آشنایی با انواع ترمیستور و کاربردهای آن

با یک نگاه کلی به روند تولید و ساخت محصول می توان به این نتیجه رسید که اندازه گیری دما در تمامی صنایع مورد نیاز است و به همین دلیل یک مسئول باید به خوبی بداند که ترمیستور چیست؟

تجهیزات سنجش دمای متفاوتی در صنعت موجود است و شما باید بتوانید بر اساس شناخت ویژگی های آن ها مورد مناسب پروژه خود را انتخاب کنید.

اگر علاقه مندید با ترمیستور به طور کامل آشنا شوید و تفاوت های آن را با سایر حسگرهای دما بدانید تا انتها همراه ما باشید.

۱- ترمیستور چیست؟

واژه ترمیستور (Thermistor) از ترکیب دو واژه انگلیسی thermal به معنی دمایی و resistor به معنی مقاومت ساخته شده است.

همانطور که احتمالا از معنای این عبارت متوجه شدید؛ ترمیستورها مقاومت هایی هستند که بسیار وابسته به دما می باشند.

یعنی میزان مقاومت (Ω) این قطعات در اثر تغییر دما مقدار تغییر چشم گیری دارد.

بازه دمایی که می توانند در آن کار کنند وابسته به جنس پراب ها بوده و معمولا بین 100- تا 300 درجه سانتی گراد متغیر است.

با استفاده از ترمیستور ها می توان تجهیزات و دستگاه های بسیار مهم الکتریکی ساخت که از اصلی ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• محدودکننده های جریان هجومی
• سنسور دما
• محافظ های اضافه جریان ریست شونده
• تجهیزات گرمایشی خود تنظیم شونده

جنس مواد سازنده ترمیستور ها معمولا از فلزات اکسید شده است که بر اساس تفاوت این مواد، انواع ترمیستور ایجاد می شوند.

۲- انواع thermistor

۲-۱- ترمیستور PTC (ضریب حرارتی مثبت)

PTC مخفف عبارت Positive Temperature Coefficient به معنی اندازه گیری با ضریب حرارتی مثبت است.

در این گونه از ترمیستورها افزایش دما منجر به افزایش مقاومت شده و کاهش دما منجر به کاهش مقاومت می گردد و به طور خلاصه رابطه مستقیم بین R و T برقرار است.

فلزاتی نظیر پلاتین، نیکل، مس و تنگستن از جمله مواد سازنده این نوع ترمیستور هستند.

از PTC برای محافظت مدارهای الکتریکی در شرایط اضافه جریان استفاده می شود به این صورت که با بالا رفتن جریان بیش از حد دمای قطعه بالا می رود و در نتیجه مقاومت آن بسیار زیاده شده و در نهایت مدار را قطع می کند.

کارایی این نوع مشابه فیوزهاست.

در نمونه های مربوط به PTC، از استانداردی تحت عنوان IEC 60751 استفاده می کنیم.

۲-۲- ترمیستور NTC (ضریب حرارتی منفی)

NTC مخفف عبارت Negative Temperature Coefficient به معنی اندازه گیری با ضریب حرارتی منفی است.

در ترمیستور های NTC افزایش دما منجر به کاهش مقاومت شده و کاهش دما منجر به افزایش مقاومت می گردد و به طور خلاصه رابطه معکوس بین R و T در ترمیستور برقرار است.

NTC ها معمولا از اکسید فلزاتی نظیر کروم، کبالت، آهن ، ترکیب منگنز و نیکل ساخته می شوند.

تذکر: NTC ها از نظر قیمت، بسیار گران تر از PTC ها می باشند. این به علت دقت اندازه گیری بالاتر این نوع ترمیستور ها است.

در واقع منحنی تغییرات NTC ( ترمیستور ) دارای رزولوشن بسیار بیشتری است.

اما در صنعت عموما از PTC ها استفاده می شود.

نمودار کلی (منحنی مشخصه فیزیکی) برای PTC و NTC را در شکل زیر مشاهده می کنید:

تا حدود دمای 350 ℃، PTC ها رفتاری خطی دارند.

چون این خاصیت خطی به ما پاسخ خوبی را نشان می دهد، در صنعت تا دماهای 350 ℃ از PTC ها استفاده می شود.

پرکاربردترین PTC ها، پلاتین و نیکل می باشند.

۳- کاربرد ترمیستور چیست؟

ترمیستور های NTC معمولا به عنوان سنسور دما استفاده می شوند یا به صورت موازی با مدار قرار می گیرند تا به عنوان محدود کننده جریان ورودی به مدار مورد، استفاده قرار گیرند.

همانطور که در بخش قبل اشاره کردیم ترمیستور های PTC معمولا به صورت سری به مدار متصل می شوند و برای محافظت در برابر جریان اضافی استفاده می شوند.

ترمیستورهای NTC در بازه دمایی 0 تا 70 درجه سانتی گراد با دقت خوبی در حدود 0.1 یا 0.2 درجه سانتی گراد عمل می کنند.

این ترمیستورها در موارد زیر کاربرد دارند:

• تراشه های با پوشش شیشه
• اپوکسی های بدون پوشش
• سیم های سرب عایق بندی شده
• میله ها و دیسک ها

۴- کاربرد ترمیستور در گوشی های هوشمند

ترمیستور NTC در گوشی های هوشمند نیز به کار می رود.

وظیفه آن این است که وضعیت حرارتی باتری را به گوشی اعلام کند.

زمان شارژ گوشی، اگر دمای باتری از حد مجاز بیشتر شود، با کم شدن مقدار NTC گوشی به سرعت فرمان قطع عملیات شارژ را صادر می کند.

۵- RTD چیست؟

آشکارساز دمای مقاومتی (resistance temperature detector) یا همان RTD یک نوع دیگر از سنسورهای دما است که به علت شباهت بسیار زیاد در نحوه عملکرد با ترمیستور اشتباه گرفته می شود.

۵-۱- تفاوت thermistor با RTD

اصلی ترین تفاوت ترمیستورها با RTD در جنس مواد سازنده آن هاست.

RTD ها معمولا از یک فلز خالص تشکیل می شوند که توسط یک پوشش یا پراب حافظت شده است؛ اما ترمیستورها همانطور که گفته شد از ترکیبی از مواد برپایه اکسید فلزی ساخته می شوند.

تفاوت دوم در بازه دمایی قابل اندازه گیری است که در ترمیستورها بسیار محدودتر از RTDهاست.

سومین تفاوت مهم در انتخاب میان این دو تجهیز هزینه آن ها است که در دمای کاری مشابه ترمیستورها بسیار مقرون به صرفه تر هستند

دقت اندازه گیری، حساسیت و سرعت پاسخ دهی ترمیستورها نیز بیشتر از RTD هاست.