Современная электроника №2/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Рис. 2. Коэффициент изменения сопротивления при пульсирующей нагрузке Рис. 3. Конструкция полимерного и керамического ПТК-терморезисторов Рис. 4. Примеры использования керамического ПТК-терморезистора рисунке 2 показаны результаты испыта- ний терморезисторов с пульсирующей нагрузкой при комнатной температуре. Другое существенное различие меж- ду двумя типамиПТК-терморезисторов заключается в изменении характери- стик резистора из-за продолжительной ненормальной нагрузки. Сопротивле- ние полимерногоПТК-терморезистора может увеличиться более чем на 100%, если условие перегрузки сохраняет- ся в течение более 100 ч. После тако- го режима работы полимерный ПТК- терморезистор может функциониро- вать неправильно из-за увеличенного значения сопротивления среды. Керами- Продолжительность испытаний, ч Изменение сопротивления, % 10 100 1000 10 000 700 600 500 400 300 200 100 0 –100 Керамический ПТК-резистор типа H Керамический ПТК-резистор типа L Полимерный ПТК-резистор типа H Полимерный ПТК-резистор типа L Керамический ПТК Восстанавливающийся предохранитель Уменьшение Увеличение Сопротивление керамической стенки Углеродные соединения Расширение Разъединение Сжатие Соединение Температура ПТК-терморезистора (c) Сброс Сопротивление (a) Нормальный (b) Отключение (a) Нормальный (b) Отключение (c) Сброс Восстанавливающийся предохранитель Полимерный ПТК Химические процессы Механические процессы Сопротивление нестабильно Сопротивление стабильно ка является более стабильнымматериа- лом, и в аналогичных условиях сопро- тивление практически не изменяется. На рисунке 3 показаны конструк- ция керамических и полимерных ПТК- терморезисторов и зависимость сопро- тивления от температуры. Несмотря на сходные характеристики, принципы работы этих резисторов различают- ся. Керамический ПТК-терморезистор меняет свои характеристики из-за химического воздействия, вызванно- го изменениями удельного сопротив- ления керамической стенки. В состоя- нии отключения, когда сопротивление увеличивается экспоненциально, вме- сте с ростом температуры значитель- но увеличивается сопротивление кера- мической стенки. По мере уменьшения тока и снижения температуры сопро- тивление керамического элемента воз- вращается к нормальному состоянию без явлений гистерезиса. Исследования поведения полимерного ПТК-терморезистора показали, чтоизме- нение удельного сопротивления зависит от механических свойствматериала. Тер- морезистор состоит из полимерной смо- лыи углероднойцепи. При увеличении температуры ПТК-терморезистор слег- ка расширяется, что приводит к разъеди- нениюуглеродных цепейи увеличению общего сопротивления. Помере сниже- ния тока и температурысмола сжимает- ся, и углеродная цепь снова соединяет- ся. Однако не все углеродные цепи вос- станавливают соединение, что приводит к появлению некоторого гистерезиса у ПТК-терморезистора. Поэтому характе- ристики такого терморезистора при дол- говременной эксплуатации могут быть нестабильными. На рисунке 4 показано несколько вариантов использования керамических ПТК-терморезисторов в промышленных системах автоматизации, например в ПЛК-контроллерах, сервоприводах и датчиках. Как было показано ранее, керамические ПТК-терморезисторы гораздо надёжнее и обеспечивают более высокие результаты в ходе всего цикла изготовления и развёртывания промыш- ленных систем автоматизации. В качестве примера рекомендованных керамических ПТК-терморезисторов можно привести серию Murata PRG. Модель PTC PRG21BC3R3MM1RK име- ет типичное номинальное сопротивле- ние 3,3 Ом, максимальное напряжение 30 В, ток удержания 180 мА при +25°C и диапазон рабочих температур от –40 до +85°С. ПЛК-контроллер и сервопривод Датчик Обычный метод Включение терморезисторов серии PRG Нагрузка V– V– V+ V+ Выход Выход Нагрузка + – + – Цепь датчика Токочувствительный элементт Цепь датчика 2 PRG 2 1 1 PRG ПТК Оптопара Схема с оптопарой DCS ∼ 12 В Схема с реле DCS ∼ 12 В ПТК Схема с линейным приёмником DCS ∼ 12 В ПТК Реле