Unsa ang Thermistor?

Ano ang Thermistor?

Pahayag ng Thermistor

Ang thermistor (o thermal resistor) ay inilalarawan bilang isang resistor na may electrical resistance na malaking nagbabago depende sa pagbabago ng temperatura.

Ang mga thermistors ay gumagana bilang isang passive component sa isang circuit. Sila ay isang mahalagang, murang, at matibay na paraan upang sukatin ang temperatura.

Bagama't hindi maaaring gamitin ang mga thermistors sa mga ekstremong temperatura, sila ay pinili bilang mga sensor para sa maraming aplikasyon.

Ang mga thermistors ay ideal kapag kinakailangan ng isang tumpak na pagsukat ng temperatura. Ang circuit symbol para sa isang thermistor ay ipinapakita sa ibaba:

Mga Gamit ng Thermistors

Ang mga thermistors ay may maraming aplikasyon. Ginagamit sila bilang isang paraan upang sukatin ang temperatura bilang isang thermistor thermometer sa maraming iba't ibang liquid at ambient air na kapaligiran. Ang ilan sa mga pinaka karaniwang gamit ng thermistors ay kinabibilangan ng:

• Digital thermometers (thermostats)

• Automotive applications (upang sukatin ang oil at coolant temperatures sa mga sasakyan & truck)

• Household appliances (tulad ng microwave, fridge, at oven)

• Circuit protection (i.e. surge protection)

• Rechargeable batteries (para siguruhin na nai-maintain ang tamang battery temperature)

• Upang sukatin ang thermal conductivity ng mga electrical materials

• Useful sa maraming basic electronic circuits (e.g. bilang bahagi ng beginner Arduino starter kit)

• Temperature compensation (i.e. maintain resistance upang kompensahan ang epekto dulot ng pagbabago ng temperatura sa ibang bahagi ng circuit)

• Ginagamit sa wheatstone bridge circuits

Prinsipyong Paggana

Ang prinsipyong paggana ng isang thermistor ay ang kanyang resistance ay depende sa kanyang temperatura. Maaari nating sukatin ang resistance ng isang thermistor gamit ang ohmmeter.

Sa pamamagitan ng pag-unawa kung paano nakakaapekto ang pagbabago ng temperatura sa resistance ng isang thermistor, maaari nating sukatin ang kanyang resistance upang matukoy ang temperatura.

Kung gaano karami ang pagbabago ng resistance ay depende sa uri ng materyales na ginamit sa thermistor. Ang relasyon sa pagitan ng temperatura at resistance ng isang thermistor ay non-linear. Isang typical thermistor graph ay ipinapakita sa ibaba:

Kung mayroon tayo isang thermistor na may itong temperature graph, maaari nating linawin ang resistance na sukat ng ohmmeter sa temperatura na ipinapakita sa graph.

Sa pamamagitan ng pagguhit ng horizontal line mula sa resistance sa y-axis, at pagguhit ng vertical line pababa mula sa punto kung saan ang horizontal line ay nagsalubong sa graph, maaari nating matukoy ang temperatura ng thermistor.

Mga Uri ng Thermistor

Mayroong dalawang uri ng thermistors:

• Negative Temperature Coefficient (NTC) Thermistor

• Positive Temperature Coefficient (PTC) Thermistor

NTC Thermistor

Sa isang NTC thermistor, ang resistance ay bumababa habang tumaas ang temperatura, at vice versa. Ang inverse relationship na ito ay nagbibigay ng NTC thermistors bilang pinakakaraniwan na tipo.

Ang relasyon sa pagitan ng resistance at temperatura sa isang NTC thermistor ay pinamumunuan ng sumusunod na expression:

• RT is the resistance at temperature T (K)

• R0 is the resistance at temperature T0 (K)

• T0 is the reference temperature (normally 25oC)

• β is a constant, its value is dependent on the characteristics of the material. The nominal value is taken as 4000.

