Параметры термисторов. Измерение температуры с помощью термистора NTC Как прозвонить термистор стрелочным мультиметром

Резисторы, несмотря на простоту их конструкции и элементарные свойства – являются самыми распространенными радиоэлементами. В любой сложной или примитивной схеме, эти детали занимают первое место по количеству. Что такое резистор, знает любой школьник из курса физики.

Однако этот радиокомпонент заслуживает более подробного описания.

Тем более что разнообразие вариантов исполнения гораздо шире, чем у любой другой детали.

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.

Важно! Применение резисторов по прямому предназначению сводится к единственному свойству – уменьшению силы протекающего через него тока.

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.

В кинескопах большинства телевизоров применяются системы размагничивания, в которые встроен позистор. Как проверить такую цепь при выходе из строя самостоятельно, нужно знать владельцам, желающим провести ремонт самостоятельно. Элемент имеет физические свойства, проверить которые можно обычным омметром.

Свойства элемента

Стоит изучить, что представляет собой позистор, как проверить его в цепи - станет ясно позже. Этот элемент способен менять свойства в зависимости от температуры. Измеряют его физическую величину сопротивление. При комнатной температуре значения омметра показывают единицы или десятки Ом.

При нагреве в работе начинает меняться сопротивление в большую сторону. Значения омметра уже показывают сотни килоом, что и говорит о нормальном состоянии элемента - исправен такой позистор. Как проверить, если есть подозрения на неисправную цепь? Пути решения такого вопроса приведем ниже.

Благодаря своим свойствам позисторы широко применяются в микроэлектронике для различных целей:

• Защита цепей питания. При повышенном потреблении тока элемент греется и повышает сопротивление до максимума, когда наблюдается токовая отсечка.
• В цепях обогрева. Благодаря позисторам реализуется автоматическая система управления нагревом.
• В схемах термодатчиков.

Внутреннее устройство элемента

Резистор меняет свое сопротивление с нагревом, как и позистор. Как проверить первый элемент? С этим все просто. У колеблются в незначительных пределах. Позистор же способен полностью блокировать проходящий по нему ток, как и темистор. Только у последнего наблюдается обратная зависимость от температуры.

Чтобы знать, как проверить исправность позистора, следует определить основные его рабочие характеристики. К ним относят:

• сопротивление номинальное при нормальной температуре окружающей среды (чаще это 20-25 градусов);
• сопротивление переключения определяется в точке характеристики зависимости сопротивления от температуры, когда первый параметр увеличивается в 2 раза по сравнению с номинальным значением;
• максимальное напряжение, которое может выдержать элемент без выхода из строя;
• значения токовых нагрузок: номинальное, переключения, максимально возможное и опрокидывания; для проверки эти параметры важны только в том случае, если позистор будет использоваться в схемах высокой точности.

Элемент в цепи размагничивания

Как проверить позистор в телевизоре? Ответ на вопрос следует из принципа его работы. Неисправность элемента проявляется искажением изображения от намагничивания. Для устранения этого дефекта в конструкции экранов используется сетка, включенная последовательно с позистором. Эта конструкция называется внешней петлей, охватывающей всю поверхность экрана с внутренней стороны.

Позистор часто запаян в цепь маски экрана, что усложняет его проверку на месте. Перед проведением замеров следует отпаяться хотя бы одним концом от сетки. Лучшим вариантом будет полное его извлечение из схемы.

Для нагрева элемента используют обычный или монтажный фен. Для проверки без внешнего нагрева потребуется собрать электрическую схему и определить по маркировке тип позистора. Исходя из паспортных данных устройства устанавливают ток срабатывания элемента и соответствующую температуру.

Исправность позистора можно условно установить при нагревании феном. Если сопротивление растет, значит элемент годный. Однако при таком варианте проверки остается вероятность ошибочного результата. Ведь сопротивление элементов схем с годами меняется, что приводит к нестабильности работы сборки.

Зачем нужна система в кинескопах?

На экранах телевизоров без системы размагничивания изображение искажалось бы при незначительном влиянии электромагнитного поля. Его излучают все бытовые приборы, поверхность Земли пронизана невидимыми волнами.

Так усилители, большие колонки, нагревательные элементы часто располагают рядом с телевизорами. Без маски экрана изображение было бы постоянно искажено. При начальной работе через позистор течет малый ток, не вызывающий его нагрева. При этом физически маска испытывает напряжение от возникающего поля.

Это приложенное магнитное поле и размагничивает маску в момент включения телевизора. Часто этот процесс сопровождается звуком, сравнимым с ударом о гонг. Чем больше диагональ экрана, тем выше тональность звука. Позистор в этот момент пропускает через себя ток высокой амплитуды, что приводит к его нагреву. Происходит увеличение сопротивления и элемент запирает цепь.

Варианты неисправностей в кинескопах

Если при первом включении изображение искажено или наблюдается рябь и полосы, то с высокой долей вероятности виновен позистор. Как проверить мультиметром элемент в цепи? На холодной схеме это сделать легче, ведь сопротивление позистора минимальное.

