همانطور که می دانید اندازه گیری دما در لوازم خانگی یا محیط های صنعتی برای تعیین محدودیت های خاصی ضروری است. برای این کار، سنسورهای مختلفی وجود دارد که رایج ترین آنها ترموکوپل ها و آشکارسازهای دمای مقاومتی هستند که معمولاً به عنوان RTD و ترمیستور شناخته می شوند. ترمیستور یا مقاومت حرارتی جزء حالت جامد حساس به دما است که مانند یک مقاومت عمل می کند. می توان از ترمیستور برای تولید ولتاژ خروجی آنالوگ بر اساس تغییرات دمای محیط استفاده کرد و به همین دلیل این قطعات نوعی ترنسدیوسر محسوب می شوند. ترمیستورها با تغییر دما مقدار مقاومت خود را تغییر می دهند و برای شرایطی مناسب هستند که دمای خاصی باید حفظ شود زیرا به تغییرات جزئی دما حساس هستند. ترمیستورها بسته به نوع ترمیستور می توانند مایعات، گازها یا جامدات را اندازه گیری کنند.
ترمیستور چیست؟
ترمیستور (Thermistor) نوعی مقاومت است که مقاومت الکتریکی آن با دما تغییر می کند. همه مقاومت ها با تغییرات دما کمی تغییر می کنند، اما ترمیستور به تغییرات دما بسیار حساس است. ترمیستورها به عنوان اجزای غیرفعال در مدار عمل می کنند. آنها روشی دقیق، ارزان و قدرتمند برای اندازه گیری دما هستند. اگرچه در دماهای خیلی گرم یا خیلی سرد عملکرد خوبی ندارند، اما برای کاربردهای مختلف یک سنسور منتخب هستند. آنها زمانی ایده آل هستند که اندازه گیری دما به طور دقیق مورد نیاز باشد. ترمیستورها کاربردهای مختلفی دارند. آنها به طور گسترده ای به عنوان روشی برای اندازه گیری دما به عنوان دماسنج در بسیاری از محیط های مختلف مانند محیط های مرطوب و هوا در یک محیط استفاده می شوند.
برخی از رایج ترین کاربرد ترمیستور ها عبارت است از:
- دماسنج دیجیتال
- کاربردهای خودرو
- لوازم خانگی
- محافظت از مدار
- باتری های قابل شارژ
- برای اندازه گیری رسانایی مواد الکتریکی دارای حرارت
- در بسیاری از مدارهای الکترونیکی اساسی مفید است.
- جبران دما
- و…
ترمیستور چگونه کار می کند؟
اکنون که با ترمیستور و کاربردهای آن در زمینه های مختلف آشنا شدید، زمان آن فرا رسیده است که نحوه کار این قطعات را یاد بگیرید. تا اینجا گفتیم که مقاومت این قطعات بر حسب اهم سنجیده می شود و با تغییرات دما تغییر خواهد کرد. اما برای استفاده صحیح از آنها باید رابطه بین تغییر دما و تغییر مقاومت را اندازه گیری کنید. این موضوع به ما این امکان را می دهد که با به دست آوردن مقادیر مقاومت این اجزا، دمای محیط را بدست آوریم. به طور کلی، رابطه بین دما و مقاومت ترمیستور یک رابطه غیر خطی است. میزان تغییر مقاومت به نوع ماده استفاده شده در ترمیستور بستگی دارد. رابطه بین دما و مقاومت ترمیستور خطی نیست. نمودار یک ترمیستور معمولی در زیر نشان داده شده است. اگر یک ترمیستور با نمودار درجه حرارت زیر داشته باشیم، می توانیم مقاومت را با اهم متر در دمای نشان داده شده در نمودار اندازه گیری کنیم. با کشیدن یک خط افقی در برابر مقاومت روی محور y و کشیدن یک خط عمودی به پایین از جایی که این خط افقی نمودار را قطع می کند، می توانیم دمای ترمیستور را بدست آوریم.
ویژگی های ترمیستور
- ترمیستور نوعی سنسور دما است که مقاومت آن با تغییر دما تغییر می کند.
- عنصر حساس در این سنسور مقاومت داخلی آن است.
- یک ترمیستور برای تبدیل دما به مقاومت به منبع تغذیه خارجی نیاز دارد. در نتیجه عنصر پسیو محسوب می شود و مصرف کننده ی توان است.
- در سنسورهای حرارتی مقاومتی مقدار مقاومت به طور معکوس با دما تغییر می کند.
- در این سنسورها به دلیل گرمای تولید شده توسط خود ترمیستور امکان به وجود آمدن خطا وجود دارد.
- ترمیستورها حساس هستند زیرا می توانند تغییرات دمایی کوچک را اندازه گیری کنند و مقاومت زیادی در خروجی ایجاد کنند.
- محدوده دمای کارکرد این سنسور معمولا از 150- تا 200 درجه سانتی گراد است که نسبت به ترموکوپل ها محدودتر است.
- زمان پاسخگویی این سنسورهای دما سریع بوده و میزان آن 0.2-10 ثانیه است.
- ترمیستورها در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارند.
- این سنسورها می توانند مقدار جریان را تغییر دهند که برای محافظت در برابر جریان اضافه مناسب است.
- این ترمیستور ها به دلیل اندازه کوچک خود می توانند مقدار دما را در یک منطقه خاص تعیین کنند.
- و….
تفاوت بین ترمیستور و RTD چیست؟
سنسورهای دمای مقاومتی که به سنسورهای RTD معروف هستند بسیار شبیه به ترمیستورها هستند. هر دو RTD و ترمیستور مقاومت متفاوتی با دما دارند. تفاوت اصلی این دو در نوع موادی است که از آن ساخته شده اند. مقاومت های حرارتی معمولاً با مواد سرامیکی یا پلیمری ساخته می شوند در حالی که RTD ها از فلزات خالص ساخته می شوند. وقتی صحبت از عملکرد به میان میآید، مقاومتهای حرارتی تقریباً از هر جنبه برنده هستند. ترمیستورها دقیق تر، ارزان تر و زمان پاسخگویی سریع تری نسبت به RTD ها دارند. تنها نقطه ضعف واقعی یک مقاومت حرارتی نسبت به RTD محدوده دما است. RTD ها می توانند دما را در محدوده وسیع تری نسبت به ترمیستورها اندازه گیری کنند.
تفاوت ترمیستور با ترموکوپل چیست؟
ترمیستور یک مقاومت حساس به دما است که یک تغییر ثابت، کوچک و تدریجی در مقاومت مرتبط با تغییرات دما از خود نشان می دهد. ترموکوپل ها تغییرات متناسب دما را با ولتاژ ایجاد شده بین دو فلز غیرمشابه که به صورت الکتریکی متصل شده اند منعکس می کنند. هر دو گزینه های خوبی برای اندازه گیری و کنترل دما هستند. انتخاب بهترین گزینه به نوع برنامه و ویژگی های مورد نیاز شما بستگی دارد.