Termisztor: Definíció, alkalmazások és működésük

Mi a termisztor?

A termisztor (vagy hőmérsékleti ellenállás) olyan ellenállás, amelynek elektromos ellenállása változik a hőmérséklet változásával. Bár minden ellenállás ellenállása enyhe mértékben változik a hőmérséklettel, a termisztor különösen érzékeny a hőmérséklet változásaira.

A termisztorok passzív alkatrészekként működnek a körben. Pontosak, olcsóak és megbízhatók a hőmérséklet mérésére.

Bár a termisztorok nem jól működnek szélsőségesen meleg vagy hideg hőmérsékleteknél, számos különböző alkalmazásban a választott szenzorok.

A termisztorok ideálisak, ha pontos hőmérsékleti adatokra van szükség. A kör jelölése a termisztor esetén az alábbi:

Termisztorok használata

A termisztorok számos alkalmazásban használatosak. Széles körben használják hőmérsékletmérőként digitális hőmérsékletmérőkben (hőmérszerzők), autóipari alkalmazásokban (olaj és hűtőfolyadék hőmérsékletének mérésére teherautókban és kamionokban), otthoni berendezésekben (például mikrohullámú sütőben, hűtőszekrényben és sütőben), áramkörvédelmi célra (pl. túlmenetvédelem), töltött akkumulátorokban (a megfelelő akkumulátorhőmérséklet fenntartása érdekében), elektromos anyagok hővezetésének mérésére, kezdő Arduino induló csomagokban, hőmérséklet-kompenzáción (azaz ellenállás fenntartása más rész hőmérsékleti hatásainak kompenzálására a körben) és Wheatstone-híd áramkörökben.

• Digitális hőmérsékletmérők (hőmérszerzők)

• Autóipari alkalmazások (olaj és hűtőfolyadék hőmérsékletének mérése autókban és kamionokban)

• Otthoni berendezések (mint például mikrohullámú sütő, hűtőszekrény, sütő)

• Áramkörvédelem (pl. túlmenetvédelem)

• Töltött akkumulátorok (a megfelelő akkumulátorhőmérséklet fenntartása)

• Elektromos anyagok hővezetésének mérése

• Kezdő Arduino induló csomagokban

• Hőmérséklet-kompenzáció (ellenállás fenntartása más rész hőmérsékleti hatásainak kompenzálására a körben)

• Wheatstone-híd áramkörökben

Hogyan működik a termisztor?

A termisztor működési elve, hogy ellenállása függ a hőmérséklettől. Az ellenállást ohmmert segítségével mérhetjük.

Ha ismerjük a pontos kapcsolatot a hőmérséklet és az ellenállás változása között – akkor a termisztor ellenállásának mérésével levezethetjük a hőmérsékletét.

Mennyire változik az ellenállás, attól függ, milyen anyagból készült a termisztor. A termisztor hőmérsékleti és ellenállási kapcsolata nem lineáris. A tipikus termisztor grafikonja az alábbi:

Ha van egy termisztor, aminek a fenti hőmérséklet-grafikonja, akkor egyszerűen össze lehet vetni az ohmmert által mérhető ellenállást a grafikonon jelzett hőmérséklettel.

Vízszintes vonal rajzolása a Y tengelyen lévő ellenállástól, majd függőleges vonal rajzolása ahol ez a vízszintes vonal metszi a grafikont, így meghatározhatjuk a termisztor hőmérsékletét.

Termisztor Típusai

Két fajtája van a termisztoroknak:

• Negatív Hőmérsékleti Együtthatójú (NTE) Termisztor

• Pozitív Hőmérsékleti Együtthatójú (PTE) Termisztor

NTE Termisztor

Egy NTE termisztorban, ha a hőmérséklet növekszik, az ellenállás csökken. Ha a hőmérséklet csökken, az ellenállás növekszik. Tehát egy NTE termisztorban a hőmérséklet és az ellenállás fordított arányú. Ezek a leggyakrabban használt termisztorok.

Az ellenállás és a hőmérséklet kapcsolata egy NTE termisztorban a következő kifejezés szerint történik:

Ahol:

• RT az ellenállás a T (K) hőmérsékleten

• R0 az ellenállás a T0 (K) hőmérsékleten

• T0 a referencia hőmérséklet (általában 25oC)

• β egy konstans, értéke a anyag jellemzőitől függ. A nominális érték 4000.

Ha a β értéke magas, akkor a ellenállás–hőmérséklet kapcsolat nagyon jó lesz. A β magas értéke azt jelenti, hogy ugyanazon hőmérséklet-emelkedés mellett nagyobb ellenállás-változás történik – tehát növelte a termisztor érzékenységét (és így pontosságát).

A (1) kifejezésből meghatározhatjuk az ellenállás-hőmérsékleti együtthatót. Ez más szóval a termisztor érzékenységének kifejezése.

Tipp