ترمیستور چیست؟ کاربرد و انواع آن
ترمیستور که مقاومت حرارتی نیز نامیده می شود یک ابزار سنجش دما است. که عملکردی نزدیک به مقاومت های الکتریکی دارد. در حقیقت تغییرات دمایی موجب می شود تا مشخصات الکتریکی در آن ها تغییر کند. این قطعات حساس به دما معمولا برای تولید یک ولتاژ خروجی آنالوگ و در پاسخ به دگرگونی های دمایی محیط مورد استفاده قرار می گیرند. در ترمیستور شکلی از مقاومت الکتریکی وجود دارد که با تغییرات دمایی محیط میزان آن تغییر خواهد یافت.
همچنین با سنجش این تغییرات، دمای محیط قابل اندازه گیری و ثبت می باشد. این تجهیزات در واقع سنسورهای دمایی (به مقاله ی انواع سنسور های دما مراجعه شود.) ارزان و دقیقی هستند که بسیار پر کاربرد بود اگرچه در دماهای خیلی پایین یا خیلی بالا عملکرد ایده آلی ندارند. البته در صورتی که دقت دمای اندازه گیری شده از اهمیت بالایی برخوردار باشد این ابزار بسیار کارآمد و توانا محسوب می شوند. در ادامه با ما همراه باشید تا پاسخ سوالاتی همچون: ترمیستور چیست؟، انواع ترمیستور کدامند؟، کاربرد ترمیستور چیست؟ و… را بیابید.
حتما بخوانید:
انواع سنسور های دما (ترمیستور، ترموکوپل و RTD)
تعریف دقیق از ترمیستور
فارادی دانشمند انگلیسی برای اولین بار در سال 1833 زمانی که روی رفتار نیمه رساناها مطالعه می کرد پی به مفهوم ترمیستور ها برد. او کشف کرد که مقاومت در سولفید نقره با افزایش یافتن دمای آن کاهش می یابد. این اکتشاف در سال های بعد منجر به تولید تجاری ترمیستور ها شد. این قطعات مقاومت حرارتی در واقع پسیو هایی هستند که با تغییرات دمایی در سیستم مقاومت آن ها نیز تغییر می کند. اندازه ی این مقاومت نیز بستگی به موادی دارد که در تولید و ساخت آن ها مورد استفاده قرار می گیرند.
مطلب مرتبط:
ترانسمیتر چیست؟ انواع و کاربرد آن
سرامیک و پلیمر ها موادی هستند که اغلب در ساخت این قطعات مورد استفاده قرار می گیرند. بیشترین کاربرد این ابزار برای سنجش دمای پیرامون یک دستگاه و یا تجهیز است. از مقاومت حرارتی برای اندازه گیری و سنجش دما و نیز قطع بار اضافی در صورت نیاز بهره گرفته می شود. این نکته نیز حائز اهمیت می باشد که استفاده از این مقاومت های حرارتی زمانی مفید است که ما به ثبت دقیق دما نیاز داشته باشیم. در ترمیستور ها واحد اندازه گیری مانند سایر مقاومت ها اهم می باشد.
عملکرد ترمیستور ها چگونه است؟
همانطور که گفته شد در یک مقاومت حرارتی تغییرات دمایی با تغییرات مقاومت مرتبط بوده و این موضوع مبنای سنجش دما به حساب می آید. به همین دلیل اگر از نوع رابطه ی تغییرات دمایی و مقاومت آگاهی داشته باشیم، از طریق یک اهم متر و سنجش مقاومت ترمیستور می توان دما را اندازه گیری نمود. این ارتباط یک رابطه ی غیر خطی می باشد. در زیر یک نمودار مقاومت حرارتی نمایش داده شده است.
چنانچه مقاومت حرارتی با نمودار بالا مطابقت داشته باشد. می توان به راحتی و از طریق کشیدن یک خط افقی روبه روی مقاومت و سپس رسم یک خط عمودی به پایین تا قسمتی که خط نمودار را قطع کند دمای مقاومت حرارتی را محاسبه نمود.
یک مقاومت حرارتی دارای چه ساختاری است؟
یک ترمیستور از دو یا چند پودر نیمه رسانا ساخته می شود. این پودر ها از اکسید های فلزی و چسب تهیه می شوند. این ترکیب رقیق بوده و قطره های کوچکی از آن روی سیم لید ایجاد می شود. به منظور خشک نمودن آن را در یک کوره قرار می دهند تا این ماده ی رقیق روی سیم ها لید جمع شده و یک اتصال الکتریکی ایجاد کند. سپس به کمک یک پوشش از جنش شیشه مهر و موم می شوند. از طرف دیگر این لایه های شیشه ای به مقاومت حرارتی خاصیت ضد آب بودن می دهند.
