المقاوم الحراري: التعريف والأستخدامات وكيفية عملها
ما هو الثيرميستور
الثيرميستور (أو المقاوم الحراري) يُعرّف بأنه نوع من المقاومات يكون مقاومته الكهربائية تعتمد على درجة الحرارة. رغم أن مقاومة جميع المقاومات تتغير قليلاً مع درجة الحرارة، فإن الثيرميستور حساس بشكل خاص لتغييرات درجة الحرارة.
يعمل الثيرميستور كعنصر سلبي في الدائرة. إنه طريقة دقيقة ورخيصة وقوية لقياس درجة الحرارة.
رغم أن الثيرميستور لا يعمل بشكل جيد في درجات الحرارة الشديدة السخونة أو البرودة، إلا أنه الخيار الأمثل لكثير من التطبيقات المختلفة.
الثيرميستور مثالي عندما تكون القراءة الدقيقة لدرجة الحرارة مطلوبة. رمز الدائرة للثيرميستور موضح أدناه:
تطبيقات الثيرميستور
للثيرميستور العديد من التطبيقات. يتم استخدامها على نطاق واسع كطريقة لقياس درجة الحرارة كтермометр в العديد من البيئات السائلة والهواء المحيط. بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للثيرميستور تشمل:
الأجهزة الرقمية لقياس الحرارة (الترموستات)
تطبيقات السيارات (لقياس درجات حرارة الزيت والمبرد في السيارات والحافلات)
أجهزة منزلية (مثل أفران الميكروويف والثلاجات والأفران)
حماية الدائرة (مثل حماية من التيار الزائد)
بطاريات قابلة لإعادة الشحن (لضمان الحفاظ على درجة حرارة البطارية المناسبة)
قياس الموصلية الحرارية للمواد الكهربائية
مفيد في العديد من الدوائر الإلكترونية الأساسية (مثل كجزء من مجموعة Arduino للمبتدئين)
تعويض درجة الحرارة (أي الحفاظ على المقاومة لتعويض الآثار الناجمة عن تغييرات درجة الحرارة في جزء آخر من الدائرة)
استخدامها في دوائر الجسر الواتسوني
كيف يعمل الثيرميستور
مبدأ عمل الثيرميستور هو أن مقاومته تعتمد على درجة الحرارة. يمكننا قياس مقاومة الثيرميستور باستخدام أوميتر.
إذا عرفنا العلاقة الدقيقة بين كيفية تأثير تغييرات درجة الحرارة على مقاومة الثيرميستور - فعن طريق قياس مقاومة الثيرميستور يمكننا استنتاج درجة حرارته.
كم تتأثر المقاومة يعتمد على نوع المادة المستخدمة في الثيرميستور. العلاقة بين درجة حرارة الثيرميستور ومقاومته غير خطية. يتم إظهار الرسم البياني النموذجي للثيرميستور أدناه:
إذا كان لدينا ثيرميستور برسم بياني لدرجة الحرارة أعلاه، يمكننا ببساطة تطابق مقاومة الثيرميستور المقاسة بواسطة الأوميتر مع درجة الحرارة المعروضة على الرسم البياني.
من خلال رسم خط أفقي عبر المقاومة على المحور y، ورسم خط عمودي من حيث يتقاطع هذا الخط الأفقي مع الرسم البياني، يمكننا بالتالي استنتاج درجة حرارة الثيرميستور.
أنواع الثيرميستور
هناك نوعان من الثيرميستور:
ثيرميستور ذات معامل درجة حرارة سالب (NTC)
ثيرميستور ذات معامل درجة حرارة موجب (PTC)
ثيرميستور NTC
في الثيرميستور NTC، عندما تزيد درجة الحرارة، تنخفض المقاومة. وعندما تنخفض درجة الحرارة، تزداد المقاومة. وبالتالي، في الثيرميستور NTC تكون درجة الحرارة والمقاومة عكسية التناسب. هذه هي النوع الأكثر شيوعًا من الثيرميستور.
تتحكم العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة في الثيرميستور NTC بالتعبير التالي:
حيث:
RT هي المقاومة عند درجة حرارة T (K)
R0 هي المقاومة عند درجة حرارة T0 (K)
T0 هي درجة الحرارة المرجعية (عادة 25oC)
β هو ثابت، قيمته تعتمد على خصائص المادة. القيمة الاسمية هي 4000.
إذا كانت قيمة β عالية، فسيكون العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة جيدة. قيمة β أعلى تعني تباين أكبر في المقاومة لنفس الارتفاع في درجة الحرارة - وبالتالي يكون لديك حساسية أعلى (وبالتالي دقة أعلى) للثيرميستور.
من التعبير (1)، يمكننا الحصول على معامل درجة الحرارة للمقاومة. هذا ليس سوى التعبير عن حساسية الثيرميستور.
