Позистор что это такое

Содержание

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Предлагаю использовать РТС нагревательные элементы для поддержания температуры нагреваемого стола 3д принтера.

Технология PTC (Positive temperature coefficient)
Позисторы или PTC — элементы – это полупроводниковые керамические камни, изготовленные из поликристаллической керамики на основе титаната бария (BaTiO3) и характеризующиеся чувствительностью к температуре. Их электрическое сопротивление нелинейно зависит от температуры нагрева. При подключении в электрическую сеть и подаче напряжения после достижения через короткий период времени температуры максимального сопротивления (температуры Кюри), обусловленной составом керамики, сопротивление элемента многократно увеличивается, ограничивая протекающий ток и дальнейший рост температуры.
Динамическая характеристика сопротивления делает PTC-элементы великолепным выбором для обеспечения контролируемого электрического нагрева. Благодаря качествам саморегулирования, нагревательные элементы, базирующиеся на позисторах, могут обходиться без элементов системы управления и стабилизирующих компонентов, так же, как и без защиты от перегрева.
Простота дизайна и низкое энергопотребление обеспечивают экономичность данных устройств. Изготовление камней из керамики дает возможность выбора любой формы элемента: плоской, объемной; квадратной, круглой, треугольной и т.д. С помощью правильного подбора внутренних характеристик позистора обеспечивается точная стабилизация температуры нагреваемого рабочего тела.
Немаловажное свойство PTC-элементов – их пожаро- и взрывобезопасность, поскольку, как было сказано выше, температура камня не превысит максимальное значение, вне зависимости от силы тока на данном участке сети.
При сохранении физической целостности камней, PTC-элементы не теряют своих свойств на протяжении всего срока службы.

РТС самоконтролирующие нагреватели стола - позисторы

Диоды-позисторы сами себя закрывают при любой заданной производителем температуре. Из этого следует что датчик температуры хотбед можно крепить непосредственно на поверхность стола. Если стол теплоемкий то нагреватель рискует на несколько секунд перегреться или датчик надо ставить на сам нагреватель.

Можно подобрать элемент на любое напряжение 12в, 24в, 220в. Так же и температура которая запрет ток в позисторе можно подобрать 30-300гр.цельсия.

РТС самоконтролирующие нагреватели стола - позисторы

РТС самоконтролирующие нагреватели стола - позисторы

Как работает ТЕРМИСТОР | Терморезистор | Позистор

не горят не перегревают. Удобно крепятся. В общем — мечта.

В основном используются как безопасный подогрев чего то воспламеняющегося — пластиковый салон машины, кондиционеры с функцией подогрева воздуха в зимнее время. И как пояльные столы для разогрева прибора или платы целиком.

Поскольку готовых рецептов не нашел — сделал все на угад. Прошу дополнить теорию и практику в комментариях.

позистры покупал тут http://www.edelbox.ru/product/ptc300v22/ (на али есть аналоги на любой вкус)

стол 310х310х5мм алюминий + стекло 5мм (был лист нержавейки)

мозги lerdge k, tmc2209

принтер core xy самострой (доделываю термокамеру)

Позистор и термистор, в чем отличие?

Позистор (РТС-терморезистор) — это электронный компонент, имеющий положительный коэффициент сопротивления и выполняющий двойную функцию: нагревателя и температурного датчика. При подаче высокого напряжения или тока электронный компонент греется. Чем выше становится температура, тем сильнее увеличивается его внутреннее сопротивление, а значит меньше тока будет протекать через элемент. Нагрев РТС-компонента может происходить под воздействием внешней среды. В этом случае он работает, как датчик температуры. Позисторы имеют корпусное исполнение в виде круглых шайб, залитых эмалью, либо в виде керамических элементов, последовательно установленных в едином корпусе.

