ترمیستور پکیج چیست؟ وظیفه ترمیستور، نحوه عملکرد ترمیستور پکیج

ترمیستور پکیج يك مقاومت حساس به درجه حرارت از جنس نيمه هادي مي باشد. ترمیستور یا مقاومت حرارتی یک قطعه حالت جامد، حساس به دما است که تقریباً مشابه مقاومت کار می‌کند.

از ترمیستورها می‌توان برای تولید یک ولتاژ خروجی آنالوگ در پاسخ تغییرات دمای محیط استفاده کرد. به همین دلیل، این قطعات نوعی ترنسدیوسر هستند. دلیل این نام‌گذاری آن است که تغییر گرما، سبب تغییر در مشخصات الکتریکی ترمیستورها می‌شود.، و یا به عبارت دیگر ترمیستور یا TDR به نوعی از مقاومت‌ها گفته می‌شود که با تغییرات دما، مقدار مقاومتشان دست خوش تغییر می‌شود.

در واقع این نوع از مقاومت ها، در زیر مجموعه مقاومت‌های وابسته به دما (یعنی دمای مرجع که برابر با ۲۵ درجه سانتی گراد است) قرار می‌گیرند.

نکته : ترمیستور ها، مانند سایر مقاومت‌های معمولی برحسب اهم سنجیده می‌شوند.

انواع ترمیستورها

1. ترميستور با ضريب حرارتي مثبت PTC : ( مقدار مقاومت اين نوع ترميستوربا افزايش دما افزايش می يابد)
2. ترميستور با ضريب حرارتي منفي NTC : ( مقدار مقاومت اين نوع ترميستور با افزایش دما كاهش می يابد)

PTC مخفف عبارت Positive Temperature Coefficient به معنی ضریب حرارتی مثبت می‌باشد. در این نوع ترمیستور، مقدار مقاومت با افزایش دما افزایش می‌یابد.

NTC مخفف عبارت Negative Temperature Coefficient به معنی ضریب حرارتی منفی می‌باشد. در این حالت مقدار مقاومت با افزایش دما کاهش می‌یابد.

ترميستور با ضريب حرارتي مثبت PTC

مواد سازنده ترمیستور‌های نوع PTC دارای تنوع بسیاری هستند. می‌توان گفت که فلزات اساساً عناصری PTC هستند.

پلاتین متداول‌ترین فلزی است که برای ساخت PTC‌ها استفاده می‌شود.

مس هر چند مشخصه‌ای نسبتاً خطی دارد، اما بازه‌ی اندازه‌گیری آن مقداری کوچک‌تر از پلاتین است و در ضمن مقاومت مخصوص کم تری دارد. شیب مشخصه‌ی نیکل بیشتر از پلاتین است، اما مشخصه‌ی آن برای دما‌های بیش از ۴۰۰ درجه سانتی گراد به شدت غیر خطی می‌باشد.

ترمیستور PTC

در این نوع ترمیستور مقدار مقاومت با افزایش دما، افزایش می یابد.

نحوه کارکرد ترمیستور PTC

به طور ایده آل عملکرد یک سنسور حرارتی، خطی در نظر گرفته می‌شود. در حالی که در یک نگاه کلی ترمیستور از این قاعده پیروی نمی‌کند. این بدین معناست که برای استفاده از این مقاومت‌ها در مدار، خصوصاً مدار‌های متصل به میکروکنترلر از یک مدار تقسیم ولتاژ استفاده می‌شود.

یکی از دلایل مهم این کار، غیر خطی بودن رفتار این نوع از مقاومت‌های حرارتی است. همانطور که می‌دانید غیر خطی بودن به معنای وجود کارکرد متفاومت آنی یک قطعه الکترونیکی بعد از گذشتن از حد خطی می‌باشد.

