χωρίς την ανάγκη για ξεχωριστά συστήματα ελέγχου.

Εικόνα 5 σιλίστορ

Ένας θερμοστάτης PTC που κατασκευάζεται από σιλικόνη παρέχει μια γραμμική απόκριση σε μεταβολές της θερμοκρασίας που είναι κατάλληλες για ευαίσθητες μετρήσεις θερμοκρασίας σε στενότερη περιοχή από τους θερμίστορ, τους πυριττάρες, τους θερμοστάτες μεταλλικών οξειδίων.

Εξέλιξη των θερμίστων

Η ιδέα ότι η αντίσταση έχει αλλάξει με θερμοκρασία είναι γνωστή από τον δέκατο ένατο αιώνα.Ο Michael Faraday παρατήρησε για πρώτη φορά το αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας (NTC) στο θείο του αργύρου το 1833.however, οι θερμοστάτες μεταλλικών οξειδίων δεν παράγονται εμπορικά μέχρι τη δεκαετία του 1940.θερμίστορ.

Αυτές οι καινοτομίες έχουν επεκτείνει σε μεγάλο βαθμό τη χρήση θερμίστορ από απλούς αισθητήρες θερμοκρασίας σε πολύπλοκους μηχανισμούς ελέγχου σε βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Εικόνα 6 Ανατομία των θερμίστων

Ανατομία των θερμίστων

Οι θερμοστάτες έρχονται με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένων των επίπεδων δίσκων, των χάντρες και των μπαρ για να ικανοποιήσουν διαφορετικές απαιτήσεις εφαρμογής και θερμοκρασίας.Κάθε σχήματα έχουν σχεδιαστεί για να βελτιστοποιούν το θερμικό θέμα με επιφάνειες ή να ταιριάζουν σε ορισμένες συσκευές χωρίς προβλήματα.

Τα θερμοστάτες μεταλλικών οξειδίων, μαγγάνιο, νικέλιο, κοβάλτιο, χαλκός και οξείδια σιδήρου, τα οποία λειτουργούν αποτελεσματικά μεταξύ 200 και 700 K, κατασκευάζονται από ένα μείγμα των υλικών.

Οι θερμοστάτες που βασίζονται σε γερμανικό προτιμώνται για εφαρμογές χαμηλής θερμοκρασίας κάτω από 100 K.

Εικόνα 7 Προδιαγραφή θερμίστορ

Βασικά χαρακτηριστικά των θερμίστων

Κατά την αξιολόγηση των θερμοστάτη, αρκετές βασικές προδιαγραφές είναι απελπισμένες.Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν αντίσταση βάσης, συντελεστή θερμοκρασίας, συντελεστή θερμικής κατανομής, μέγιστη κατανομή ισχύος και εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.Αυτές οι παράμετροι αναφέρονται λεπτομερώς στις σελίδες δεδομένων που απαιτούνται για την επιλογή του κατάλληλου θερμίστορ για ορισμένες εφαρμογές.

Οι θερμίστορ είναι ιδιαίτερα πολύτιμοι σε συσκευές που απαιτούν γρήγορη ανταπόκριση στις αλλαγές θερμοκρασίας, όπως οι ανιχνευτές πυρκαγιάς.Επιπλέον, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στα κυκλώματα που έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο της θερμοκρασίας ακριβείας και την προστασία που παρέχουν τη βέλτιστη απόδοση και ασφάλεια σε διάφορα ηλεκτρονικά συστήματα.

Διάφορες εφαρμογές του θερμίστορ

Οι θερμίστορ είναι δυναμικά εξαρτήματα σε διάφορες βιομηχανίες λόγω των ευαισθησιών τους και της ακρίβειας της μέτρησης και του ελέγχου της θερμοκρασίας.