Часто пайка контактов просто отваливается от длительной работы. Позистор относится к элементам схемы, которые постоянно работают в нагретом состоянии. Омметром проверяют соединение маски экрана с выводом второй ножки позистора. Если оно минимальное, это говорит о надежном соединении. Возможно, элемент не срабатывает на отсечку.

Если позистор неисправен и закорочен, то при первом включении блока питания. При условии что это происходит без видимого короткого замыкания в цепи, проверить неисправность можно совсем отключив маску экрана и позистор.

Элемент в цепи охладителей

Если не греется задняя часть холодильника - радиатор, то для самостоятельного ремонта нужно ознакомиться с тем, как проверить позистор. В холодильнике могут применяться 2 вида пускателей: с позисторами и с электромагнитными реле. Первые тратят часть энергии на теплопотери в сопротивлении элемента, вторые менее надежные, но не греются.

Большинство позисторов в холодильниках должно иметь сопротивление около 20-30 Ом. В нагретом состоянии может быть несколько килоом. Если значения значительно превышают приведенные, то элемент подлежит замене. Важно дать позистору остыть до комнатной температуры перед проведением замеров.

В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы - электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры.

Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике - познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.

На принципиальных схемах терморезистор обозначается вот так.

В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но вы всегда его определите по характерной надписи t или t° .

Основная характеристика терморезистора - это его ТКС . ТКС - это температурный коэффициент сопротивления . Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 1°С (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.

У терморезисторов несколько важных параметров. Приводить я их не буду, это отдельный рассказ.

На фото показан терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Если подключить его к мультиметру и нагреть, например, термофеном или жалом паяльника, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.

Терморезисторы есть практически везде. Порой удивляешься тому, что раньше их не замечал, не обращал внимания. Давайте взглянем на плату от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.

Вот первый терморезистор. Так как он в корпусе SMD и имеет малые размеры, то запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор - контролирует температуру ключевых транзисторов.

Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L ). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока. Забавно. Вроде терморезистор, а служит в качестве защитного элемента.

Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.

Также терморезисторы устанавливаются в автомобильные усилители. Вот терморезистор в усилителе Supra SBD-A4240. Здесь он задействован в цепи защиты усилителя от перегрева.

Вот ещё пример. Это литий-ионный аккумулятор DCB-145 от шуруповёрта DeWalt. Вернее, его "потроха". Для контроля температуры аккумуляторных ячеек применён измерительный терморезистор.

Его почти не видно. Он залит силиконовым герметиком. Когда аккумулятор собран, то этот терморезистор плотно прилегает к одной из Li-ion ячеек аккумулятора.

Прямой и косвенный нагрев.

По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:

Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).

Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.

NTC-термисторы и позисторы.

По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:

PTC-термисторы (они же позисторы ).

Давайте разберёмся, какая между ними разница.

Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC - Negative Temperature Coefficient , или "Отрицательный Коэффициент Сопротивления". Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается . Кстати, вот так обозначается NTC-термистор на схеме.

Обозначение термистора на схеме

Как видим, стрелки на обозначении разнонаправлены, что указывает на основное свойство NTC-термистора: температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление падает (стрелка вниз). И наоборот.

На практике встретить NTC-термистор можно в любом импульсном блоке питания. Например, такой термистор можно обнаружить в блоке питания компьютера. Мы уже видели NTC-термистор на плате ИКАР"а, только там он был серо-зелёного цвета.

На этом фото NTC-термистор фирмы EPCOS. Применяется для ограничения пускового тока.

Для NTC-термисторов, как правило, указывается его сопротивление при 25°С (для данного термистора это 8 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно это несколько ампер.

Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V. Взгляните на схему.

Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 - VD4).

При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить "плавный запуск" электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.

Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в "подогретом" состоянии.

Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.

Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства привел к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгорел.

Позисторы. PTC-термисторы.

Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт , называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC - Positive Temperature Coefficient , "Положительный Коэффициент Сопротивления").

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение, чем NTC-термисторы.

Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.

На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.

Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.

Как я уже говорил, позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.

Наверное, каждый помнит характерный звук "бдзынь", когда включается телевизор - это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.

Кроме двухвыводных позисторов широко применяются трёхвыводные позисторы. Вот такие.

Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-"таблеток", которые установлены в одном корпусе. На вид эти "таблетки" абсолютно одинаковые. Но это не так. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3 ~ 3,6 кОм, а у другой всего лишь 18 ~ 24 Ом.

Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.

И конденсаторы. Маркировка на них не наносится, что затрудняет их идентификацию. По внешнему виду SMD-терморезисторы очень похожи на керамические SMD-конденсаторы.

Встроенные терморезисторы.

В электронике активно применяются и встроенные терморезисторы. Если у вас паяльная станция с контролем температуры жала , то в нагревательный элемент встроен тонкоплёночный терморезистор. Также терморезисторы встраиваются и в фен термовоздушных паяльных станций , но там он является отдельным элементом.

Стоит отметить, что в электронике наряду с терморезисторами активно применяются термопредохранители и термореле (например, типа KSD), которые также легко обнаружить в электронных приборах.

Теперь, когда мы познакомились с терморезисторами, пора .