Hvað er varmaleiti?

Hva er ein termistor?

Skilgreining á termistor

Termistor (eða hitaverndarhlutur) er skilgreind sem verndarhlutur sem elektrísk vandamál hans breytist mjög með breytingum á hiti.

Termistorir virka sem óvirkt efni í rás. Þeir eru nákvæmar, billigrar og öruggar leið til að mæla hita.

Þó termistorir séu ekki gagnlegir í stöðugum hitum, eru þeir valdir sensorar fyrir mörg forrit.

Termistorir eru bestir þegar nákvæm mæling á hiti er nauðsynleg. Rássymbolið fyrir termistor er sýnt hér fyrir neðan:

Notkun termistora

Termistorir hafa fjölbreytt notkun. Þeir eru almennt notaðir til að mæla hita sem termistorhitamælir í ýmsum líkvæðum og loftumhverfum. Eftirfarandi eru nokkrar algengustu notkunarformi termistora:

• Digtal hitamælir (hitastjórar)

• Fjarstjórnunarrannsóknir (til að mæla olíu og kylifrumavarmi í bílum og þrælastækum)

• Heimilisgerðir (líkt og miklarvarmar, kjalar og ofnar)

• Rásvernd (t.d. hraðaflæðavernd)

• Endurnýjanleg rafras (til að tryggja réttan hita í rafrasnum)

• Til að mæla hitaleiðslu af elektrískum efnum

• Nyttu í mörgum grunnlegum rásarskipulagum (t.d. sem hluti af byrju Arduino upphafssetti)

• Hitamæling (t.d. halda viðstandan til að kompensera fyrir áhrif breytinga á hiti í öðru hluta rásarinnar)

• Notaðir í Wheatstone brúgar rásar

Starfsregla

Starfsreglan termistora er að viðstandan hans fer eftir hita. Við getum mælt viðstandan termistorar með ohmmetre.

Með því að skilja hvernig hitabreytingar árekstur viðstandan termistorar, getum við mælt viðstandan til að ákveða hita.

Hversu mikið viðstandan breytist fer eftir hvaða efni er notað í termistorinum. Samhengið milli termistorarits og viðstandans er ólínulegt. Venjuleg graf fyrir termistor er sýnd hér fyrir neðan:

Ef við höfum termistor með ofangreindu hitagraf, væri einfalt að stilla viðstandan sem mæld var með ohmmetre saman við hita sem merkt er á graf.

Með því að draga lárétt línu frá viðstandan y-ásins, og draga lóðrétt línu niður frá því stað sem lárétt línan sker graf, getum við því leidd hita termistorar.

Gerðir termistora

Það eru tvær gerðir termistora:

• Neikvæð hitakvóta (NTC) termistor

• Jákvæð hitakvóta (PTC) termistor

NTC termistor

Í NTC termistori lækkar viðstandan eftir því sem hitinn stækkar, og öfugt. Þessi andhverfa munur gerir NTC termistora mestu gerðina.

Samhengið milli viðstandans og hits í NTC termistori styrt er eftir eftirtöku formúlu:

• RT er viðstandan við hita T (K)

• R0 er viðstandan við hita T0 (K)

• T0 er viðmiðunartempur (vanalega 25oC)

• β er fasti, gildi hans fer eftir eiginleikum efnsins. Venjulegt gildi er 4000.

Ef gildi β er hátt, þá mun samhengið milli viðstandans og hits vera mjög góð. Hærra gildi β merkir hærra breytingu í viðstandan fyrir sama stígingu í hiti – svo hefurðu aukat stöksemd (og þar með nákvæmni) termistorar.

Frá formúlunni getum við ákveðið hitakvótaviðstandann, sem bendir á stöksemd termistorar.

Hér fyrir ofan sjáum við skarpt að αT hefur neikvæða merki. Þetta neikvæða merki bendir á neikvæða viðstandan-hitakvótu efnissanna NTC termistorar.

Ef β = 4000 K og T = 298 K, þá er αT = –0.0045/oK. Þetta er mikið hærra en stöksemd platin RTD. Þetta myndi vera hægt að mæla mjög litlar breytingar á hiti.

En nú eru aðrar gerðir af hæktilega dreiftum termistorum fyrir hendi (með hágildi) sem hafa jákvæða hitakvótu.

Formúlan (1) er slík að ekki er hægt að gera línulega nálgun á ferlinum jafnvel yfir litla hitasvið, og þar af leiðandi er termistorinn mjög ólínulegur sensor.

PTC termistor

PTC termistor hefur andhverfan mun á milli hits og viðstandans. Þegar hitinn stækkar, stækkar viðstandan.

Og þegar hitinn lækkar, lækkar viðstandan. Svo í PTC termistori eru hiti og viðstandan andhverfundarlegir.

Þó PTC termistorir séu ekki eins algengir sem NTC termistorir, eru þeir oft notaðir sem gerð af rásvernd. Líkt og virkni fúsa, geta PTC termistorir virkað sem straumtakmarkandi tæki.

Þegar straum fer í gegnum tæki mun hann orsaka smá viðstandanahitun. Ef straumurinn er nógu stór til að framleiða meira hita en tækið getur losað í umhverfinu, þá hitast tækið.

Í PTC termistori mun þessi hitun líka orsaka aukningu í viðstandan. Þetta skapar sjálfstæða virkni sem dregur viðstandan upp, svo takmarkar strauminn. Með þessari aðferð, virkar hann sem straumtakmarkandi tæki – verndar rásina.

Efnisskilyrði termistora

Samhengið sem stýrir efnisskilyrdum termistorar er gefið hér fyrir neðan:

• R1 = viðstandan termistorar við alvöruhitann T1[^oK]

• R2 = viðstandan termistorar við hitann T2 [^oK]

• β = fasti sem fer eftir efni transducer (t.d. oscillator transducer)

Við sjáum að ofan að samhengið milli hits og viðstandans er mjög ólínulegt. Venjulegur NTC termistor sýnir venjulega neikvæða hitakvótu á viðstandan um 0.05/^oC.

Bygging termistora

Til að búa til termistor, eru tvær eða fleiri silfurþvötur sem gertar eru af metalleittum blandaðar með bindara til að mynda slurry.

Smá dröpur af þessu slurry eru formuð yfir ledar. Til þess að hreinsa, þurfum við að setja það í sinteringofn.

Á meðan þessum ferli fer slurry minnka sig á ledana til að gera elektrísk tenging.

Þessi úrvinnslaða metalleit er seald með að setja glasúr á það. Þessi glasúr gefur vatnsheldur eiginleika termistorum – hjálpar að bæta stöðugleikanum.