ترمیستور (به انگلیسی: thermistors) یا مقاومت گرمایی، نوعی مقاومت متغیر حساس به دما است که به وسیله تغییرات دمایی، مقاومتش تغییر می‌کند.در واقع با اندازه‌گیری مقاومت یک ترمیستور، می‌توان دمای آنرا تعیین نمود. به همین دلیل این ابزار بعنوان سنسور دما مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترمیستورها اغلب از نیمه‌رساناهایی با ضریب دمایی بالا تشکیل شده‌اند. از این رو در دماهای بالا، زودتر خراب شده و عمر کوتاه‌تری دارند.منبع

ترمیستور NTC

در این نوع ترمیستور مقدار مقاومت با افزایش  دما، کاهش می یابد.

ترميستور با ضريب حرارتي منفي NTC

در اکثر پکیج های دیواری از بین حسگر های NTC و PTC از حسگر و سنسور NTC استفاده می شود.

این نوع سنسور و مقاومت، دمای مدار را به دو روش مستغرق و سطحی حفظ می کند.

که انها را بررسی میکنیم.

نحوه عملکرد ترمیستور پکیج

• روش مستغرق: سنسور NTC مستغرق در مسیر عبور جریان آب قرار می گیرد.به همین دلیل، اختلاف کمتری بین دمای واقعی آب و دمای گزارش شده به برد سنسور NTC به وجود می آید.
• روش سطحی: سنسور NTC سطحی و یا تماسی به گونه ای طراحی شده است که از طریق یک بدنه ی فلزی به لوله مسی چسبیده است. به این ترتیب دمای داخل لوله را با تغییر مقاومت به قسمت برد کنترل، گزارش می دهد.

در ترمیستورهای با ضریب حرارتی منفی مقاومت یا NTC با افزایش دمای عملکرد مقدار مقاومت کاهش می‌یابد.

به طور کلی، ترمیستورهای NTC رایج‌ترین نوع سنسورهای دما هستند. زیرا تقریباً در هر نوع تجهیزی که دما نقشی در آن دارد قابل استفاده‌اند.

رابطه مقاومت الکتریکی در برابر دما (R/T) ترمیستورهای دمای NTC منفی است.

پاسخ منفی نسبتاً بزرگ یک ترمیستور NTC به این معنی است که حتی یک تغییر کوچک دمایی می‌تواند تغییرات بزرگی در مقاومت الکتریکی آن ایجاد کند. این ویژگی، ترمیستورها را به گزینه ایده‌آلی برای اندازه‌گیری و کنترل دقیق تبدیل کرده است.

نکته : ترمیستور پکیج، از نوع سنسور NTC میباشد.

نکته : ترمیستور حرارتی در پکیج به منظور سنجش دمای آب بکار می رود.

تفاوت سنسور PTC با سنسور NTC چیست؟

در سنسور PTC، با افزایش دما، مقاومت هم افزایش می یابد. ولی در سنسورNTCبا افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد و جریان بیشتری در مدار عبور می نماید و به برد الکترونیکی می رسد.

مزایای PTC

• اندازه کوچک
• پاسخ سریع
• حساسیت بالا

معایب PTC

• غیر خطی بودن
• کار در رنج دمایی کمتر از سایر RTD‌ها
• نویز پذیری
• کالیبره نبودن

مزایای NTC

حساسیت

یکی از مزایای ترمیستورها در مقایسه با ترموکوپل ها و RTD ها تغییر نسبتا زیاد آنها در میزان مقاومت به دلیل تغییر در دماست، و معمولا به ازای هر درجه افزایش دما ,۵درصد از میزان مقاومت کاسته می شود.

اندازه کوچک

ترمیستورها دارای اندازه های خیلی کوچکی هستند. این باعث می شود که به تغییرات دمایی خیلی سریع  پاسخ دهند.

این خصوصیت در سیستم های کنترل بازخورد دما که به پاسخهای سریع احتیاج داریم,از اهمیت بالایی برخوردار است.

استحکام

اکثر ترمیستورها سخت هستند و می توانند شوک مکانیکی  و حرارتی و لرزش را بهتر از انواع دیگر سنسورها ی دما تحمل کنند.

اندازه گیری درمای خارجی

ترمیستورها می توانند  برای  حس کردن دمای موقعیت های خارجی به کار برده شوند. این کار را از طریق کابل های بلند انجام می دهند. به این دلیل که مقاومت یک کابل بلند در مقایسه با مقاومت  نسبتا زیاد ترمیستور کم  است.