ترمیستور ها در اندازه ها و شکل های مختلفی در بازار موجود هستند. انواع کوچکتر ان ها مهره ای شکل با قطر 0.5 میلی متر تا 1.5 میلی متر می باشد. در حالی که انواع بزرگتر آن ها شبیه دیسک و واشر بوده و قطری معادل 3 تا 25 میلی متر نیز دارند.
انواع ترمیستور های موجود در بازار کدام اند؟
در بازار مقاومت های حرارتی با نام هایی مانند 1k ، 100k و امثال آن شناخته می شوند. اندازه ی های معمول آن ها نیز چیزی در حدود 0.125 تا 1.5 میلی متر است. مقادیر گفته شده نشان می دهد که این ترمیستور ها در دمای 25 درجه سانتی گراد چه میزان مقاومت را نشان می دهند. از دیگر انواع آن ها می توان به
- نوع میله ای
- نوع مهره ای
- نوع دیسکی
اشاره نمود. اندازه ی کوچک و قیمت نسبتا پایین آن ها از مزیت های اصلی این سنسور های حرارتی به حساب می آیند. اما دسته بندی کلی این تجهیزات شامل دو گروه NTC و PTC می باشد. در بخش بعدی به معرفی هر یک از این انواع می پردازیم.
1- ترمیستور از نوع NTC:
این نوع که به ضریب حرارتی منفی نیز مشهور است ارتباط معکوسی با دما ارد. یعنی با افزایش دما مقاومت در آن کاهش پیدا می کند و بالعکس با کاهش دما میزان مقاومت در آن افزایش خواهد یافت. در واقع رابطه ی بین دما و مقاومت معکوس است. این نوع از رایج ترین انواع ترمیستور ها هستند. معادله ی پایین نشان دهنده ی رابطه ی بین مقاومت و دما در نوع NTC می باشد:
مقادیر بالای β نشان دهنده ی تغییرات بیشتر مقاومت نسبت به تغییرات دمایی است. بنابراین هر چه میزان β بیشتر باشد رابطه ی بهتری بین دما و مقاومت وجود دارد و حساسیت و به تبع آن دقت برآورد نیز بالاتر خواهد بود.
2- ترمیستور از نوع PTC:
به این نوع از مقاومت های حرارتی، ضریب حرارتی مثبت اطلاق می شود. به این معنی که با افزایش یافتن دما میزان مقاومت در تجهیز نیز بالا می رود و در مقابل کاهش دما باعث می شود تا مقاومت نیز کاهش یابد. از این رو گفته می شود رابطه ی بین دما و مقاومت در نوع PTC مستقیم می باشد. با وجودی که این نوع ا ز ترمیستور ها به اندازه ی نوع NTC رایج نیستند. اما در نقش محافظ برای مدار بسیار پر کاربرد هستند.
این نوع همانند فیوز در نقش محدود کننده ی دستگاه عمل کرده و با عبور جریان از دستگاه اندکی گرما ایجاد می کند. در مواقعی که جریان به قدری زیاد شود که باعث بروز گرمای خارج از استاندارد دستگاه باشد ترمیستور نوع PTC موجب بالا رفتن مقاومت شده و جریان را کاهش می دهد. به این شیوه ایمنی دستگاه نیز حفظ خواهد شد.
حتما بخوانید: کاربرد دیتالاگر چیست؟
ترمیستور ها چه کاربرد هایی دارند؟
این تجهیزات عموما پر کاربرد بوده که می توان آن ها را در موارد زیر جمع بندی نمود:
- این ابزار بسیار کوچک و اصطلاحا جمع و جور بوده و به همین دلیل می توان از آن ها در دماسنج های دیجیتال و یا ترموستات ها نیز استفاده نمود.
- در صنایع خودرو سازی به عنوان سنسور دمایی برای اندازه گیری کردن میزان دمای مایع خنک کننده و روغن مورد استفاده قرار می گیرند.
- برای کم و زیاد کردن میزان دمای برخی از لوازم های خانگی نیز از این مقاومت های حرارتی بهره گرفته می شود.
- از ترمیستور ها به عنوان محافظ های مدار نیز استفاده می شود.
- مدارهای موجود در دستگاه های الکترونیکی و باتری های شارژی نیز از این ابزار بهره گیری می کنند.
- در سیستم های لباسشویی ظرفشویی و پرینتر های سه بعدی نیز از مقاومت های حرارتی استفاده می شود.
- مانیتورینگ کردن دما در سامانه های هواشناسی نیز به کمک ترمیستور انجام می شود.
