Méně známé součástky – teplotní spínače

Když je potřeba při zahřátí přístroje sepnout ventilátor nebo naopak celý přístroj odpojit, obvykle se uvažuje o nějakém teplotním čidle a aktivních elektronických obvodech, které toto zajistí. Nešlo by to jednodušeji?

Což takhle použít přímo teplotní spínače, které se vyrábějí v poměrně širokém sortimentu co do teploty, spínaného proudu i tvaru pouzdra. Obecně jsou teplotní spínače méně přesné než elektronický obvod s termistorem, ale většinou jsou menší a často se dají výhodně namontovat přesně tam, kde potřebujeme teplotu sledovat. Ukažme si jako příklad několik typů.


V principu velmi jednoduchý bimetalový spínač Airpax série 6700 (tedy součástka pracující s teplotní roztažností kovů, nikoli elektronická) se dodává v pouzdru TO-220. Výhodou je, že toto pouzdro se dá osadit mezi výkonové tranzistory a upevnit na stejný chladič, takže se usnadní přenos tepla od místa, kde se vyvíjí, ke spínači.

Vyrábí se buď pro napětí do 48 V a proud do 1 A (životnost 20 000 cyklů) nebo pro napětí do 5 V a proud 1 mA (životnost 100 000 cyklů). Teplota je z výroby pevně nastavená, typy jsou v rozsahu od 40° C do 130° C v krocích po 5° C (to je také teplotní tolerance). Spínač má nulovou spotřebu (nevyžaduje napájení), odpor v rozpojeném stavu je větší než 100 MΩ a v sepnutém stavu ménší než 50 mΩ. Vyrábí se jak v provedení, které při překročení mezní teploty sepne (například pro spínání chladicího ventilátoru), tak v provedení, které při překročení teploty rozepne (teplotní pojistka odpojí obvod při přehřátí). Spínač se zapojuje sériově s ventilátorem nebo chráněným obvodem, to je vše.

Tyto spínače najdeme například v sortimentu firmy Farnell, technické údaje jsou zde, podobné v čínských internetových obchodech se součástkami stojí kolem 0,70 USD.


Bimetalové teplotní pojistky jsou u nás lépe dostupné (při překročení mezní teploty rozpojí kontakt), najdeme je třeba v sortimetu GM electronic. Pojistky se nejčastěji používají k ochraně transformátorů, výkonových polovodičových stupňů, motorů a výkonných akumulátorů (Li-ion a Li-pol). Mají ještě větší tolerance teploty než spínače Airpax, ale mohou spínat respektive rozpínat podstatně větší proud (typicky 5 – 7 A).

h_u978Při použití teplotní pojistky musíme vzít v úvahu, že procházející proud pojistku aktivně zahřívá nad okolní teplotu, takže třeba při proudu 5 A může mít až o 15° C víc. Z toho plyne, že když chceme chránit obvod na 70° C, musíme pro tento proud vybrat spínač na vyšší teplotu, řekněme 80º C. Záleží na tom, jak účinně hlídaný objekt dokáže spínač chladit. Ano, je to trochu absurdní, ale hlídaný objekt opravdu v této situaci funguje jako chlazení pojistky. I tyto teplotní pojistky se dělají jako rozpínací i spínací, oba typy najdete v GES.


Větší proud kolem 6 A zvládnou teplotní pojistky typu SM6, najdeme je opět v sortimentu GES.

cpbxxx


V této souvislosti je nutné zmínit se i o polymerových reverzibilních pojistkách, které jsou samostatně popsány v tomto článku. Polymerové pojistky se procházejícím proudem zahřívají, při určité teplotě skokem změní svoji vodivost. Je lhostejné, jestli se pojistka zahřeje procházejícícm proudem zevnitř nebo je zahřáta vnějším zdrojem tepla, takže je možné je použít i jako ochranu před přehříváním. Funkce polymerove pojistky vždy odpovídá rozpínacímu kontaktu. Mezní teplota je kolem 120° C, bohužel není možné vybrat si jinou.