Kung mataas ang halaga ng β, ang resistor–temperature relationship ay magiging napakaganda. Ang mas mataas na halaga ng β ay nangangahulugan ng mas mataas na pagbabago sa resistance para sa parehong pagtaas ng temperatura – kaya mayroon kang mas mataas na sensitivity (at kaya accuracy) ng thermistor.

Mula sa equation, maaari nating matukoy ang resistance temperature coefficient, na nagpapahiwatig ng sensitivity ng thermistor.

Sa itaas, makikita natin na ang αT ay may negative sign. Ang negative sign na ito ay nagpapahiwatig ng negative resistance-temperature characteristics ng NTC thermistor.

Kung β = 4000 K at T = 298 K, ang αT = –0.0045/oK. Ito ay mas mataas kaysa sa sensitivity ng platinum RTD. Ito ay makakapagsukat ng napakaliit na pagbabago sa temperatura.

Gayunpaman, alternative forms ng heavily doped thermistors ay kasalukuyang available (sa mataas na gastos) na may positive temperature co-efficient.

Ang expression (1) ay ganyan na hindi posible na gawin ang linear approximation sa curve kahit sa maliit na temperature range, at kaya ang thermistors ay talagang non-linear sensor.

PTC Thermistor

Ang PTC thermistor ay may reverse relationship sa pagitan ng temperatura at resistance. Kapag tumaas ang temperatura, tumaas din ang resistance.

At kapag bumaba ang temperatura, bumaba rin ang resistance. Kaya sa isang PTC thermistor, ang temperatura at resistance ay inversely proportional.

Bagama't hindi kasing karaniwan ang PTC thermistors kumpara sa NTC thermistors, madalas silang ginagamit bilang isang form ng circuit protection. Tulad ng function ng fuses, ang PTC thermistors ay maaaring gumana bilang current-limiting device.

Kapag lumipas ang current sa isang device, ito ay magdudulot ng kaunting resistive heating. Kung sapat ang current upang makagawa ng mas maraming heat kaysa sa device na maaaring mawala sa kanyang paligid, ang device ay magiging mainit.

Sa isang PTC thermistor, ang pag-init na ito ay magdudulot din ng pagtaas ng resistance nito. Nagreresulta ito ng self-reinforcing effect na nagpapataas ng resistance, kaya limitado ang current. Sa ganitong paraan, ito ay gumagana bilang isang current limiting device – protektado ang circuit.

Mga Katangian ng Thermistor

Ang relasyon na nagpapamahala sa mga katangian ng isang thermistor ay ipinapakita sa ibaba bilang:

• R1 = resistance ng thermistor sa absolute temperature T1[^oK]

• R2 = resistance ng thermistor sa temperature T2 [^oK]

• β = constant depende sa materyal ng transducer (e.g. an oscillator transducer)

Makikita natin sa equation na ang relasyon sa pagitan ng temperatura at resistance ay highly nonlinear. Ang standard NTC thermistor usually exhibits a negative thermal resistance temperature coefficient of about 0.05/^oC.

Paggawa ng Thermistor

Para makagawa ng thermistor, dalawa o higit pang semiconductor powders na gawa ng metallic oxides ay hinahalo sa isang binder upang makabuo ng slurry.

Maliit na drops ng slurry na ito ay binubuo sa lead wires. Para sa drying purposes, kailangan nating ilagay ito sa sintering furnace.

Sa prosesong ito, ang slurry ay magsusumpit sa lead wires upang makabuo ng electrical connection.

Ang prosesong metallic oxide ay sealed sa pamamagitan ng paglagay ng glass coating. Ang glass coating na ito ay nagbibigay ng waterproof property sa thermistors – tumutulong upang mapabuti ang kanilang stability.

May iba't ibang hugis at laki ng thermistors na available sa merkado. Ang mas maliit na thermistors ay sa anyo ng beads na may diameter mula 0.15 millimeters hanggang 1.5 millimeters.