ترمیستر PTC

یک سیلیستور ، یا ترمیستر مبتنی بر سیلیکون ، در این مدخل قرار گرفته است تا یک ترمیستر PTC ایجاد شود

یک فیوز قابل ریست مانند ترمیستر PTC نیست . برای اطلاعات بیشتر ، مادخل فيوزها را در جلد ۱ ببینید . ترمیسترهای NTC که در آن مقاومت با افزایش دما کاهش پیدا می کند دارای مدخل جداگانه ای هستند . 

شناساگر دمای مقاومت یا RTD ، دارای مقاومتی است که بر حسب دما افزایش پیدا می کند ، اما در طبقه ی ترمیستر ها قرار نمی گیرد ، زیرا عنصر حساسیت آن به صورت متفاوتی تولید می شود .

سنسور های دمای مادون قرمز ، سنسور های دمای نیمه هادی و ترموکوپل ها هر کدام دارای مدخل مخصوص به خود هستند .

کاربرد

مقاومت الکتریکی ترمیستر PTC با افازیش دما افزایش پیدا می کند . انواع مختلف این ترمیستر ها می توانند دما را اندازه گیری کرده و یا مدار را با شناسایی گرما و جریان زیاد محافظ كند .

چون ترمیستر PTC یک سنسور مقاومتی است ، قطبیتی ندارد . جریان می تواند در هر جهتی در آن حرکت کند . همچنین از جریان AC نیز می توان استفاده کرد .

نماد شماتیک

نماد شماتیک ترمیستر PTC بسیار مشابه با ترمیستر NTC استه ، 

مقایسه ی سنسورهای دمایی

در این دانشنامه ، سنسور های دمای اتصالی به چهار دسته ی کلی تقسیم شده اند ، که هر کدام دارای مدخل مربوط به خود هستند . برای راحتی ، یک خلاصه مقایسه ای از در مدخل ترمیستر های NTC قرار گرفته است . اضميمه : مقایسه ی سنسور های دماء .

مروری بر PTC

ترمیستر های PTC را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد :

– خطی ، با یک عنصر حساس مبتنی بر سیلیکون با سایز چیب . گاهی اوقات به آن ها سیلیستور گفته می شود . این قطعه دارای واکنش بسیار خطی بوده و برای اندازه گیری دما استفاده می شود . این قطعه را می توان مستقیما به میکروکنترلر متصل کرد .

– غیر خطی ، اغلب از یک عنصر سنسور حاوی تیتانات باریم در ترکیب پلی کریستالی تشکیل شده است که مقاومت خود را به شدت در بالای یک دمای آستانه ی مشخص افزایش می دهد . این نوع سنسور را می توان یک ترمیستر سوئیچ توصیف کرد ، زیرا خروجی غیر خطی آن می تواند یک قطعه ی سوئیچ را فعال کند

عنصر سنسور در یک ترمیستر ضریب مثبت متفاوت از عنصر حساس در ترمیستر NTC منفی است .

ترمیستر های غیر خطی به دو روش استفاده می شوند :

– گرمای خارجی

ترمیستر به گرمای محیطی و یا دمای چیزی که به آن متصل شده است واکنش می دهد . این ترمیستر می تواند با محافظت از یک موتور برای جلوگیری از گرمای زیاد استفاده شود . جریان عبوری از ترمیستر به حداقل رسانده می شود تا از مسئله ی خود گرم شوندگی جلوگیری شود .

– گرمای داخلی

ترمیستور به دمای خود که از طریق جریان عبوری ایجاد می شود واکنش نشان می دهد . این ترمیستر می تواند یک سیگنال هشدار ایجاد کند و یا قطعه را در صورت وجود اتصال کوتاه خاموش کند . همچنین می تواند جریان را برای شروع یک موتور و با تیوپ فلورسنت کنترل کند و گاهی اوقات به عنوان منبع ایجاد گرمای محلی استفاده می شود .

سیلیستور برای اندازه گیری دما

ترمیستر PTC مبتنی بر سیلیکون ، که گاهی اوقات به آن سیلیستور نیز می گویند ، رابطه ی تقریبا خطی و بسیار مطلوبی بین دما و مقاومت نشان می دهد . یک مثال مشهور سری  NXP است ، که نمونه ای از آن در شکل زیر آمده است .

توجه داشته باشید که این گراف در بازهی عمودی خطی ترسیم شده است ، بر خلاف عملکرد منحنی برای بسیاری از ترمیستر ها که با بازی لگاریتمی ترسیم می شود . بازهی لگاریتمی کاری گند که منحنی صاف تر دیده شود .