Позистор и термистор в чем отличие

На схеме позистор имеет следующее обозначение:

Позистор и термистор в чем отличие

Применение позистора

  • защита первичных цепей обмотки трансформаторов;
  • эффективный пускатель тока электродвигателей;
  • ограничитель тока в нагревательных устройствах (паяльники, клеевые пистолеты, отопительные радиаторы);
  • размагничивание старых кинескопных телевизоров.

Термистор

Термистор (NTC-терморезистор) – чувствительный электронный компонент с отрицательным коэффициентом сопротивления. При нагреве его внутреннее сопротивление начинает падать. Компонент может служить в виде температурного датчика или переменного резистора (в качестве защиты от перегрева в электрических цепях). Параметры термистора не линейны, это значит, что при повышении температуры сопротивление падает непропорционально и неравномерно.

Корпус термистора выполнен виде бусинок, покрытых керамикой или стеклом, которые отличаются между собой размерами.

Позистор и термистор в чем отличие

На схеме имеет следующее обозначение:

Позистор и термистор в чем отличие

Один из существенных недостатков терморезистора – это несовпадение характеристик при изготовлении по одному и тому же техпроцессу. Компоненты в одинаковых условиях могут выдавать разные данные, поэтому при замене одного компонента на аналогичный требуется повторная калибровка. При длительной эксплуатации в условиях повышенной температуры NTC-терморезисторы со временем начинают деградировать и нуждаются в замене. Максимальная температура эксплуатации датчиков – 300 градусов Цельсия.

Область применения термисторов NTC:

  • измерение температуры радиокомпонентов компьютера и мобильной техники (процессоров и чипов памяти, жестких дисков, видеокарт и т.д.);
  • в блоках питания и литий-ионных (Li-ion) батареях в качестве защиты от перегрева;
  • в офисной технике (лазерных принтерах и факсах);
  • в 3D-принтерах (для экструдеров и подогреваемых столиков).

По сути оба компонента умеют контролировать температуру, но сопротивление РТС- терморезистора с нагревом стремится к бесконечности, тогда как сопротивление NTC-терморезистора при тех же условиях стремится к нулю. Чтобы произвести измерение температуры, необходим контроллер, который будет вычислять данные сопротивления компонентов.

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).

Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831

  1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
  2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
  3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
  4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

  1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
  2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).

Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным

  1. Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
  2. Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
  3. Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А. Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
  4. Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
  5. Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
  6. Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели). Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
  7. Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов.

  1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Позистор – описание функциональности электронного элемента

Позистор — фактически термистор, обладающий положительным температурным коэффициентом (термистор PTC). Если для стандартного термистора обычным явлением отмечается уменьшение сопротивления с увеличением температуры, позистор действует несколько иначе.

Сопротивление термистора PTC (позистора) резко возрастает, когда температура прибора превышает определённое значение. По сути, позистор увеличивает значение сопротивления при повышении температуры.

Позистор имеет сопротивление — температурные характеристики, которые вызывают экспоненциальное увеличение сопротивления, когда температура детали превышает температуру точки Кюри. То есть имеет место критический температурный фон, при котором значение сопротивления резко возрастает.

Как правило, в условиях температуры выше точки Кюри, сопротивление позистора увеличивается со скоростью от 15% до 60% на один градус Цельсия. Существует много различных точек Кюри (от 40 до 280ºC), что делает возможным легко выбрать подходящий вариант позистора для конкретного применения.

Таблица: температурная характеристика и точки Кюри позисторов

Температурная характеристикаТочка Кюри (С.P.), ºC
AD280
AE260
AF240
AG220
AH200
AK180
AL170
AM160
AN150
AP140
AS130
AR120
BA110
BB100
BC90
BD80
BE70
BF60
BG50
BH40
T-50

Ряд специальных позисторов представлен продуктами с точкой Кюри ниже значений комнатной температуры. Эти приборы демонстрируют более линейную скорость увеличения сопротивления — до 5% на градус выше точки Кюри.

Если резистор соединен с позистором последовательно или параллельно, характеристики сопротивления-температуры элемента несколько изменяются. В случае, когда позистор используется для температурной компенсации, например, транзистора – такой метод видится полезным для получения подходящих температурных характеристик.