Βιομηχανικές εφαρμογές: Τα θερμίστορ σε βιομηχανικά περιβάλλοντα παρέχουν βέλτιστες συνθήκες εργασίας.Οι τερματοφύλακες προστατεύουν τα επίπεδα απελπισμένης θερμοκρασίας και υγρασίας που είναι απελπισμένα για διαδικασίες που απαιτούν αυστηρό έλεγχο του κλίματος.

Βιομηχανία αυτοκινήτων: Τα θερμίστορ αυξάνουν την ασφάλεια και την αποδοτικότητα στα συστήματα αυτοκινήτων μετρώντας τις θερμοκρασίες του κινητήρα και της ψύξης, αποτρέπουν την πιθανή υπερθέρμανση και τις ζημιές του κινητήρα.

Καταναλωτικά ηλεκτρονικά και οικιακές συσκευές: Οι θερμίστορ ενσωματώνονται σε πολλά σπίτια και ηλεκτρονικές συσκευές, ακολουθούν τις θερμοκρασίες της CPU, ενεργοποιούν τους μηχανισμούς ψύξης όταν είναι απαραίτητο για την πρόληψη ζημιών και αποτελεσματικής λειτουργίας.

Ιατρικός εξοπλισμός: Στον ιατρικό εξοπλισμό, οι θερμίστορ είναι αποτελεσματικοί σε περιπτώσεις όπου η ευαισθησία είναι σοβαρή, προστατεύοντας τις σταθερές θερμοκρασίες που απαιτούνται για νεογέννητα και μικροβιολογικά φυτώρια.Οι τερματοφύλακες παρέχουν ευαίσθητο έλεγχο της θερμοκρασίας σε συσκευές που αποθηκεύουν αίμα, εμβόλιο και άλλα βιολογικά υλικά και προστατεύουν τη ζωντάνια τους.

Διαχείριση ενέργειας: Οι Termistors διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαχείριση ενέργειας.Παρακολουθούν και διαχειρίζονται τη θερμοκρασία των διαφόρων εξαρτημάτων που συμβάλλουν στην κατανομή της ενέργειας και την ελαχιστοποίηση των αποβλήτων.Σε πλαίσια και ανεμογεννήτριες, οι θερμοστάτες ακολουθούν τη θερμοκρασία για να βελτιστοποιήσουν την απόδοση και να αποτρέψουν τις ζημιές από τα θερμικά άκρα.

Έρευνα και Ανάπτυξη: Οι θερμοστάτες στα εργαστήρια είναι κατάλληλα για σωστό έλεγχο της θερμοκρασίας σε πειράματα και περιβάλλοντα δοκιμών και παρέχουν συνεπείς συνθήκες δοκιμής.

Αεροπορία και Άμυνα: Οι θερμίστορ είναι σοβαροί σε εφαρμογές αεροπορίας και άμυνας, παρακολουθούν και ελέγχουν την καμπίνα, τον εξοπλισμό και τις κινητικές θερμοκρασίες για να αυξήσουν τις επιδόσεις και την ασφάλεια υπό προκλητικές συνθήκες.Οι τερματοφύλακες προστατεύουν τις θερμοκρασίες του εξοπλισμού τους εντός των ασφαλών ορίων εργασίας στο κενό κενού.

Εικόνα 8 Κεραμική μετατροπή PTC Θερμίστορα

Ανακαλύπτοντας κεραμικά θερμοστάτη PTC

Τα κεραμικά θερμοστάτη PTC έχουν μια μοναδική σχέση μη γραμμικής αντίστασης-θερμοκρασίας.Κάτω από το σημείο του Urie, η αντίσταση τους μειώνεται ελαφρώς με τη θερμοκρασία.Καθώς η θερμοκρασία φτάνει στο σημείο Curie, η αντίσταση τους αυξάνεται σε σημαντικό βαθμό λόγω ενός θετικού συντελεστή θερμοκρασίας.

