Termostat: Definicja zastosowania i sposób działania

Co to jest termistor

Termistor (lub termiczny rezystor) jest zdefiniowany jako typ rezystora, którego opór elektryczny zmienia się wraz ze zmianami temperatury. Choć opór wszystkich rezystorów będzie lekko fluktuować wraz z temperaturą, termistor jest szczególnie czuły na zmiany temperatury.

Termistory działają jako pasywne elementy w obwodzie. Są dokładnym, tanim i solidnym sposobem pomiaru temperatury.

Choć termistory nie działają dobrze w ekstremalnie gorących lub zimnych warunkach, są sensorami wyboru dla wielu różnych zastosowań.

Termistory są idealne, gdy wymagana jest precyzyjna odczyt temperatury. Symbol obwodowy termistora przedstawiono poniżej:

Zastosowania termistorów

Termistory mają wiele zastosowań. Są szeroko używane do pomiaru temperatury jako termometry w różnych środowiskach płynów i powietrza otoczenia. Niektóre z najbardziej powszechnych zastosowań termistorów obejmują:

• Cyfrowe termometry (termostaty)

• Zastosowania motoryzacyjne (do pomiaru temperatury oleju i chłodziwa w samochodach i ciężarówkach)

• Sprzęty domowe (jak mikrofalówki, lodówki i piekarniki)

• Ochrona obwodów (np. ochrona przed przepięciami)

• Ładowalne baterie (zapewnienie utrzymania odpowiedniej temperatury baterii)

• Pomiar przewodności cieplnej materiałów elektrycznych

• Przydatne we wielu podstawowych obwodach elektronicznych (np. jako część zestawu startowego Arduino dla początkujących)

• Kompensacja temperatury (tzn. utrzymanie oporu, aby skompensować efekty spowodowane zmianami temperatury innej części obwodu)

• Używane w obwodach mostka Wheatstone'a

Jak działa termistor

Zasada działania termistora polega na tym, że jego opór zależy od temperatury. Możemy zmierzyć opór termistora za pomocą omometru.

Jeśli znamy dokładny związek między zmianami temperatury a oporem termistora – to mierząc opór termistora możemy określić jego temperaturę.

Jak bardzo zmienia się opór, zależy od rodzaju materiału użytego w termistorze. Związek między temperaturą termistora a oporem jest nieliniowy. Typowy wykres termistora przedstawiono poniżej:

Gdybyśmy mieli termistor z powyższym wykresem temperatury, moglibyśmy po prostu dopasować opór zmierzony przez omometr do temperatury wskazanej na wykresie.

Poprowadzając poziomą linię od oporu na osi y, a następnie pionową linię od miejsca, gdzie ta pozioma linia przecina wykres, możemy stąd wywnioskować temperaturę termistora.

Rodzaje termistorów

Istnieją dwa rodzaje termistorów:

• Termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC)

• Termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC)

Termistor NTC

W termistorze NTC, gdy temperatura wzrasta, opór maleje. A gdy temperatura spada, opór rośnie. Stąd w termistorze NTC temperatura i opór są odwrotnie proporcjonalne. To są najczęściej spotykane rodzaje termistorów. termistora .

Związek między oporem a temperaturą w termistorze NTC jest opisany następującym wyrażeniem:

Gdzie:

• RT jest oporem przy temperaturze T (K)

• R0 jest oporem przy temperaturze T0 (K)

• T0 jest temperaturą odniesienia (zwykle 25°C)

• β to stała, jej wartość zależy od charakterystyk materiału. Nominalna wartość wynosi 4000.

Jeśli wartość β jest wysoka, to relacja rezystor–temperatura będzie bardzo dobra. Wyższa wartość β oznacza większą zmienność oporu przy tej samej zmianie temperatury – co zwiększa czułość (i tym samym dokładność) termistora.