Thermistor: Định nghĩa, Ứng dụng & Cách hoạt động
Thermistor là gì?
Một thermistor (hoặc resistor nhiệt) được định nghĩa là một loại điện trở có độ kháng điện thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ. Mặc dù độ kháng của tất cả các điện trở sẽ dao động nhẹ theo nhiệt độ, nhưng thermistor đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ.
Thermistors hoạt động như một thành phần thụ động trong mạch. Chúng là cách đo nhiệt độ chính xác, rẻ và bền.
Mặc dù thermistors không hoạt động tốt ở nhiệt độ cực kỳ nóng hoặc lạnh, chúng là cảm biến lựa chọn cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Thermistors lý tưởng khi cần đọc nhiệt độ chính xác. Ký hiệu mạch cho thermistor được hiển thị dưới đây:
Các ứng dụng của Thermistors
Thermistors có nhiều ứng dụng. Chúng được sử dụng rộng rãi để đo nhiệt độ như một đồng hồ nhiệt trong nhiều môi trường lỏng và không khí xung quanh. Một số ứng dụng phổ biến nhất của thermistors bao gồm:
Nhiệt kế kỹ thuật số (cảm biến nhiệt)
Ứng dụng ô tô (để đo nhiệt độ dầu và chất làm mát trong xe hơi và xe tải)
Dụng cụ gia dụng (như lò vi sóng, tủ lạnh và lò nướng)
Bảo vệ mạch (ví dụ: bảo vệ chống sét)
Pin sạc lại (đảm bảo nhiệt độ pin đúng)
Đo khả năng dẫn nhiệt của vật liệu điện
Có ích trong nhiều mạch điện cơ bản (ví dụ: như một phần của bộ khởi động Arduino dành cho người mới bắt đầu)
Bù nhiệt độ (tức là duy trì độ kháng để bù cho tác động do sự thay đổi nhiệt độ ở một phần khác của mạch)
Sử dụng trong mạch cầu Wheatstone
Thermistor hoạt động như thế nào
Nguyên tắc hoạt động của thermistor là độ kháng của nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Chúng ta có thể đo độ kháng của thermistor bằng cách sử dụng ômmet.
Nếu chúng ta biết mối quan hệ chính xác giữa cách thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến độ kháng của thermistor - thì bằng cách đo độ kháng của thermistor, chúng ta có thể tính ra nhiệt độ của nó.
Độ thay đổi của độ kháng phụ thuộc vào loại vật liệu được sử dụng trong thermistor. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ kháng của thermistor là không tuyến tính. Biểu đồ typic của thermistor được hiển thị dưới đây:
Nếu chúng ta có một thermistor với biểu đồ nhiệt độ trên, chúng ta chỉ cần căn chỉnh độ kháng đo được bởi ômmet với nhiệt độ được chỉ định trên biểu đồ.
Bằng cách vẽ đường ngang từ độ kháng trên trục y, và vẽ đường dọc từ nơi đường ngang này giao với biểu đồ, chúng ta có thể suy ra nhiệt độ của thermistor.
Các loại Thermistor
Có hai loại thermistor:
Thermistor Hệ số Nhiệt Độ Âm (NTC)
Thermistor Hệ số Nhiệt Độ Dương (PTC)
Thermistor NTC
Trong thermistor NTC, khi nhiệt độ tăng, độ kháng giảm. Và khi nhiệt độ giảm, độ kháng tăng. Do đó, trong thermistor NTC, nhiệt độ và độ kháng tỷ lệ nghịch. Đây là loại thermistor phổ biến nhất.
Mối quan hệ giữa độ kháng và nhiệt độ trong thermistor NTC được điều khiển bởi biểu thức sau:
Trong đó:
RT là độ kháng tại nhiệt độ T (K)
R0 là độ kháng tại nhiệt độ T0 (K)
T0 là nhiệt độ tham chiếu (thường là 25oC)
β là hằng số, giá trị của nó phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu. Giá trị tiêu chuẩn là 4000.
Nếu giá trị của β cao, thì mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ sẽ rất tốt. Giá trị β cao hơn có nghĩa là sự thay đổi lớn hơn về độ kháng cho cùng mức tăng nhiệt độ - do đó bạn đã tăng độ nhạy (và do đó độ chính xác) của thermistor.