Αυτή η αιχμηρή αλλαγή αντίστασης στο σημείο Curie είναι δυναμική για εφαρμογές που απαιτούν ακριβή έλεγχο των μεταβολών της αντίστασης της θερμοκρασίας.Αυτοί οι θερμοστάτες είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί για τη θερμική διαχείριση και τις προστατευτικές λειτουργίες σε ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Διάλυμα

Γενικά, δεδομένου ότι ανταποκρίνονται σε μια δυναμική ανταπόκριση σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και αλλαγές στη θερμοκρασία, τα θερμίστορ ξεχωρίζουν ως σταθερά μέρη στο πάνθεο των ηλεκτρονικών συσκευών. Την ίδια στιγμή, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πρόοδο της έρευνας καιΑνάπτυξη σε διάφορους επιστημονικούς τομείς.Η συνεχιζόμενη ανάπτυξη και βελτίωση της τεχνολογίας θερμίστορ, η οποία υπογραμμίζει τις εξελίξεις στην ιστορία και τις υλικές καινοτομίες, συνεχίζει να επεκτείνει τα οφέλη της και διασφαλίζει ότι οι θερμίστορ παραμένουν στο μπροστινό μέρος των πρακτικών ευαίσθητων στη θερμοκρασία.

Η ικανότητα των θερμίστορ να προσαρμοστούν σε μια σειρά επιχειρησιακών απαιτήσεων μέσω της ανίχνευσης γρήγορης θερμοκρασίας ή του αποτελεσματικού περιορισμού του ρεύματος τους καθιστά πολύτιμες τόσο τις καθημερινές όσο και τις εξειδικευμένες τεχνολογικές εφαρμογές. Υπόσχεται περισσότερη ολοκλήρωση και λειτουργικότητα σε έναν κόσμο.

Συχνές ερωτήσεις [FAQ]

1. Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται ο θερμίστορ;

Ένας θερμίστορ χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.Η αντίσταση με τις αλλαγές θερμοκρασίας είναι ένας σημαντικός και προβλέψιμος τύπος αντίστασης.Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ιδανικό για ανίχνευση θερμοκρασίας και έλεγχο συσκευών όπως θερμοστάτες, αισθητήρες και συσκευές αυτοκινήτων.

2. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας του θερμίστορ;

Ένας θερμίστορ εργάζεται με την αρχή ότι η ηλεκτρική αντίσταση αλλάζει με τη θερμοκρασία.Αυτή η αλλαγή οφείλεται στις ιδιότητες του υλικού ημιαγωγών στο οποίο γίνεται ο θερμίστορ.Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση του αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC) μειώνεται και η αντίσταση σε ένα θετικό συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) αυξάνεται.

3. Ο θερμίστορ αυξάνεται με τη θερμοκρασία;

Για ένα θερμίστορ NTC, η αντίσταση μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.Για ένα θερμίστορ PTC, η αντίσταση αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.

4. Πώς μένει η αντίσταση του θερμίστορ;

Για να μετρήσετε την αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα θερμίστορ, μπορείτε να συνδεθείτε σε ένα απλό κύκλωμα, συμπεριλαμβανομένου ενός τροφοδοτικού και να μετρήσετε την τάση στο θερμίστορ.Ο νόμος Ohm (V = IR), όπου η τάση V, η αντίσταση ρεύματος και R, μπορείτε να υπολογίσετε την αντίσταση των τιμών τάσης και ρεύματος του θερμίστορ.

5. Πώς να χρησιμοποιήσετε ένα θερμίστορ για τη μέτρηση της θερμοκρασίας;

Για να χρησιμοποιήσετε ένα θερμίστορ για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, συμπεριλάβετε σε ένα κύκλωμα διαχωριστικής τάσης που συνδέεται με τροφοδοτικό.Η τάση μετριέται αργότερα κατά μήκος του θεματοφύλακα.Αυτή η τάση σχετίζεται με την αντίσταση του μεταβαλλόμενου θερμίστορ με θερμοκρασία. Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα προφίλ που σας επιτρέπει να μετατρέψετε.