Nini ni Thermistor?

Ni wapi Thermistor?

Maana ya Thermistor

Thermistor (au resistor wa joto) unatumika kama resistor ambao upinzani wake wa mawimbi una badilika sana kutokana na mabadiliko ya joto.

Thermistors huchukua nafasi kama vifaa vinavyovumilia katika mzunguko. Wanahudumu kama njia ya uhakika, rahisi na imara ya kupimia joto.

Hata hivyo thermistors hawawezi kufanya kazi vizuri katika majukumu ya joto kwa wingi, lakini wanapendeleka kama sensors kwa sambamba ya matumizi.

Thermistors ni vyema wakati unahitaji kupima joto kwa ufanisi. Symbol ya mzunguko wa thermistor inapatikana chini:

Matumizi ya Thermistors

Thermistors yana maana mengi. Yana tumika sana kama njia ya kupima joto kama thermometer ya thermistor katika mazingira mbalimbali ya maji na hewa. Baadhi ya matumizi ya kawaida za thermistors ni:

• Digital thermometers (thermostats)

• Matumizi ya magari (kupima joto la mafuta na coolant katika magari & mikubwa)

• Vifaa vya nyumbani (kama microwaves, fridges, na ovens)

• Ulinzi wa mzunguko (i.e. surge protection)

• Bateri zinazopatikana tena (kutahidi kwamba bateri ina joto sahihi)

• Kupima ujanja ya mawimbi ya viundambo vya umeme

• Yanayotumika katika mzunguko mpya ya electronics (e.g. kama sehemu ya Arduino starter kit)

• Temperature compensation (i.e. maintain resistance to compensate for effects caused by changes in temperature in another part of the circuit)

• Yanayotumika katika wheatstone bridge circuits

Mfano wa Kazi

Mfano wa kazi wa thermistor ni kuwa upinzani wake unategemea joto lake. Tunaweza kupima upinzani wa thermistor kwa kutumia ohmmeter.

Kwa kuelewa jinsi mabadiliko ya joto yanavyosababisha mabadiliko ya upinzani wa thermistor, tunaweza kupima upinzani wake ili kudhibiti joto.

Jinsi upinzani unavyobadilika hutegemea aina ya viundambo vilivyotumiwa katika thermistor. Uhusiano kati ya joto na upinzani wa thermistor si wa mstari. Graphi ya thermistor kamili inapatikana chini:

Ikiwa tuliwa na thermistor wenye graphi ya joto yenye juu, tunaweza kulingana na upinzani uliyopimwa na ohmmeter na joto lililoonyeshwa kwenye graphi.

Kwa kusimamia mstari wa pande ya upinzani kwenye y-axis, na kusimamia mstari wa pembeni kutoka pale mstari wa pande unavyokuwa na mkutano na graphi, tunaweza kutatua joto la thermistor.

Aina za Thermistors

Kuna aina mbili za thermistors:

• Negative Temperature Coefficient (NTC) Thermistor

• Positive Temperature Coefficient (PTC) Thermistor

NTC Thermistor

Katika NTC thermistor, upinzani unapungua kama joto kinazidi, na pia. Hii uhusiano wa kinyume unafanya NTC thermistors kuwa aina ya kawaida zaidi.

Uhusiano kati ya upinzani na joto katika NTC thermistor unahusishwa kwa maneno ifuatayo:

• RT ni upinzani wa joto T (K)

• R0 ni upinzani wa joto T0 (K)

• T0 ni joto la reference (safi 25oC)

• β ni constant, thamani yake inategemea viundambo vilivyotumiwa. Thamani nominal inachukua 4000.

Ikiwa thamani ya β ni juu, basi uhusiano wa resistor–joto utakuwa mzuri. Thamani ya juu ya β inamaanisha mabadiliko makubwa ya upinzani kwa ongezeko la joto – hivyo unajenga usahihi (na hivyo ukweli) wa thermistor.

Kutokana na equation, tunaweza kutatua upinzani coefficient wa joto, ambayo inaelezea sensitivity ya thermistor.

Chini tunaweza kuona kuwa αT ana ishara hasi. Ishara hii inaelezea negative resistance-temperature characteristics ya NTC thermistor.

Ikiwa β = 4000 K na T = 298 K, basi αT = –0.0045/oK. Hii ni juu kuliko sensitivity ya platinum RTD. Hii itaweza kupima mabadiliko madogo sana ya joto.

Hata hivyo, aina mbalimbali za thermistors zinazopewa kwa kutosha (kwa gharama juu) zinapatikana zinazoeleweka positive temperature co-efficient.

Expression (1) ni hivyo kuhusu kutozama kufanya linear approximation kwa curve kwenye temperature range mdogo tu, na hivyo thermistors ni very definitely non-linear sensor.

PTC Thermistor

PTC thermistor una uhusiano wa kinyume kati ya joto na upinzani. Waktu joto kinazidi, upinzani huchanganyikiwa.

Na wakati joto kinapungua, upinzani huchanganyikiwa. Hivyo kwenye PTC thermistor, joto na upinzani huwa inversely proportional.

Hata hivyo PTC thermistors hawawezi kuwa kama NTC thermistors, wanapendeleka kama aina ya circuit protection. Karibu na fanya ya fuses, PTC thermistors zinaweza kufanya kazi kama current-limiting device.

Wakati current inapita kwenye vifaa, itasababisha heat kidogo. Ikiwa current ina wingi kusababisha heat zaidi ya vifaa kunaweza kupoteza kwenye mazingira, basi vifaa yanazidi joto.

Katika PTC thermistor, heating hii itasababisha upinzani wake kuzidi. Hii huunda self-reinforcing effect ambayo hutumia upinzani kwenye juu, hivyo kukabiliana na current. Hivyo, itafanya kazi kama current limiting device – kuhifadhi mzunguko.

Sifa za Thermistor

Uhusiano unachohusisha sifa za thermistor unapatikana chini:

• R1 = upinzani wa thermistor kwenye joto moja T1[^oK]

• R2 = upinzani wa thermistor kwenye joto T2 [^oK]

• β = constant depending upon the material of the transducer (e.g. an oscillator transducer)

Tunaweza kuona katika equation zaidi kwamba uhusiano kati ya joto na upinzani ni highly nonlinear. NTC thermistor wa standard mara nyingi anaheshimu negative thermal resistance temperature coefficient wa about 0.05/^oC.

Utengenezaji wa Thermistor

Kutengeneza thermistor, vitongo vya semi-conductor vitaofanyika kutumia metallic oxides vinavyojumuishwa na binder ili kutengeneza slurry.

Vitongo vidogo vya slurry hivi vinavyofanyika kwenye lead wires. Kwa ajili ya drying, tunapaswa kuweka katika sintering furnace.

Katika hatua hii, slurry itapungua kwenye lead wires ili kutengeneza electrical connection.

Metallic oxide hii iliyotengenezwa imefungwa kwa kutumia glass coating. Glass coating hii inatoa waterproof property kwa thermistors – inaongeza stability yao.

Kuna aina tofauti na saizi tofauti za thermistors zinazopatikana katika soko. Thermistors ndogo zinapatikana