تعریف ترمیستور

تعریف ترمیستور:
ترمیستور (Thermistor) نوع دیگری از سنسورهای دما است و همان طور که از نامش بر می آید، ترکیبی از THERM و ISTOR است که اولی بر حساس بودن آن به دما و دومی بر مقاومتی بودنش دلالت دارد. یک ترمیستور نوع خاصی مقاومت است که وقتی در معرض تغییرات دما قرار می گیرد، مقدار مقاومت فیزیکی آن تغییر می کند.

ترمیستورها معمولاً از مواد سرامیکی مانند اکسید های نیکل، منگنز یا کبالت که توسط شیشه پوشانده شده اند تشکیل می شوند و به همین دلیل ممکن است به آسانی آسیب ببینند.

مزیت اصلی این سنسورها نسبت به انواع ترموستات های snap-action سرعت پاسخ آن ها به هر گونه تغییرات دما و نیز دقت و تکراپذیری شان است.

اغلب انواع ترمیستورها ضریب دمای منفی مقاومت (NTC) دارند. بدین صورت که مقدار مقاومت آن ها با افزایش دما کاهش می یابد. در نوع ضریب دمای مثبت (PTC) نیز مقدار مقاومت با افزایش دما زیاد می شود.

همان طور که گفتیم، ترمیستورها از یک نوع ماده نیمه هادی سرامیکی با استفاده از فناوری اکسید فلز مانند منگنز، کبالت، نیکل و… ساخته شده اند.

ماده نیمه هادی معمولاً به شکل دیسک های یا گوی های فشرده کوچکی است که به گونه ای مهر و موم شده تا پاسخ نسبتاً سریعی به تغییرات دما داشته باشد.

ترمیستورها با مقدار مقاومت در دمای اتاق (معمولاً25∘C)، ثابت زمانی (زمان واکنش به تغییر دما) و اندازه توانشان برای عبور جریان مشخص می شوند.

مشابه مقاومت ها، ترمیستورها - در دمای اتاق - در مقادیر ده ها مگااهم تا چند اهم موجود هستند، اما برای اهداف انداز ه گیری، معمولاً در مقادیر کیلواهم مورد استفاده قرار می گیرند.

ترمیستورها قطعات مقاومتی پسیو هستند، بدین معنی که باید از آن ها جریان عبور کند تا یک ولتاژ خروجی قابل اندازه گیری تولید شود.

به همین دلیل، این سنسورها معمولاً به صورت سری با یک مقاومت بایاس مناسب قرار می گیرند تا یک شبکه تقسیم ولتاژ را تشکیل دهند. ولتاژ خروجی متناظر با مقادیر یا نقاط دمای از پیش تنظیم شده خواهد بود.

مثال:
مقاومت ترمیستور شکل زیر در دمای 25∘C برابر با 10kΩ و در دمای 100∘C برابر با 100Ω است. افت ولتاژ دو سر ترمیستور و ولتاژ خروجی آن را برای دماهای داده شده در حالتی حساب کنید که از طریق یک مقاومت سری10kΩبه منبع تغذیه12V متصل شود.

حل: در دمای 25∘C داریم:

در دمای 100∘C نیز می توان نوشت:

با تعویض مقاومت ثابت R2 با یک پتانسیومتر یا پیش تنظیم، می توان ولتاژ خروجی را در نقطه تنظیم یک دمای از پیش تعیین شده به دست آورد (برای مثال، خروجی5Vدر دمای60∘C) و با تغییر پتانسیومتر می توان به سطح ولتاژ خروجی خاصی در یک محدوده دمایی گسترده تر دست یافت.

ترمیستورها قطعاتی غیرخطی هستند و مقادیر مقاومت استاندارد آن ها در دمای اتاق، نسبت به ترمیستورهای دیگر متفاوت است. دلیل این امر مواد تشکیل دهنده ترمیستورها است.

خروجی یک ترمیستور به صورت نمایی نسبت به دما تغییر می کند و بنابراین، یک ثابت دمای بتا (β) دارد که می توان از آن برای محاسبه مقاومت در هر نقطه دمای داده شده ای استفاده کرد.

البته، وقتی از یک مقاومت سری با پیکربندی مشابه شبکه مقسم ولتاژ یا پل وتستون استفاده می شود، جریان به دست آمده از ولتاژ اعمالی به مقسم/پل نسبت به دما خطی است.

در نتیجه، ولتاژ خروجی مقاومت نسبت به دما خطی خواهد بود.