ترمیستور چیست | انواع، کاربرد و مهم ترین ویژگی ها

برای سنجش و اندازه گیری دمادر تجهیزات خانگی و صنعتی از سنسورهای متنوعی استفاده می شود، که از جمله رایج ترین آن ها می توان به ترموکوپل ها، نیمه رساناها، سنسورهای مقاومتی مانند RTD و ترمیستور اشاره کرد. در ادامه مطلب به توضیح ترمیستور، انواع، تفاوت‌ها، و کاربردهای آن پرداخته می شود.

ترمیستور چیست؟

ترمیستور از جمله مقاومت های حرارتی بوده و به عنوان یک قطعه پسیو (غیر فعال) مقاومت درونی آن وابسته به تغییرات دما است. از این قطعات به عنوان ابزاری ارزان، دقیق و کوچک برای اندازه گیری دما استفاده می شود.

مقاومت این قطعه بستگی به مواد به کار رفته برای تولید آن ها دارد؛ معمولاً مقاومت های حرارتی از سرامیک یا پلیمر ساخته می شوند.

از ترمیستورها برای نظارت بر دمای محلی خاص و ارزیابی تغییرات دما استفاده می شود. مقاومت های حرارتی را می توان در مجموعه ای از مدارها، تجهیزات و دستگاه های حساس به دما همچون بردهای الکترونیکی تجهیزات خانگی و صنعتی مانند سیستم های حرارتی و برودتی همچون سردخانه یافت.

بیشتر بدانید: انواع مبدل حرارتی

ویژگی های ترمیستور

ترمیستورها دارای دقت بالایی بوده و استفاده از آن ها زمانی که نیاز به خواندن دقیق دما باشد، استفاده می گردد. برای ساختن یک مقاومت حرارتی، از دو یا چند ماده مختلف نیمه رسانا استفاده می شود که مقاومت درونی آن نسبت به دما تغییر می کند.

ترمیستورها دارای اندازه و شکل های مختلفی بوده که به طور کلی دارای ابعادی بین ۰.۱۵ میلی متر تا ۱.۵ میلی متر هستند. شکل هندسی آن ها نیز اغلب به صورت دیسک و عدسی شکل است؛ در برخی موارد نیز از اشکال مسطح و استوانه ای استفاده می شود.

نحوه عملکرد ترمیستور

اصول کار یک ترمیستور بر اساس مقدار مقاومت درونی آن بوده که با توجه به دمای اطراف آن دچار تغییر می شود؛ مقدار مقاومت آن را می توان با استفاده از یک مولتی متر یا اهم متر اندازه گیری کرد. نهایتا با تغییر مقاومت درونی این قطعه می توان به دمای محیط اطراف آن پی برد. لازم به ذکر است که میزان تغییر مقاومت آن نسبت به دما به صورت غیر خطی است.

نمونه ای از تغییر مقاومت بر حسب دما برای یک نمونه ترمیستور در شکل زیر نشان داده شده است. بنابراین با داشتن نمودار یا داده می توان به سادگی مقاومت اندازه گیری شده توسط اهم متر را با دمای متناظر با نمودار مربوطه تطبیق داده و دمای اطراف مقاومت حرارتی را محاسبه کرد.

انواع ترمیستور

این مقاومت می توان به طور کلی به دو دسته NTC و PTC تقسیم بندی کرد:

ترمیستور نوع NTC

در ترمیستور نوع NTC یا ضریب حرارتی منفی، مقاومت درونی قطعه با افزایش دما کاهش یافته، و با کاهش دما نیز افزایش می یابد. در واقع، رابطه بین مقاومت درونی آن و دمای اطراف آن رابطه معکوس غیر خطی وجود دارد. این رابطه را می توان به صورت زیر بیان کرد:

که در این رابطه T₀ دمای مرجع (معمولاً 25 درجه سانتیگراد) و بر حسب کلوین، و T دمای اطراف ترمیستور است. R₀ نیز مقاومت ترمیستور در حالت مرجع، و β نیز یک عدد ثابت و وابسته به مواد تشکیل دهنده ترمیستور است. لازم به ذکر است که ترمیستورهای با β بالاتر داری حساسیت بیشتری نسبت به تغییرات دما بوده و در مواردی که نیاز به اندازه گیری دقیق دما است، از آن استفاده می گردد.