Напряжение — текущие характеристики (статические характеристики)

Позистор может использоваться в качестве нагревателя постоянной температуры с функцией автоматической регулировки температуры. При этом прибор поддерживает постоянную мощность, независимо от колебаний напряжения, если пропускаемый ток поддерживается выше максимального значения тока прибора.

Позистором обеспечивается защита от перегрузки по току, если прибор включен в цепь последовательно. Когда ток, проходящий через позистор меньше максимального значения тока, указанного в спецификации как «защитный ток», позистор действует подобно обычному резистору с фиксированным значением.

Если же параметр тока превышает защитное значение, прибор резко увеличивает сопротивление по причине «саморазогрева», чем уменьшает ток, обеспечивая тем самым защиту рабочей цепи.

При добавлении к позистору включенного последовательно или параллельно резистора, фольт-амперная характеристика тока меняется. В качестве примера можно рассмотреть резистор, включенный параллельно позистору, что обеспечивает функцию постоянного тока с увеличением напряжения.

При подаче напряжения и протекании тока отмечается «саморазогрев» прибора. Если протекающий ток превышает точку максимального тока, «саморазогрев» приводит к превышению точки Кюри, сопротивление резко возрастет.

До момента, пока отмечается максимум тока, прибор стабилизируется выше точки Кюри, поддерживая высокое сопротивление. Когда ток уменьшается ниже точки максимального тока, «саморазогрев» также уменьшается до значения ниже точки Кюри, при условии отсутствия внешнего источника тепла.

Позистор — времятоковые характеристики (динамические характеристики)

Если к прибору приложено определённое напряжение, приводящее к превышению точки максимального тока, позистор пропускает большие токи, учитывая низкое сопротивление.

Соответственно, прибор разогревается до температуры, превышающей точку Кюри, когда сопротивление позистора резко увеличится. Благодаря такой функциональности, ток, в конечном итоге, стабилизируется на постоянном уровне.

Если начальное приложенное напряжение увеличивается, время, необходимое для разогрева позистора за пределами точки Кюри уменьшается из-за большего тока, чем вызывается более быстрый разогрев. Если последовательно или параллельно подключен резистор, отмечается изменение динамических характеристик.

Позистор – структурное исполнение и применение

Свинцовые изделия обычно имеют элемент, припаянный к свинцовым проводам, поверхность которого покрыта эпоксидной смолой. Либо элемент может удерживаться на месте с помощью пружинных клемм и заключаться в пластиковый корпус.

В последнем случае пружинные контакты обеспечивают электрическое соединение и выход контактных клемм из корпуса. Форменное исполнение приборов традиционно квадратное или круглое. Также более современная форма исполнения — тип чипа, получает в последнее время широкое распространение.

Позистор - физическое и структурное исполнение прибора

Применение позистора отмечается в самых разных случаях, например:

  • регулировка температуры нагревателей,
  • температурная компенсация,
  • температурный контроль электрооборудования,
  • индикация и защита от сверхтоков,
  • задержка цепи и контроль пускового тока,
  • запуск бесконтактным стартером.

Так, позистор может использоваться в качестве саморегулирующегося нагревателя с постоянной температурой. Этот элемент не требует термостата для контроля температуры, плюс защищает от ненормального повышения температуры с последующим отказом. Постоянная температура может поддерживаться переменным приложенным напряжением.

В другом примере позисторы-пеллеты монтируются на алюминиевый радиатор воздушного отопления. Мощность и температуру легко регулировать, изменяя скорость вентилятора, которым воздух протягивается сквозь радиатор.

Энергетические характеристики, кроме всего прочего, меняются при изменении температуры окружающей среды. Когда температура окружающей среды снижается, мощность увеличивается. Когда температура окружающей среды увеличивается, мощность уменьшается.

