Kio estas termometro?
Kio estas termistoro?
Difino de Termistoro
Termistoro (aŭ termika rezistoro) estas difinita kiel rezistoro, kies elektra rezisto ŝanĝiĝas signife kun ŝanĝoj en la temperaturo.
Termistoroj agas kiel pasiva komponento en cirkvito. Ili estas akurata, malgranda kostega kaj robusta maniero por mezuri temperaturon.
Ankoraŭ ke termistoroj ne efektivas en ekstremaj temperaturoj, ili estas preferitaj sensoroj por multaj aplikiĝoj.
Termistoroj estas ideala kiam bezonas precizan temperaturan legon. La cirkvita simbolo por termistoro estas montrita sube:
Uzado de Termistoroj
Termistoroj havas diversajn aplikiĝojn. Ili estas vaste uzataj kiel maniero por mezuri temperaturon kiel termistora termometro en multaj malsamaj likvaĵaj kaj ĉirkaŭa aeraj medioj. Iuj el la plej komunaj uzadoj de termistoroj inkluzive:
Ciferecaj termometroj (termostatiloj)
Aŭtomobila aplikado (por mezuri oleo- kaj refrigeranta temperaturojn en aŭtoj & kamionoj)
Hejma aparatoj (kiel mikroondaj fajroj, fridujoj, kaj fornoj)
Cirkvita protektado (t.e. ŝarĝa protektado)
Reŝarĝeblaj baterioj (por certigi la ĝustan baterian temperaturon)
Por mezuri la termikan kondukadon de elektraj materialoj
Uzebla en multaj bazaj elektronikaj cirkvitoj (ekz. kiel parto de komenciga Arduino starta paketo)
Temperatura kompenso (t.e. daŭrigi reziston por kompensi efektojn kaŭzitajn pro ŝanĝoj en la temperaturo en alia parto de la cirkvito)
Uzata en wheatstone pontaj cirkvitoj
Funkciigaprincipo
La funkciigaprincipo de termistoro estas ke ĝia rezisto dependas de ĝia temperaturo. Ni povas mezuri la reziston de termistoro per ohmmetro.
Per kompreno de tio, kiel ŝanĝoj en la temperaturo afektas la reziston de termistoro, ni povas mezuri ĝian reziston por determini la temperaturon.
Kiel multe la rezisto ŝanĝiĝas dependas de la tipo de materialo uzata en la termistoro. La rilato inter la temperaturo de termistoro kaj la rezisto estas nelinia. Tipa grafikaĵo de termistoro estas montrita sube:
Se ni havis termistoron kun la supre montrita temperaturo-grafikaĵo, ni simple povus allini la reziston mezuritan per la ohmmetro kun la temperaturo indikitaj sur la grafikaĵo.
Per desegno de horizontala linio trans de la rezisto sur la y-akso, kaj desegno de vertikala linio malsupren de kie tiu horizontala linio intersekcas kun la grafikaĵo, ni do povas derivi la temperaturon de la termistoro.
Tipoj de Termistoroj
Ekzistas du tipoj de termistoroj:
Negativa Temperatura Koeficiento (NTC) Termistoro
Positiva Temperatura Koeficiento (PTC) Termistoro
NTC Termistoro
En NTC termistoro, la rezisto malpliiĝas kiam la temperaturo pliiĝas, kaj inverse. Tiu inversa rilato faras NTC termistorojn la plej komuna tipo.
La rilato inter la rezisto kaj la temperaturo en NTC termistoro regatas per la jena esprimo:
RT estas la rezisto je temperaturo T (K)
R0 estas la rezisto je temperaturo T0 (K)
T0 estas la referenca temperaturo (ordinare 25oC)
β estas konstanto, kies valoro dependas de la karakterizaĵoj de la materialo. La nominala valoro estas prenita kiel 4000.
Se la valoro de β estas alta, tiam la rezisto-temperatura rilato estos tre bona. Pli alta valoro de β signifas pli grandan variason en la rezisto por la sama pligrandiĝo en la temperaturo – do vi plibonigis la senteman (kaj do la akuratecon) de la termistoro.
El la ekvacio, ni povas determini la rezistanca temperatura koeficienton, kiu indikas la senteman de la termistoro.
Supre ni klare vidas, ke la αT havas negativan signon. Tiu negativa signo indikas la negativan rezisto-temperatura karakterizaĵon de la NTC termistoro.
Se β = 4000 K kaj T = 298 K, tiam la αT = –0.0045/oK. Tio estas multe pli alta ol la sentemo de platina RTD. Tio povos mezuri tre malgrandajn ŝanĝojn en la temperaturo.
Tamen, alternativaj formoj de forte dotitaj termistoroj nun estas disponeblaj (je alta kostumo) kiuj havas pozitivan temperaturan koeficienton.
La esprimo (1) estas tia, ke ne eblas fari linearan aproksimadon al la kurbo eĉ super malgranda temperaturo-rango, kaj do la termistoro estas definitiva ne-linia sensoro.
PTC Termistoro
PTC termistoro havas inversan rilaton inter la temperaturo kaj la rezisto. Kiam la temperaturo pliiĝas, la rezisto pliiĝas.
Kaj kiam la temperaturo malpliiĝas, la rezisto malpliiĝas. Do en PTC termistoro la temperaturo kaj la rezisto estas inverse proporciaj.
Ankoraŭ ke PTC termistoroj ne estas tiom komunaj kiel NTC termistoroj, ili ofte estas uzataj kiel formo de cirkvita protektado. Simile al la funkcio de fusiloj, PTC termistoroj povas agi kiel ŝarĝlimiga aparato.
Kiam ŝarĝo pasas tra aparato, ĝi kaŭzos iom da rezista varmigo. Se la ŝarĝo estas sufiĉe granda por generi pli da varmo ol la aparato povas perdi al siaj ĉirkaŭaĵoj, tiam la aparato varmiĝos.
En PTC termistoro, tiu varmigo ankaŭ kaŭzos, ke ĝia rezisto pliiĝos. Tio kreos mem-reinigan efekton, kiu pusi la reziston supren, do limigante la ŝarĝon. En tiu maniero, ĝi agas kiel ŝarĝlimiga aparato – protektante la cirkviton.
Karakterizaĵoj de Termistoro
La rilato reganta la karakterizaĵojn de termistoro estas donita sube kiel:
R1 = rezisto de la termistoro je absoluta temperaturo T1[oK]
R2 = rezisto de la termistoro je temperaturo T2 [oK]
β = konstanto dependanta de la materialo de la transdonilo (ekz. oscilatora transdonilo)
Ni povas vidi en la supra ekvacio, ke la rilato inter la temperaturo kaj la rezisto estas altmaniera nelinia. Norma NTC termistoro ordinare montras negativan termikan rezistanca temperaturan koeficienton de proksimume 0.05/oC.
Konstruo de Termistoro
Por fari termistoron, du aŭ pli da semikonduktantaj pulvoj faritaj el metalaj oksidoj estas miksitaj kun ligilo por formi slurryon.
Malgrandaj kapoj de tiu slurry estas formitaj super la kondukiloj. Por sekeco, ni devas meti ĝin en sinteran fornaron.
Durante tiun procezon, la slurry mallongiĝos sur la kondukiloj por fari elektran konekton.
Tiu pritraktita metala oksido estas sigelita per metado de glasa kovro ĝis ĝi. Tiu glasa kovro donas akvrezistan econ al la termistoroj – helpante plibonigi ilian stabilecon.