ترمیستور نوع PTC

ترمیستور های نوع PTC یا ضریب حرارتی مثبت، برعکس نوع قبل بوده و مقاومت آن با افزایش دما نیز افزایش می یابد. در واقع رابطه بین دما و مقاومت درونی PTC یک رابطه مستقیم است.

ترمیستورهای PTC می توانند به عنوان قطعات محدود کننده جریان عمل کنند. بدین صورت که اگر جریانی بیش از حد انتظار از آن بگذرد، باعث گرم شدن آن و افزایش مقاومت آن شده و این موضوع باعث می شود تا جریان عبوری از آن کاهش یابد.

کاربرد ترمیستور

انواع NTC و PTC دارای کاربردهای متفاومتی بوده، اما برخی از کاربردهای رایج آن ها عبارت است از:

• اندازه گیری دقیق دما
• کنترل دما
• محدودیت جریان های هجومی
• کنترل تجهیزات خنک کننده مانند فن ها و…

شما میتوانید در صورت آگاهی بیشتر درباره فن مقاله فن کویل چیست؟ را مطالعه کنید.

تفاوت ترمیستور با RTD

سنسورهای RTD شباهت زیادی به ترمیستورها داشته، چرا که هر دو نوع اندازه گیری دما را بر حسب مقاومت الکتریکی می سنجند. اما تفاوت اصلی این دو سنسور در نوع مواد ساخته شده آن ها است. این نوع مقاومت اغلب از مواد سرامیکی یا پلیمری ساخته می شوند که مقاومت آن ها دارای رابطه غیر خطی با دما داشته، در حالی کهRTD ها از فلزات خالص تولید گردیده و رابطه مقاومت آن با دما به صورت خطی است.

از نظر عملکردی نیز، RTDها دارای محدوده عملکردی وسیع تری (200- تا 600 درجه سانتی گراد) هستند؛ در حالیکه ترمیستورها معمولا دارای محدوده عملکردی 50 تا 150 درجه سانتی گراد بوده و دارای دقت اندازه گیری بیشتری هستند.

به طور کل، با توجه به کاربری و محدودیت های موجود می توان از سنسور مناسب استفاده کرد. در صورتی که دقت بالا، پایداری در طول زمان و استفاده در دماهای بالا و پایین مورد نیاز باشد، RTDها جزو گزینه های مناسب هستند. اما اگر حساسیت بالا، طول عمر زیاد و هزینه کمتر مد نظر باشد، ترمیستورها در اولویت هستند.

تفاوت ترمیستور با ترموکوپل

ترموکوپل ها از اصل ترموالکتریک تبعیت کرده و از دو تیغه با جنس متفاوت که دارای ضریب انبساط طولی مختلف هستند استفاده می کنند. با تغییر دمای محیط، این تیغه ها خمیده می شوند، که مقدار این خمیدگی متناسب با دما خواهد بود.

اما در مقایسه با ترمیستورها دارای سرعت عمل کمتری بوده و از طرفی، ترمیستورها دارای حساسیت بیشتری نسبت به ترموکوپل ها هستند و برای موقعیت های حساس استفاده می گردند.

مزایا و معایب ترمیستور

برخی از مزایای آن عبارت است از:

• اندازه کوچک
• حساسیت و دقت بالا
• سهولت در استفاده
• سرعت پاسخ دهی مناسب
• قابل تنظیم
• مقرون به صرفه

معایب آن نیز عبارتند از:

• رفتار غیر خطی (خصوصا در دمای بالا)
• شکنندگی بالا
• محدوده دمایی کم

نتیجه گیری

این نوع مقاومت از جمله سنسورهای مقاومتی محسوب شده که با تغییرات دمای محیط اطراف خود، مقدار مقاومت الکتریکی آن ها به صورت غیر خطی تغییر می کند.

این سنسورها دارای محدوده دمایی حدود 50 الی 150 درجه سانتی گراد بوده و حساسیت بالایی نسبت به تغییرات دما دارند. ترمیستورها را می توان به دو نوع NTC و PTC تقسیم بندی کرد که هر یک دارای کاربرد خاص خود می باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ترمیستورها و سایر سنسورهای حرارتی می توانید با کارشناسان مجموعه فراسرد تماس حاصل فرمایید.