תרמיסטור: הגדרה, שימושים והפועלים שלהם

מהו תרמיסטור

תרמיסטור (או נגד תרמי) מוגדר כסוג של נגד שנגדו החשמלי משתנה עם שינויים בטמפרטורה. אם כי כל הנגדים מתנדים מעט עם הטמפרטורה, תרמיסטור הוא רגיש במיוחד לשינויים בטמפרטורה.

תרמיסטורים פועלים כרכיב פסיבי במעגל. הם דרך מדוייקת, זולה ועמידה למדוד טמפרטורה.

למרות שתרמיסטורים אינם עובדים טוב בטמפרטורות קיצוניות מאוד, הם חיישן המועדף עבור מגוון רחב של יישומים.

תרמיסטורים אידיאליים כאשר נדרש קריאה מדוייקת של הטמפרטורה. סמל המעגל עבור תרמיסטור מוצג להלן:

שימושים בתרמיסטורים

לתרמיסטורים יש מגוון רחב של יישומים. הם נמצאים בשימוש נרחב כדרך למדוד טמפרטורה כמד טמפרטורה תרמיסטרי במגוון רחב של סביבות נוזלים ואוויר סביבתי. חלק מהשימושים הנפוצים ביותר בתרמיסטורים כוללים:

• מד טמפרטורה דיגיטלי (טסטטים)

• יישומים אוטומוביליים (כדי למדוד את טמפרטורת השמן והנוזל הירוק במכוניות ומשאיות)

• מכשירי בית (כמו מיקרוגל, מקררים ותנורים)

• הגנה על מעגל (כלומר הגנה מפני עלייה פתאומית בזרם)

• בטריותابل (כדי לשמור על טמפרטורת הטרייה הנכונה)

• כדי למדוד את התרכבות התרמית של חומרים חשמליים

• שימושים רבים במעגלים אלקטרוניים בסיסיים (לדוגמה כחלק מהארדואינו לקיחת צעדים ראשונים)

• פיצוי טמפרטורה (כלומר שמירת התנגדות כדי לפצות על השפעות שנגרמות כתוצאה משינויים בטמפרטורה בחלק אחר של המעגל)

• שימוש במעגל גשר וויטסטון

איך עובד תרמיסטור

עקרון העבודה של תרמיסטור הוא שהתנגדותו תלויה בטמפרטורה שלו. ניתן למדוד את ההתנגדות של תרמיסטור באמצעות אוהממטר.

אם אנחנו יודעים את הקשר המדויק בין איך שינויים בטמפרטורה ישפיעו על ההתנגדות של התרמיסטור - אז על ידי מדידת ההתנגדות של התרמיסטור אפשר לגזור את הטמפרטורה שלו.

כמה שהתנגדות משתנה תלוי בחומר המשמש בתרמיסטור. הקשר בין הטמפרטורה והתנגדות של תרמיסטור אינו ליניארי. גרף תרמיסטור טיפוסי מוצג להלן:

אם היה לנו תרמיסטור עם גרף הטמפרטורה למעלה, יכולנו פשוט לשלוף את ההתנגדות שנמדדה על ידי האוהממטר עם הטמפרטורה המצוינת על הגרף.

על ידי כך שאנו מציירים קו אופקי מציר ה-y, ומציירים קו אנכי מלמטה מהמקום שבו הקו האופקי חותך את הגרף, אפשר לכן לגזור את הטמפרטורה של התרמיסטור.

etypes of thermistors

ישנם שני סוגים של תרמיסטורים:

• תרמיסטור עם מקדם טמפרטורה שלילי (NTC)

• תרמיסטור עם מקדם טמפרטורה חיובי (PTC)

תרמיסטור NTC

בתרמיסטור NTC, כאשר הטמפרטורה עולה, ההתנגדות יורדת. וכשטמפרטורה יורדת, ההתנגדות עולה. לכן בתרמיסטור NTC הטמפרטורה והתנגדות הן פרופורציונליות הפוכות. אלו הם הסוג הנפוץ ביותר של תרמיסטורים.

הקשר בין התנגדות לטמפרטורה בתרמיסטור NTC נשלט על ידי הביטוי הבא:

כאשר:

• RT היא ההתנגדות בטמפרטורה T (K)

• R0 היא ההתנגדות בטמפרטורה T0 (K)

• T0 היא הטמפרטורה המرجعית (בדרך כלל 25oC)

• β הוא קבוע, ערכו תלוי במאפיינים של החומר. הערך הנומינלי הוא 4000.

אם ערך ה-β גבוה, אז הקשר בין הנגד לטמפרטורה יהיה טוב מאוד. ערך גבוה של β אומר שונות גבוהה יותר בהתנגדות עבור אותו עלייה בטמפרטורה - לכן אתה מגביר את הרגישות (ולכן דיוק) של התרמיסטור.

מהביטוי (1), אפשר לקבל את מקדם הנגד-טמפרטורה. זהו בעצם הביטוי עבור הרגישות של התרמיסטור.

תשלום טיפ