Возможен контроль постоянной температуры, если позистор подключен к другому нагревателю последовательно. Этот же прибор можно использовать для обнаружения изменения температуры другого нагревателя, а также изменения температуры окружающей среды.

Позистор как датчик температуры и температурной компенсации

Ниже показана принципиальная схема температурной компенсации. При смещении транзистора используется сопротивление позистора. Если транзистор перегреется, соответственно позистор также нагревается. Когда нагрев превысит точку Кюри, прибор перейдёт в режим высокого сопротивления, смещая цепь и отключая транзистор.

Позистор - схемы температурной компенсации

При использовании позистора в качестве датчика перегрева, когда требуется температурная компенсация, прибор не изменяет входное сопротивление подобно термистору с отрицательным температурным коэффициентом, учитывая последовательное подключение к входной цепи. Это подходящий вариант для цепей, не требующих изменения входного сопротивления, например в качестве:

  • импульсных цепей,
  • регионального усилителя,
  • измерительного оборудования.

Более чем два расположенных позистора способны покрывать несколько активных участков работы с компаратором.

Ниже показана принципиальная схема подключения нескольких позисторов последовательно. Когда один обнаруживает, по крайней мере, перегрев, микросхема компаратор демонстрирует резкую характеристику температурного сопротивления. Это позволяет легко изменять количество позисторов или измерять температуру в составе одной базовой схемы.

Позисторная схема температурной компенсации с компаратором

Рассматриваемый электронный элемент также удачно может использоваться для определения перегрева:

  • электрических двигателей,
  • обмоток трансформаторов,
  • подшипников оборудования,
  • силовых транзисторов,
  • других механизмов.

На картинке ниже демонстрируется пример определения перегрева двигателя и последующего за этим событием отключения мотора с помощью реле.

Позистор и схемы защиты различных устройств

Для вариантов с небольшими регулярными рабочими токами блокировка цепи может осуществляться непосредственно позистором. Для вариантов больших постоянных рабочих токов цепь дополнительно оснащается блокировочным реле или тиристором.

Позистор как электронный компонент текущего контроля

Ниже показана реализация простейшего решения температурного индикатора. Температура измеряется позистором. Если заданная температура превышена, загорается неоновая лампа. Если превышено предельное значение тока цепи, прибор способен реагировать на более высокий ток и быстро защищать цепь.

Позистор в схеме индикации на неоновой лампе

Функцию задержки вполне допустимо реализовать использованием динамических характеристик описываемого электронного компонента — позистора. Есть два метода:

  1. Подключение параллельно с реле.
  2. Последовательное соединение с реле.

Допустимо также организовать контроль пускового тока с помощью позистора. Импульсный источник питания, как правило, имеет большой пусковой ток при первом включении.

Схема управления реле через позистор

Если использовать позистор вместо резистора или термистора NTC, достигается функция ограничителя пускового тока. Элемент нагревается по причине перегрузки по току в случае отказа реле или тиристора и срабатывает при высоком сопротивлении, быстро блокируя течение тока.

Также видится практичным применение позистора в схеме запуска мотора, будучи использованным в качестве бесконтактного стартера, например, компрессоров:

  • холодильников,
  • морозильников,
  • кондиционеров и подобных систем,

позистор способствует получению сильного пускового момента.

Определения типичных терминов позисторов

Ниже даны определения терминологии, с которой приходится сталкиваться на случай использования в работе позисторов:

  1. Начальное сопротивление (например, R25) — значение сопротивления элемента при 25°С, измеренное в условиях 1,0 В постоянного тока или менее, при токе 10 мА или менее без самонагревания.
  2. Точка Кюри (C.P.) – характеристика сопротивления и температуры.
  3. Максимальное рабочее напряжение – значение напряжения, которое может подаваться непрерывно.
  4. Выдерживаемое напряжение — максимальное напряжение, которое элемент способен выдержать в течение трёх минут, при T=25ºC.
  5. Коэффициент тепловыделения (D) — количество тепла, теряемого за единицу времени, исходя из разницы температур 1°С между нагревательным элементом и температурой окружающей среды.
  6. Тепловая постоянная времени (γ, сек) — время, необходимое для достижения разницы температур в 0,632 раза между T0 и T1. Рассчитывается формулой γ = H / D, где: D — коэффициент тепловыделения (Вт/град. С), H — теплоёмкость (Вт/град. С).
  7. Рабочая точка — условие равновесия между разогревом элемента и внешним радиатором.