قیمت پایین

قیمت پایین، هزینه ترمیستورها کمتر از اکثر انواع دیگر سنسور های دما است.

قابلیت تعویض

ترمیستورها می توانند با تلرانس های خیلی نزدیک به هم ساخته شوند. در نتیجه بدون نیاز به تنظیم مجدد سیستم اندازه گیری ,می توان از ترمیستور ها به جای هم استفاده کرد.

مزایای NTC

• حساسیت
• اندازه کوچک
• استحکام
• اندازه گیری دمای خارجی
• قیمت پایین
• قابلیت تعویض

کاربرد NTC

از سنسور ان تی سی NTC در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود.

• صنعت پزشکی به کاربردهای مختلف از آنها از جمله کاتر، تجهیزات دیالیز و نظارت بر بیمار متکی است.
• کولرهای گازی
• دستگاه های خشک کن
• دستگاه های تولید کننده قهوه
• تجهیزات HVAC و تبرید
• صنایع اتومبیل و هوافضا
• ترمیستور پکیج 

 وظیفه NTC در گوشی‌های هوشمند 

در موبایل اعلام گزارش حرارتی باطری به گوشی است. به هنگام شارژ اگر دمای باطری از حد مجاز بیشتر شود با کم شدن مقدار NTC گوشی بلافاصله فرمان توقف عملیات شارژ را صادر می‌کند.

کاربرد PTC

• مانیتورینگ دما در سیستم‌های هواشناسی
• لباس شویی
• ظرف شویی
• توستر ها
• پرینتر‌های ۳ بعدی.

عیب یابی ترمیستور NTC

برای عیب یابی و تست سنسور NTC می بایست سنسور NTC را از سطح مورد نظر جدا کرد.

روش تست

1.  ابتدا یک اهم متر را بر می داریم و آن را در رنج ده کیلو اهم و یا یک کیلو اهم بالاتر تنظیم می کنیم.
2.  حسگر NTC را از محل نصبش باز کرده و به مدت کافی در دمای عادی یک اتاق و در کنار یک سنسور NTC سالم قرار می دهیم.(اگر دمای اتاق 25 درجه سانتیگراد باشد نیازی به یک حسگر NTC سالم نیست)
3. دو سر سیم های اهم متر را به دو سر شاخک های سنسور متصل می کنیم. (اگر دمای اتاق 25 درجه سانتیگراد باشد، اهم متر باید مقدار 10 کیلو اهم را نشان دهد. اگر دمای اتاق نامعلوم باشد، این عمل را بدون دخالت دست و برخورد با قسمت حسگر، بر روی یک سنسور NTC سالم انجام می دهیم)
4. اعداد بدست آمده را با یکدیگر مقایسه می کنیم و به این صورت خراب یا سالم بودن سنسور را متوجه می شویم.

قیمت سنسورهای NTC

سنسور های NTC دارای قیمت های متفاوتی می باشند. بازه این قیمت بین ده هزار تومان تا سی هزار تومان می باشد.

این بازه به علت تنوع پکیج های دیواری می باشد.

تعیین مقاومت و دمای ترمیستور

گفتیم که ترمیستور یک قطعه الکترونیکی است که مقاومت آن بسیار وابسته به دما است. بنابراین، اگر جریان ثابتی از ترمیستور عبور کند و اختلاف ولتاژ دو سر آن را اندازه‌گیری کنیم، می‌توان مقاومت و دمای آن را تعیین کرد.

مقاومت ترمیستورهای NTC با افزایش دما کاهش می‌یابد. این سنسورهای دما در مقاومت‌های پایه و منحنی‌های مختلفی موجود هستند.

مشخصات ترمیستورها

مشخصه ترمیستورها معمولاً با مقاومت پایه در دمای اتاق (۲۵ درجه سانتی‌گراد) داده می‌شود که یک نقطه مرجع برای آن است. یک مشخصه مهم دیگر ترمیستورها مقدار B است.

