ترمیستور چیست و چه کاربردی دارد؟

ترمیستور یا مقاومت حرارتی نوعی مقاومت الکتریکی است که مقدار آن با تغییر دما تغییر می‌کند. تمام مقاومت‌ها با تغییر دما کمی تغییر می‌کنند، اما ترمیستورها به‌طور ویژه‌ای نسبت به تغییرات دما حساس هستند و همین ویژگی باعث شده به‌عنوان سنسور دما در صنایع مختلف استفاده شوند. این قطعه به‌عنوان یک المان غیرفعال در مدار عمل می‌کند و روشی دقیق، ارزان و مقاوم برای اندازه‌گیری دما در اختیار می‌گذارد. اگرچه در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین عملکرد مطلوبی ندارند، اما در محدوده‌های دمایی متعارف، یکی از بهترین گزینه‌ها برای اندازه‌گیری دقیق دما محسوب می‌شوند. برای ساخت ترمیستور، دو یا چند پودر نیمه‌رسانا ساخته‌شده از اکسیدهای فلزی را با یک ماده‌ی چسبنده (کلاسور) مخلوط می‌کنند تا دوغابی تشکیل شود که اساس ساخت این قطعه است. به این نکنه توجه داشته باشید که ترمیستورها در بازار به‌صورت قطعات الکترونیکی DIP و SMD عرضه می‌شوند.

کاربرد ترمیستور

ترمیستورها دامنه‌ی وسیعی از کاربردها دارند و تقریباً در تمام حوزه‌های الکترونیک و صنعت دیده می‌شوند. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• دماسنج دیجیتال و ترموستات
• صنعت خودرو: (اندازه‌گیری دمای روغن موتور و مایع خنک‌کننده)
• لوازم خانگی: (مایکروویو، یخچال، اجاق‌گاز و فر)
• محافظت از مدارها: (محدودکننده جریان، حفاظت در برابر فشار و اضافه‌ولتاژ)
• باتری‌های قابل شارژ: (کنترل و حفظ دمای مناسب هنگام عملکرد)
• اندازه‌گیری رسانایی گرمایی مواد الکتریکی
• مدارات الکترونیکی پایه: (به‌عنوان بخش شروع‌کننده‌ی مدار)
• مدارات جبران دما: (جبران اثر تغییر دما در بخش‌های دیگر مدار)
• پل وتستون (Wheatstone Bridge):استفاده برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت و دما.

ترمیستور چگونه کار می‌کند؟

ترمیستور قطعه‌ای است که مقدار مقاومت الکتریکی‌اش (یعنی همان سختی عبور جریان برق) به دما بستگی دارد. وقتی دما تغییر می‌کند، مقاومت ترمیستور هم تغییر می‌کند.

فرض کنید یک ترمیستور NTC دارید. در این نوع، هر چه دما بالاتر برود، مقاومت کمتر می‌شود و جریان راحت‌تر عبور می‌کند. برعکس، اگر دما پایین بیاید، مقاومت افزایش پیدا می‌کند.

برای اندازه‌گیری کافی است با یک اهم‌ متر مقدار مقاومت ترمیستور را بخوانید. حالا اگر نمودار یا جدول مخصوص همان ترمیستور را در اختیار داشته باشید (که معمولاً در دیتاشیت آن وجود دارد)، می‌توانید ببینید این مقدار مقاومت با چه دمایی مطابقت دارد. پس به‌طور ساده‌تر:

1. ترمیستور را به اهم‌متر وصل می‌کنید و عدد مقاومت را می‌خوانید.

2. عدد مقاومت خوانده‌شده را روی محور عمودی نمودار (مقاومت) پیدا می‌کنید.

3. از آن نقطه یک خط افقی می‌کشید تا منحنی ترمیستور را قطع کند.

4. از نقطه‌ی برخورد، یک خط عمودی به پایین می‌کشید تا محور افقی (دما) را قطع کند.

5. مقدار دما روی محور افقی همان دمای ترمیستور است.

این کار شبیه جدول تبدیل واحد است: شما یک مقدار (مقاومت) را دارید و با کمک نمودار، مقدار معادل آن (دما) را پیدا می‌کنید.

به همین دلیل است که ترمیستورها برای ساخت دماسنج دیجیتال یا مدارهای کنترل دما بسیار پرکاربرد هستند؛ چون با یک اندازه‌گیری ساده می‌توانند به ما بگویند دما چقدر است.

