ترمیستور

فاعل، موضوع:

ترمیستور
مقاومت PTC
مقاومت NTC
تعیین مشخصه NTC

ترمیستور:
ترمیستور نامی برای قطعه ای است که مقدار مقاومت آن بستگی به دما دارد. کلمه انگلیسی ترکیبی از دو واژه thermal و resistor است. از جمله ترمیستورها در فناوری خودرو از جمله موارد دیگر استفاده می شود سنسورهای دما en حفاظت از اضافه بار.
ترمیستورها را می توان به 2 گروه تقسیم کرد. یعنی مقدار مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد (PTC) یا اینکه مقدار مقاومت با افزایش دما کاهش می یابد (NTC). اصطلاحات NTC و PTC در زیر بیشتر توضیح داده شده است.

مقاومت PTC:
مقاومت PTC مقاومتی با ضریب دمایی مثبت است. آنها عمدتاً به عنوان محافظت از دما در لوازم الکتریکی استفاده می شوند. با افزایش دما، مقاومت نیز افزایش می یابد. رابطه بین مقاومت و دما با یک مقاومت PTC رابطه خطی دارد. یعنی مقاومت متناسب با افزایش دما افزایش می یابد. این را می توان در تصویر زیر دقیقاً با خط مستقیم مشاهده کرد.

مقاومت های PTC از جمله برای گرم کردن آینه استفاده می شود. بدون این مقاومت محافظ، ولتاژ ثابت (حداکثر) 12 ولت و جریان 1,25 آمپر پس از روشن شدن بر روی المنت های گرمایشی باقی می ماند. اینها در نهایت می سوزند، زیرا جریان عرضه شده همچنان باعث گرم شدن می شود. با اضافه کردن یک مقاومت PTC در سیم مثبت می توان از اضافه بار جلوگیری کرد. این مقاومت دمای عنصر گرمایش را کنترل می کند. اگر تخلیه آینه در طول دوره زمستان روشن شود، مقاومت PTC در ابتدا کار نخواهد کرد. سپس دما بسیار پایین است. اکنون 12 ولت / 1,25 آمپر کامل از طریق عناصر گرمایش جریان می یابد و باعث می شود شیشه آینه در ابتدا به سرعت گرم شود. (پس از آن رطوبت در سریع ترین زمان ممکن از شیشه آینه محو می شود).
با افزایش دما، مقاومت افزایش می یابد (تصویر زیر را ببینید). هنگامی که شیشه آینه به دمای 20 درجه رسید، PTC مقدار مقاومت 20 اهم خواهد داشت. اکنون جریان از 1,25 آمپر به 0,6 آمپر کاهش یافته است. این را می توان با محاسبه کرد قانون اهم:

I = U/R
I = 12/20
من = 0,6A

جریان در حال حاضر به نصف کاهش یافته است، که تضمین می کند که شیشه آینه با سرعت کمتری گرم می شود. اگر دمای شیشه به 40 درجه برسد، PTC دارای مقدار مقاومت 40 اهم است. جریان در حال حاضر به 0,3A کاهش یافته است.

در دمای حداکثر 60 درجه سانتیگراد مقاومت مقاومت PTC 60 اهم خواهد بود. جریان اکنون فقط 0,18 آمپر است. قدرت گرمایش در حال حاضر ثابت است و به دلیل جریان کم بیشتر افزایش نمی یابد. دمای شیشه آینه اکنون ثابت می ماند و نمی تواند بیش از حد گرم شود. مقادیر بالا ساخته شده اند و صرفاً به عنوان یک مثال برای شفاف سازی هرچه بیشتر آن استفاده می شوند. هر سازنده از آمپراژ (و بنابراین مقادیر مقاومت) خود برای گرمایش آینه خود استفاده می کند.
همچنین قطعات دیگری در خودرو وجود دارد که دارای مقاومت PTC هستند، مانند موتور پنجره. اگر مکانیزم پنجره بسیار سنگین باشد (به دلیل بار مکانیکی زیاد) یا پنجره بارها پشت سر هم باز و بسته شود، دمای موتور کار پنجره افزایش می یابد. این موتور الکتریکی توسط یک مقاومت PTC نیز نظارت می شود. هنگامی که دما خیلی زیاد می شود، این سیگنال از طریق مقاومت PTC به یک واحد کنترل ارسال می شود. این به طور موقت منبع تغذیه موتور را قطع می کند تا زمانی که دما کاهش یابد. این صرفاً برای اهداف امنیتی برای جلوگیری از گرمای بیش از حد است