Недопустимое применение позисторов на практике

Учитывая слабую герметичность структуры описываемого электронного элемента, не допускается применять позисторы в определённых условиях. Использование в таких условиях сопровождается снижением характеристик, что приводит к отказу прибора в виде короткого замыкания.

  • наличие в окружающей атмосфере агрессивных газов (Cl2, NH3, SOx, NOx и т. п.);
  • наличие летучей, легковоспламеняющейся газовой атмосферы;
  • области пылевого накопления;
  • воздух под давлением или вакуумная атмосфера;
  • прямой контакт с водой или высокой влажностью;
  • воздействие солей, жиров, химикатов, органических растворителей;
  • области повышенных вибраций.

Позистор и термистор как защитные устройства

Во многих современных электроприборах присутствуют специальные элементы защиты от перегрева. Они есть в электродвигателях, холодильниках, телевизорах и других приборах.

Термистор и позистор - обозначение на схеме

Термистор и позистор относятся к классу полупроводниковых это полупроводниковые резистоов, главное отличие которых заключается в параметрах температурного коэффициента. Так, у термистора отрицательный температурный коэффициент сопротивления, а у позистора, напротив, положительный коэффициент сопротивления.

Позистор изготавливается в форме керамических дисков. Иногда они устанавливаются в одном корпусе последовательно, а иногда бывают в одиночном исполнении, у которого есть защитное эмалевое покрытие. Кроме того, существует классификация позисторов по областям применения:

  • позисторы, предназначенные для работы в условиях электрической нагрузки;
  • предохранители в схемах защиты от перегрузок по току и напряжению.

Непосредственное включение позистора в сеть происходит последовательно, причем с петлей размагничивания. В начале, когда прибор только включается в сеть, позистор имеет небольшое сопротивление. Поэтому электрический ток начинает протекать через позистор и петлю беспрепятственно. Этот процесс способствует созданию внешнего магнитного поля, которое нужно для размагничивания маски. Обычно при включении прибора в сеть можно услышать специфический звук (например, у телевизора). Именно этот звук и говорит нам, что маска деформировалась под воздействием внешнего магнитного поля. И если речь, к примеру, идет о телевизорах, у старых моделей обычно громкость звука варьировалась в зависимости от размера кинескопа. По мере нарастания подачи тока в цепи позистор начинает нагреваться, а следовательно начинает расти и сопротивление. Как только это достигнет определенных параметров, ток начинает падать.

Объяснение специфики работы позистора помимо всего прочего помогает понять причины выхода из строя некоторых приборов вроде бы «на ровном месте». То есть, потребитель ничего такого не делал, обращался с прибором вроде бы правильно, но он все равно вышел из строя. Можно проиллюстрировать это на примере все того же телевизора. Многие владельцы выключат свой телевизор, просто щелкнув кнопкой пульта дистанционного управления. Таким образом, телевизор не выключается из сети, а просто переводится в режим дежурного ожидания. Но как и при рабочем состоянии, так и при дежурном, состояние позистора остается неизменным. Он нагрет, а петля размагничивания не работает.

Такая привычка пользователей оставлять прибор в дежурном режиме, а тем более, когда он остается без присмотра на многие часы, чревата различными непредвиденными ситуациями. Наши сети не отличаются стабильностью, а кроме того могут быть различные внешние воздействия (гроза или что-то еще). В результате, Вы однажды столнетесь с неполадками в работе прибора. И это будет еще не самая худшая ситуация.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий