Ano ang Thermistor?

Ano ang Thermistor?

Pangungusap 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 circuit. Ito ay isang tumpak, mura, at matibay na paraan upang sukatin ang temperatura.

Bagama't hindi mabisa ang mga thermistors sa ekstremong temperatura, ito ay pinili bilang sensor para sa maraming aplikasyon.

Sinasadya ang mga thermistors kapag kailangan ng tumpak na pagbasa ng temperatura. Ang simbolo ng circuit para sa thermistor ay ipinapakita sa ibaba:

Mga Gamit ng Thermistors

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

• Digital na termometro (thermostats)

• Aplikasyon sa automotive (upang sukatin ang temperatura ng langis at coolant sa sasakyan & truk)

• Kagamitan sa bahay (tulad ng microwave, ref, at oven)

• Proteksyon sa circuit (halimbawa, surge protection)

• Maaring i-recharge na mga battery (upang tiyakin ang tama na temperatura ng battery)

• Upang sukatin ang thermal conductivity ng mga electrical materials

• Malaking tulong sa maraming basic electronic circuits (halimbawa, bilang bahagi ng beginner Arduino starter kit)

• Temperature compensation (i.e. panatilihin ang resistance upang makompensahin ang epekto dahil sa pagbabago ng temperatura sa ibang bahagi ng circuit)

• Ginagamit sa wheatstone bridge circuits

Prinsipyong Paggana

Ang prinsipyong paggana ng isang thermistor ay ang resistance nito ay depende sa temperatura nito. 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 thermistor, maaari nating sukatin ang resistance nito upang matukoy ang temperatura.

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

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

Sa pamamagitan ng pagguhit ng horizontal na linya mula sa resistance sa y-axis, at pagguhit ng vertical na linya pababa mula sa lugar kung saan ang horizontal na linya ay sumalubob sa graph, maaari nating deribin 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 NTC thermistor, ang resistance ay bumababa habang tumataas ang temperatura, at vice versa. Ang inverse na relasyon na ito ay nagbibigay-daan sa NTC thermistors na maging pinakakaraniwang uri.

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

• RT ang resistance sa temperatura T (K)

• R0 ang resistance sa temperatura T0 (K)

• T0 ang reference temperature (karaniwan 25oC)

• β ay isang constant, ang halaga nito ay depende sa characteristics ng materyal. Ang nominal na halaga ay 4000.

Kung mataas ang halaga ng β, maganda ang resistor–temperature relationship. Ang mas mataas na halaga ng β ay nagbibigay ng mas mataas na variation sa resistance para sa parehong pagtaas ng temperatura – kaya nababawasan ang sensitivity (at 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. Mas mataas ito kaysa sa sensitivity ng platinum RTD. Ito ay maaaring sukatin ang napakaliit na pagbabago sa temperatura.

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

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

PTC Thermistor

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

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

Bagama't hindi mabihag ang PTC thermistors kaysa sa NTC thermistors, madalas itong 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 PTC thermistor, ang pag-init na ito ay magdudulot ng pagtaas ng resistance nito. Ito ay naglalakas ng self-reinforcing effect na nagpapataas ng resistance, kaya limitado ang current. Sa paraang ito, ito ay gumagana bilang isang current limiting device – protektado ang circuit.

Mga Katangian ng Thermistor

Ang relasyon na pinamamahalaan ng mga katangian ng thermistor ay ipinapakita sa ibaba:

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

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

• β = constant depende sa materyal ng transducer (halimbawa, isang oscillator transducer)

Makikita natin sa equation sa itaas na ang relasyon sa pagitan ng temperatura at resistance ay highly nonlinear. Ang standard NTC thermistor karaniwang may negative thermal resistance temperature coefficient na humigit-kumulang 0.05/^oC.

Konstruksyon ng Thermistor

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

Small 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 susunod sa lead wires upang makabuo ng electrical connection.

Ang processed 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.