مقاومت NTC:
مقاومت NTC مقاومتی با ضریب دمایی منفی است. این مقاومت ها به عنوان اعمال می شوند سنسورهای دما از جمله خنک کننده و هوای ورودی. با افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد (تصویر را ببینید). اغلب یک ولتاژ ثابت بین 1 تا 5 ولت به سنسور اعمال می شود. در دمای پایین مقدار مقاومت بالا خواهد بود، بنابراین ولتاژ پایین خواهد بود. با افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد و ولتاژ افزایش می یابد.

افزایش ولتاژ توسط دستگاه کنترل برای میدان های مشخصه کنترل می شود، که، در میان چیزهای دیگر، مقدار تزریق انژکتورها را تعیین می کند. این مقدار را می توان به سنج دمای مایع خنک کننده روی داشبورد یا دمای هوای بیرون در صفحه نمایش کنترل آب و هوا منتقل کرد.

رابطه بین مقاومت و دما هیچ رابطه خطی با مقاومت NTC ندارد. این بدان معنی است که مقاومت متناسب با افزایش دما کاهش نمی یابد. این را می توان در تصویر با خط منحنی مشاهده کرد. این خط "ویژگی" نامیده می شود و لگاریتمی است.

تعیین مشخصه NTC:
مشخصه NTC را می توان تا حدی با تعیین مقدار مقاومت مربوطه در سه دما مشخص کرد. برای این منظور، سنسور دما را می توان با یک اهم متر در حالی که در یک کتری گرم آویزان است اندازه گیری کرد.
نقاط را می توان در دماها و مقادیر مقاومت متفاوت ترسیم کرد. بین این نقاط می توان خطوطی رسم کرد (تصویر زیر را ببینید). در اصل، این امکان را فراهم می کند تا به طور منصفانه تخمین بزنیم که چگونه این مشخصه در دمای زیر 20 و بالاتر از 100 درجه سانتیگراد ایجاد می شود.

جالب است که عمیق تر در این مورد کاوش کنیم. با سه مقدار مقاومت اندازه گیری شده، مقاومت دقیق را می توان با استفاده از "معادله Steinhart-Hart در یک محدوده دمایی بی نهایت بزرگ تعیین کرد. مشخصه را نیز می توان با دقت تعیین کرد. یک فایل اکسل در پایین همین صفحه قابل دانلود است که با آن می توان مشخصه را تشکیل داد.

معادله اشتاین هارت به صورت زیر است:

T دما بر حسب کلوین است.
R مقاومت T بر حسب اهم است.
A، B و C ضرایب Steinhart-Hart هستند که به مقادیر مقاومت در یک دمای خاص بستگی دارد.

برای یافتن مقاومت یک نیمه هادی در دمای معین، باید از معکوس (R) معادله استاینهارت-هارت استفاده کرد. این معادله به صورت زیر است:

که در آن x و y با استفاده از فرمول های زیر تعیین می شوند:

برای یافتن ضرایب A، B و C Steinhart-Hart، باید سه مقدار مقاومت (R1، R2 و R3) در دمای (T1، T2 و T3) تعیین شود. اینها را باید در مشخصات نیمه هادی جستجو کرد یا با دماسنج و اهم متر اندازه گیری کرد. L1، L2 و R3 با تعیین معکوس مقادیر مقاومت محاسبه می شوند. Y1، Y2 و Y3 با محاسبه دما بر حسب کلوین به توان -1 تعیین می شوند.