علت خرابی ترمیستور چیست؟
در صورتی که شرایط مدار باز رخ دهد جدا شدن مکانیکی بین مقاومت و لید باعث می شود تا ترمیستور از کار افتاده و اصطلاحا خراب شود. این امر می تواند بر اثر گرمای و یا حمل و جا به جایی نادرست مقاومت حرارتی رخ دهد. البته کهنه شدن و مدت زمان طولانی استفاده از این ابزار نیز می تواند عامل دیگری در خرابی آن باشد.
مزایای ترمیستور ها چیست؟
مزایای استفاده از ترمیستور ها:
- در مقابله با شرایط محیطی متفاوت نظیر وجود نویز ایمن هستند.
- پایدار و قابل اعتماد می باشند.
- به دلیل ابعاد کوچکی که دارند قادر به واکنش های سریع به تغییرات دمایی هستند. و همین موضوع باعث شده تا در مواقعی که نیاز به بازخورد های آنی داریم گزینه ی بسیار خوبی باشند.
- این ابزار های سنجش دما نسبت به سایر انواع از قیمت پایین تری برخوردار هستند. از طرفی در مدت زمان استفاده و در زمان نصب نیازی به کالیبراسیون ندارند.
- از قابلیت تطابق بالایی برخوردارند.
معایب ترمیستور ها چیست؟
هر ابزاری علاوه بر مزیت هایی که موجب کاربردی شدن ان می شود ممکن است معایبی نیز داشته باشد. در مورد مقاومت های حرارتی نیز می توان معایب زیر را بر شمرد:
- این سنسور ها غیر خطی هستند.
- شکننده بودن از دیگر معایبی است که این ابزار اندازه گیری دما دارند.
- محدوده ی دمایی آن ها محدود می باشد.
- ترمیستور ها در خطور توان نیاز به محافظت دارند.
ترمیستور ها را چگونه تست کنیم؟
برای تست کردن سنسور می توانیم از مولتی متر های آنالوگ استفاده کنیم. در ادامه به مراحل این فرایند میپردازیم:
- ابتدا مولتی متر را به سیم های ترمیستور وصل کنید. در این بخش قطبیت حائز اهمیت نمی باشد.
- به کمک میله ی لحیم کاری سنسور را گرم می کنیم.
- با افزایش دما، مقاومت نیز تمایل به افزایش خواهد یافت. و این امر باعث می شود عدد نمایش یافته در مولتی متر نیز تغییر کند.
- در این مرحله بر اساس نوع ترمیستور که ntc و یا ptc می باشد تحلیل های گرافیکی لازم انجام می شود.
- تغییرات در یک مقاومت حرارتی سالم و بدون نقص روان و بدون مشکل می باشد.
تفاوت ترمیستور و ترموکوپل چیست؟
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد ترمیستور ها ابزار حساس به حرارت هستند. ترمیستور ها تغییرات دما را از طریق تغییرات پیوسته و تدریجی مقاومت نشان می دهند. اما ترموکوپل ها این تغییرات دمایی را با تغییرات در ولتاژ که در بین دو فلز متفاوت به کار رفته در آن ایجاد می شود نشان می دهند. هر یک از این دو ابزار انتخاب های مناسبی برای سنجش و اندازه گیری دما به شمار می روند و با توجه به کاربرد و نیازمندی های موجود باید بهترین گزینه در این بین را انتخاب نمود.
مطلب مرتبط: ترموکوپل چیست؟ کاربرد آن
گروه صنعتی سپیانی ارائه دهنده ی کلیه تجهیزات صنعتی و اتوماسیون صنعتی زیمنس راهنمایی های لازم برای انتخاب بهترین گزینه که با نیاز شما تناسب بالایی داشته باشد را ارائه می دهد. از دیگر خدمات این گروه صنعتی پیشتاز می توان به مشاوره و راه اندازی خط تولید اشاره نمود. برای تهیه محصولات صنعتی و دریافت مشاوره های آنلاین می توانید به وبسایت فروشگاهی ما مراجعه نمایید.
کلام آخر
در این مقاله پی بردیم که ترمیستور چیست و چه کاربردی دارد. ترمیستور ها یکی از انواع بسیار پر کاربرد سنسور های دما هستند که علی رغم داشتن محدوده ی دمایی کوچک از دقت و سرعت زیادی برخوردار بوده به علاوه ارزان قیمت و مقرون به صرفه نیز می باشد. با توجه به وجود انواع مختلف از این محصول در بازار باید با توجه به نیاز و شرایط مورد احتیاج خود اقدام به تهیه و خرید آن نمود.
