Терморезистор — это электрическое сопротивление, значение которого изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Такой элемент активно используется в самых разных областях, включая электронику, системы контроля температуры и защиты от перегрева. В данной статье будет рассмотрен принцип работы терморезисторов, их виды, особенности применения и способы отображения на электрических схемах.
Что такое терморезистор?
Терморезистор — это пассивный элемент, который изменяет своё сопротивление в ответ на изменения температуры. Этот процесс основан на физическом явлении, заключающемся в том, что сопротивление материала зависит от его температуры. В зависимости от материала и конструкции терморезисторы делятся на два основных типа: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC) и термисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (PTC).
Принцип работы терморезистора
Когда температура окружающей среды изменяется, поведение терморезистора также меняется. В термисторах с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC) сопротивление уменьшается с повышением температуры. Это связано с тем, что в материале терморезистора при повышении температуры увеличивается количество носителей заряда, что способствует лучшему проводнику. В термисторах с положительным температурным коэффициентом сопротивления (PTC) сопротивление возрастает с повышением температуры, что объясняется уменьшением подвижности носителей заряда.
Такие характеристики делают терморезисторы полезными в различных устройствах, требующих точной регулировки температуры, а также в системах защиты от перегрева, где они могут отключать оборудование при слишком высокой температуре.
Типы терморезисторов
Существуют два основных типа терморезисторов, каждый из которых имеет свою специфику применения:
Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
Эти терморезисторы снижают своё сопротивление при повышении температуры. Наиболее часто они используются в качестве датчиков температуры, так как изменение их сопротивления достаточно легко измерить. Их применяют в схемах для контроля температуры в таких устройствах, как термометры, системы кондиционирования воздуха, и в некоторых устройствах для защиты от перегрева.
Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)
Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления увеличивают своё сопротивление при повышении температуры. Такие терморезисторы часто используются для защиты цепей от перегрева. Например, в электрических устройствах, где важно ограничить ток в случае перегрева, используется PTC терморезистор, который при нагреве резко увеличивает своё сопротивление и тем самым ограничивает протекание тока.
Применение терморезисторов
Терморезисторы имеют широкий спектр применения. Их используют в различных устройствах и системах:
- Контроль температуры: Терморезисторы широко применяются в системах контроля температуры, таких как холодильники, кондиционеры, термометры и термостаты. Они могут служить основным элементом для получения точных показаний температуры и её регулировки.
- Защита от перегрева: В различных электрических устройствах терморезисторы могут использоваться для предотвращения перегрева, например, в цепях питания, трансформаторах, а также в устройствах с нагревательными элементами. При перегреве терморезистор может изменить своё сопротивление, что позволяет отключить оборудование до того, как оно выйдет из строя.
- Стабилизация работы электрических цепей: В некоторых случаях терморезисторы применяются для компенсации температуры в цепях, обеспечивая стабильную работу компонентов даже при колебаниях температур.
- В системах защиты от короткого замыкания: Некоторые терморезисторы могут быть использованы для защиты от коротких замыканий в электрических устройствах. При резком увеличении температуры, вызванном коротким замыканием, терморезистор изменяет своё сопротивление, что отключает цепь.
Изображение терморезистора на схемах
На электрических схемах терморезистор изображается как обычный резистор, но с добавлением специфического символа, указывающего на его особенности. Как правило, он имеет вид прямоугольной или овальной формы, к которой добавлены дополнительные линии или знаки, символизирующие зависимость сопротивления от температуры.
Общий символ терморезистора
Для терморезисторов существуют стандартные символы, которые могут несколько отличаться в зависимости от типа терморезистора (NTC или PTC). Обычно символ терморезистора изображается как прямоугольник, внутри которого прописано обозначение типа элемента, например, «NTC» или «PTC». Это помогает точно понять, как именно будет изменяться сопротивление в зависимости от температуры.
- NTC терморезистор: Для терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом на схеме обычно изображается обычный резистор, но с дополнительной стрелкой, направленной вниз, что символизирует снижение сопротивления с ростом температуры.
- PTC терморезистор: Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом могут быть изображены с аналогичной схемой, но стрелка направлена вверх, что символизирует увеличение сопротивления с ростом температуры.
Пример схемы
Примером использования терморезистора на схеме может быть простая схема термостата, где терморезистор используется для контроля температуры и включения или отключения устройства при достижении определённой температуры. На схеме будет изображён терморезистор, подключённый к источнику питания и управляемый транзистором или реле, которое срабатывает в зависимости от изменения сопротивления терморезистора.
Подключение терморезистора в цепь
Терморезисторы могут быть подключены в различные типы цепей, например:
- В делителе напряжения, где изменение сопротивления терморезистора изменяет напряжение, что позволяет измерять температуру.
- В схеме управления, где терморезистор влияет на включение или выключение других элементов, например, реле или термостата.
Изображение терморезистора на схеме всегда должно быть понятным, чтобы точно отражать его функциональное назначение и зависимость сопротивления от температуры.
Заключение
Терморезисторы представляют собой важные компоненты в области контроля и защиты температурных режимов. Изменяющееся с температурой сопротивление позволяет использовать их в качестве точных датчиков температуры и защитных элементов в устройствах, чувствительных к перегреву. Правильное изображение терморезистора на схемах и знание его типов и принципа работы помогают инженерам и проектировщикам правильно интегрировать эти элементы в устройства, обеспечивая их надёжность и безопасность в эксплуатации.