انواع ترمیستورها

1. ترمیستور NTC (ضریب دمایی منفی)

• ویژگی: با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد.

• کاربرد: مناسب برای اندازه‌گیری دقیق دما، دماسنج دیجیتال، کنترل دما در لوازم خانگی و مدارهای جبران دما.

2. ترمیستور PTC (ضریب دمایی مثبت)

• ویژگی: با افزایش دما، مقاومت افزایش پیدا می‌کند.

• کاربرد: برای محافظت از مدارها، محدودکننده جریان و راه‌اندازی موتورهای کوچک.

3. ترمیستور CTR (مقاومت دمای بحرانی)

• ویژگی: مقاومت آن در دمای خاصی ناگهان تغییر می‌کند.

• کاربرد: هشدار و محافظت از مدارها در دمای بحرانی.

مقایسه ساده NTC و PTC

ساختار ترمیستور

برای ساخت ترمیستور، پودرهای نیمه‌رسانای اکسید فلز با ماده‌ای چسبنده مخلوط و به‌صورت قطره‌هایی روی سیم‌های اتصال قرار می‌گیرند. سپس این ترکیب در کوره زینتر حرارت می‌بیند و با پوشش شیشه‌ای آب‌بندی می‌شود تا مقاومت در برابر رطوبت و پایداری طولانی‌ مدت داشته باشد. ترمیستورها در اشکال و اندازه‌های متنوعی تولید می‌شوند: کروی، دیسکی، استوانه‌ای و واشرمانند. اندازه‌ی معمول آن‌ها بین 0.125 تا 1.5 میلی‌متر است و مقادیر نامی رایج شامل 1K، 10K، 20K، 100K و … می‌باشد (این مقدار در دمای 25°C اندازه‌گیری می‌شود).

مقایسه ترمیستور با دیگر سنسورها

ترمیستور در برابر ترموکوپل:

• دامنه اندازه‌گیری ترمیستور محدودتر است (۵۵- تا ۱۵۰+ درجه سانتی‌گراد).

• ترموکوپل‌ها دامنه‌ی بسیار وسیع‌تری دارند (از دماهای زیر صفر تا بالای ۱۲۰۰ درجه بسته به نوع).

• ترمیستورها به تغییرات کوچک دما بسیار حساس‌ترند.

• ترموکوپل‌ها ولتاژ تولید می‌کنند، درحالی‌که ترمیستور بر پایه تغییر مقاومت کار می‌کند.

ترمیستور در برابر RTD (دماسنج مقاومتی):

• ترمیستورها معمولاً دقیق‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر از RTD هستند.

• RTDها از فلزات ساخته می‌شوند اما ترمیستورها از سرامیک و پلیمر.

• تنها نقطه‌ضعف ترمیستور نسبت به RTD، دامنه دمایی محدودتر آن است.

چگونه مقاومت یک ترمیستور را تست کنیم؟

برای اندازه‌گیری مقاومت یک ترمیستور مراحل زیر طی می‌شود:

1. اتصال منبع ولتاژ محدودشده (مطابق با توان مجاز قطعه).

2. استفاده از ولت‌متر برای اندازه‌گیری افت ولتاژ دو سر ترمیستور.

3. اتصال آمپرمتر به‌صورت سری برای خواندن جریان.

4. با قانون اهم می‌توان مقدار مقاومت را به‌دست آورد.

این روش ساده است و حتی افراد تازه‌کار نیز می‌توانند با آن کار کنند.

جمع‌ بندی

ترمیستورها به دلیل اندازه کوچک، حساسیت بالا، قیمت مناسب و سرعت پاسخ‌دهی سریع، در صنایع مختلف از خودرو و لوازم خانگی گرفته تا تجهیزات پزشکی و الکترونیک صنعتی کاربرد دارند. اگرچه محدودیت دمایی دارند، اما در محدوده‌ی کاری خود بسیار دقیق عمل می‌کنند و انتخابی قابل‌اعتماد به‌ویژه در نوع NTC محسوب می‌شوند. اگر قصد خرید ترمیستور دارید، انتخاب درست نوع آن (NTC یا PTC) با توجه به کاربرد بسیار مهم است. برای تهیه انواع ترمیستور می‌توانید به فروشگاه پژواک الکترونیک مراجعه کنید.