مقدار B یک ضریب یا ثابتِ ماده است که با ماده سرامیکی تشکیل دهنده ترمیستور تعیین می‌شود. شیب منحنی مقاومتی (R/T) را در یک محدوده دمایی خاص بین دو نقطه توصیف می‌کند. هر ماده، ضریب خاص مربوط به خود را دارد و منحنی مقاومت بر حسب دمای مواد مختلف نیز متفاوت است.

استفاده از ترمیستور برای اندازه‌گیری دما

از ترمیستورها می‌توان برای اندازه‌گیری دما نیز استفاده کرد. همان‌طور که می‌دانیم، ترمیستور یک قطعه مقاومتی است و به همین دلیل، طبق قانون اهم، اگر جریانی از آن بگذرد، سبب ایجاد افت ولتاژ خواهد شد. از آن‌جایی که ترمیستور یک سنسور پسیو است، هر گونه تغییر در مقاومت آن در اثر تغییر دما منجر به تغییر ولتاژ می‌شود.

سنسور NTC

این سنسورها اصولا نوعی مقاومت الکتریکی هستند مقدار اهمی آن ها به طور پیوسته با دما تغییر می کند.
به عنوان مثال در دمای ۲۵ درجه محیط دارای مقاومت ۱۰ کیلواهم می باشند. نوع ۵۰ کیلو اهمی نیز وجود دارد.
این سنسور هم در مدار گرمایش و هم در مدار مصرفی دستگاه پکیج استفاده می شود.

ویژگی های ترمیستور NTC

کاربرد این نوع مقاومت ها در وسایل و صنایع مختلف بسیار زیاد است و فقط متخص دستگاه پکیج نمی باشد.

ترمیستورهای NTC قابلیتهای زیادی را برای اندازه گیری و کنترل دما ارائه می دهند. مقاومت الکتریکی آنها با افزایش دما,کاهش می یابد و رابطه مقاومت، دمای آنها غیر خطی است. بسته به نوع مواد به کار رفته و روش ساخت ,ترمیستورها می توانند در یک محدوده دمایی از ۵۰تا۱۵۰ + درجه سانتی گراد به کار برده شوند.

نقطه مرجع مقاومت یک ترمیستور, ۲۵درجه سانتی گراد است. برای اکثر کاربردها، مقاومت در این دما بین ۱۰۰ اهم تا ۱۰۰ کیلو اهم می باشد.

جمع‌بندی و خلاصه

در این آموزش یاد گرفتیم که :

1. ترمیستور یک ترنسدیوسر مقاومتی دو سر است که مقدار مقاومت آن با تغییر دمای محیط اطراف تغییر می‌کند.
2. نام ترمیستور (Thermistor) نیز از مفهوم عملکرد آن، یعنی مقاومت گرمایی (Thermal Resistor) گرفته شده است.
3. ترمیستورها سنسورهای دمای ارزان و ساده‌ای هستند که از اکسید فلز نیمه‌هادی ساخته می‌شوند
4.  در انواع ضریب دمای منفی (NTC) و ضریب دمای مثبت (PTC) موجودند.
5. ترمیستورهای NTC (به ویژه ترمیستور NTC با مقاومت ۱۰ کیلواهمی) رایج‌تر هستند.
6. جریان کاری یک ترمیستور باید تا اندازه ممکن کم باشد.تا هرگونه اثرات خودگرمایی کاهش یابد.
7. اگر جریان گذرنده از ترمیستور بسیار زیاد باشد، گرمای بیشتری تولید خواهد کرد که سریعاً در ترمیستور تلف شده و ممکن است منجر به نتایج اشتباه شود.
8. ترمیستورها با مقاومت پایه و مقدار B مشخص می‌شوند و همچنین میتوان از ترمیستورها می‌توان برای اندازه‌گیری یک دمای خارجی یا کنترل جریانی که سبب تولید گرما شده است استفاده کرد.
9. با سری کردن یک ترمیستور NTC‌ با یک بار می‌توان به طور قابل توجهی جریان‌های هجومی بزرگ را محدود کرد.

تفاوت های NTC و PTC این بود که :

• ترمیستورهای NTC با افزایش دما مقاومت کاهش می‌یابد و در ترمیستورهای PTC با افزایش دما مقاومت بیشتر می‌شود.