ترموستور: تعریف، کاربردها و نحوه عملکرد آن

تيرمیستور چیست؟

یک تیرمیستور (یا مقاومت حرارتی) به عنوان نوعی از مقاومت تعریف می‌شود که مقاومت الکتریکی آن با تغییرات دما متغیر است. هرچند که مقاومت تمام مقاومت‌ها با دما کمی تغییر می‌کند، اما تیرمیستور به تغییرات دما بسیار حساس است.

تیرمیستورها به عنوان یک مولفه غیرفعال در مدار عمل می‌کنند. آنها روشی دقیق، ارزان و قوی برای اندازه‌گیری دما هستند.

اگرچه تیرمیستورها در دماهای بسیار گرم یا سرد خوب عمل نمی‌کنند، اما آنها حسگر انتخابی برای بسیاری از کاربردهای مختلف هستند.

تیرمیستورها زمانی مناسب هستند که نیاز به خواندن دقیق دما وجود دارد. نماد مداری تیرمیستور به شرح زیر است:

کاربردهای تیرمیستور

تیرمیستورها کاربردهای متنوعی دارند. آنها به طور گسترده برای اندازه‌گیری دما به عنوان ترمومتر تیرمیستور در محیط‌های مایع و هوای محیطی مختلف استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای رایج تیرمیستورها عبارتند از:

• ترمومترهای دیجیتال (ترموستات‌ها)

• کاربردهای خودرو (برای اندازه‌گیری دمای روغن و سیال خنک‌کننده در ماشین‌ها و کامیون‌ها)

• وسایل خانگی (مانند میکروویو، یخچال‌ها و فرها)

• حفاظت مدار (به عنوان مثال، محافظت در برابر سرشاری)

• باتری‌های شارژپذیر (برای اطمینان از حفظ دمای صحیح باتری)

• برای اندازه‌گیری هرسایی حرارتی مواد الکتریکی

• مورد استفاده در بسیاری از مدارهای الکترونیکی پایه (به عنوان مثال، بخشی از یک کیت آغازین Arduino مبتدی)

• تعویض دما (یعنی حفظ مقاومت برای جبران اثرات ناشی از تغییرات دما در بخش دیگری از مدار)

• استفاده در مدارهای پل ویتستون

چگونه تیرمیستور کار می‌کند؟

اصل کار تیرمیستور این است که مقاومت آن به دما بستگی دارد. می‌توانیم مقاومت تیرمیستور را با استفاده از اهم‌سنج اندازه‌گیری کنیم.

اگر رابطه دقیق بین تغییرات دما و مقاومت تیرمیستور را بدانیم، با اندازه‌گیری مقاومت تیرمیستور می‌توانیم دمای آن را تعیین کنیم.

چقدر مقاومت تغییر می‌کند بستگی به نوع ماده استفاده شده در تیرمیستور دارد. رابطه بین دمای تیرمیستور و مقاومت آن غیرخطی است. نمودار معمولی تیرمیستور به شرح زیر است:

اگر تیرمیستوری با این نمودار دمایی داشته باشیم، می‌توانیم مقاومت اندازه‌گیری شده توسط اهم‌سنج را با دمای نشان داده شده در نمودار هم‌خط کنیم.

با کشیدن خط افقی از مقاومت روی محور y و خط عمودی از نقطه‌ای که خط افقی با نمودار تقاطع می‌کند، می‌توانیم دمای تیرمیستور را بدست آوریم.

نوع‌های تیرمیستور

دو نوع تیرمیستور وجود دارد:

• تیرمیستور با ضریب دمایی منفی (NTC)

• تیرمیستور با ضریب دمایی مثبت (PTC)

تیرمیستور NTC

در تیرمیستور NTC، وقتی دما افزایش می‌یابد، مقاومت کاهش می‌یابد. و وقتی دما کاهش می‌یابد، مقاومت افزایش می‌یابد. بنابراین در تیرمیستور NTC، دما و مقاومت به صورت معکوس تناسب دارند. این‌ها مشهورترین نوع تیرمیستور هستند.

رابطه بین مقاومت و دما در تیرمیستور NTC توسط عبارت زیر حکمفرما است:

که در آن:

• RT مقاومت در دمای T (K) است

• R0 مقاومت در دمای T0 (K) است

• T0 دمای مرجع (معمولاً 25oC) است

• پاداش