Termistori: Määritelmä käyttötarkoitukset ja toimintaperiaate

Mikä on termistori

Termistori (tai lämpövastus) määritellään vastuksena, jonka sähköinen vastus vaihtelee lämpötilan muutosten mukaan. Vaikka kaikkien vastusten vastus vaihtelee hieman lämpötilan mukaan, termistori on erityisen herkkä lämpötilan muutoksille.

Termistorit toimivat passiivisina komponentteina piirissä. Ne ovat tarkkoja, edullisia ja kestäviä lämpötilan mittaukseen käytettyjä laitteita.

Vaikka termistorit eivät toimi hyvin äärimmäisessä kylmyydessä tai kuumaussa, ne ovat valinta monissa eri sovelluksissa.

Termistorit ovat ideaaleja, kun tarvitaan tarkka lämpötilaluku. Termistorin piirsymboli on seuraava:

Termistorien käyttötarkoitukset

Termistorilla on monia sovelluksia. Niitä käytetään laajasti lämpötilan mitattavana termistorithermometrillä monissa erilaisissa nestemäisissä ja ympäröivässä ilmakehässä. Joitakin yleisimmistä termistorien käyttötarkoituksista ovat:

• Digitaaliset lämpömittarit (lämpötilaregulaattorit)

• Automaattiset sovellukset (öljyn ja jäähdytysveden lämpötilan mittaamiseksi autoissa ja kuorma-autossa)

• Kotitaloustarvikkeet (kuten mikroaivot, jääkaapit ja uunit)

• Piirisuojat (esim. kulkuvarausuojat)

• Latautuvat akut (varmistaa oikean akun lämpötilan ylläpitämisen)

• Sähköisten materiaalien lämmönjohtavuuden mittaaminen

• Hyödyllisiä monissa peruspiireissä (esim. osana aloittelijan Arduino-starter kit:iä)

• Lämpötilakompensaatio (eli vastuksen ylläpitäminen kompensoimaan toisen osan piirissä lämpötilan muutoksiin johtuvia vaikutuksia)

• Wheatstone-silta-piireissä käytetty

Miten termistori toimii

Termistorin toimintaperiaate on, että sen vastus riippuu sen lämpötilasta. Voimme mitata termistorin vastusta ohmmetrillä.

Jos tiedämme tarkan suhteen, jolla lämpötilan muutokset vaikuttavat termistorin vastuksen, voimme mitaten termistorin vastusta johtaa sen lämpötilaksi.

Kuinka paljon vastus muuttuu, riippuu termistorin materiaalista. Suhtautumisvälinen suhde termistorin lämpötilaan ja vastukseen on epälineaarinen. Tyypillinen termistorikaavio on seuraava:

Jos meillä olisi termistori, jolla on yllä mainittu lämpötilakaavio, voimme yksinkertaisesti vierekkäistää ohmmetrilla mitatun vastuksen kaaviosta näkyvän lämpötilan kanssa.

Piirtämällä vaakasuora viiva vastuksen kohdalta y-akselilta ja pystysuora viiva siitä kohdalta, jossa tämä vaakasuora viiva leikkaa kaavion, voimme siis johtaa termistorin lämpötilan.

Termistorityypit

On kaksi termistorityyppiä:

• Negatiivinen lämpötilakerroin (NTC) termistori

• Positiivinen lämpötilakerroin (PTC) termistori

NTC-termistori

NTC-termistorissa, kun lämpötila nousee, vastus laskee. Ja kun lämpötila laskee, vastus kasvaa. Siksi NTC-termistorissa lämpötila ja vastus ovat käänteisesti verrannollisia. Nämä ovat yleisimpiä termistorityyppejä.

NTC-termistorin vastuksen ja lämpötilan välinen suhde on hallittu seuraavan lausekkeen avulla:

Jossa:

• RT on vastus lämpötilassa T (K)

• R0 on vastus lämpötilassa T0 (K)

• T0 on viitelämpötila (yleensä 25oC)

• β on vakio, jonka arvo riippuu materiaalin ominaisuuksista. Nominaalinen arvo otetaan 4000.

Jos β:n arvo on korkea, vastus–lämpötilasuhteella on hyvä suhde. Korkeampi β:n arvo tarkoittaa suurempaa vastuksen vaihtelua samalla lämpötilan nousulla – siksi olet lisännyt termistorin herkkyyden (ja siten tarkkuuden).