سنسور ایک چیپ سیلیکون است که برای بر اساس اصول توزیع مقاومت کار می کند ، که در آن جریان از اتصال فلزی به اطراف هدایت می شود و به صفحه ی فلزی پایینی می رسد . این اثر فعالیت کمتری در برابر افزایش دما نشان می دهد . با اینکه نتیجه تا قسمتی به قطبیت مرتبط است اما یک اتصال فلزی دیگر نیز در جهت مخالف بایاس می شود و وقتی که در منطقه ی فعال چیپ به صورت سری متصل می شوند ، در نتیجه قطعه ای به وجود می آید که قطبیت ندارد .

خروجی تقریبا خطی این نوع سنسور باعث می شود استفاده از آن به هنگام استفاده از میکروکنترلر که دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی است آسان تر شود .

تلرانس از مثبت منفی ۱ ٪ الى ۵ متغیر است ، که به دما وابسته است . انواع مختلف مقاومت های مرجع ۱۸ یا دارند . ضریب دما معمولا حدود ۱ درصد است که به طور قابل ملاحظه ای کمتر از ترمیستر NTC معمول است ، که در آن مقدار رایج ۴ درصد است .

راهنمای نحوه ی خوانش دیتاشیت های ترمیستر در مدخل ترمیستر های NTC موجود است .

برای عملیات درست ، یک سیلیستور معمول نیازمند جریانی بین ۰ ٫ ۱ mA تا ۱mA است .

حساسیت کم و کمی هزینه ی بالای ترمیستر اندازه گیری دمای PTC ، در مقایسه با ترمیستر NTC ، می تواند نشانگر علتی باشد که چرا نوع NTC محبوب تر است و انواع مختلف بسیاری دارد . به علاوه ، نوع NTC در برابر تغییرات جریان تحمل بیشتری دارد .

سیلیستور در کاربرد های اتومبیل رایج هستند و دما روشن ، دمای سیستم حمل و نقل و کنترل آب و هوا را در کنار سایر پارامتر ها اندازه گیری می کنند .

به عنوان یک استراتژی ساده برای تعیین مقاومت ، یک مقاومت سری را می توان با سنسور – PTC به کار برد تا یک مقیم ولتاز به دست آید . این مدار و معادل مداری است که برای ترمینستر های NTC استفاده شد . « تبدیل خروجی برای احساس دما را ببینید .

RTD ها

یک شناساگر دمای مقاومتی با RTD گاهی اوقات ترمیستر PTC طبقه بندی می شود . با این همه این نوع دارای عنصر حساس فلز خالص متفاوتی است که دارای حساسیت بسیار کمتری بوده و در بخش دیگری از این دانشنامه در مورد آن بحث شده است .

ترمیستر های PTC غیر خطی

محافظت در برابر دمای زیاد

این نوع ترمیستر غیر خطی به شدت گرم می شود . اما دارای یک عملکرد سوئیچ است . اگر این قطعه در کنار سایر قطعات در برد مدار قرار بگیرد ، خروجی آن را می توان برای فعال سازی یک سیگنال هشدار و یا تحریک یک رله برای خاموش کردن مدار تا زمان کاهش دما استفاده کرد . این یک کاربرد خاص برای شارژر های باتری است ، که در آن اغلب گرمای زیاد می تواند یک مسئله باشد اما همچنین در حالت کلی در دستگاه های الکترونیکی کاربرد دارد .

برای جلو گیری از خود گرم شوندگی احتمالی ، جریان عبوری از ترمیستر باید به چند میلی آمپر محدود شود .

برخی از ترمیستر ها در سری PTCSL امکان عبور جریان تا ۷۰ درجه سلسیوس را دارند . سایر قطعات ممکن است در دماهای بالاتر از ۱۰۰ درجه تحریک شوند . 

برای واکنش به این حالت گذر ، توصیه می کند از یک مدار پل ویتسون استفاده شود و خروجی های آن به یک مقایسه کننده متصل شود ، 

این نوع ترمیستر می تواند تا حداکثر ۳۰ ولت ( C يا DC ) را تحمل کند .

محافظت در برابر جریان بالا

این نوع ترمیستر غیر خطی جایگزین فیوز شده است ، زیرا به گرمای داخلی ایجاد شده توسط جریان عبوری از آن واکنش نشان می دهد . اگر عبور جریان زیاد شود ، مقاومت ترمیستر افزایش پیدا می کند و جریان را مختلف می کند . هنگامی که مسئله ی جریان بالا حل شد ، ترمیستر وارد حالت عادی خود می شود . با اینکه فیوز باید در موقعیتی قرار بگیرد که امکان تعویض آن وجود داشته باشد ، اما ترمیستر در این حالت آسیبی نمی بیند و نیازی به تعویض ندارد .

جریان زیاد می تواند در نتیجه ی عدم کارکرد سایر قطعات ایجاد شود ، مانند دیود یکسو ساز یا خازن و یا در شرایطی که موتور DC در حال قفل شدن است .

سری B598 از TDK می تواند ولتاژهایی تا ۲۴۰ ولت AC یا DC را تحمل کند . آن ها معمولا زمانی که جریان بیشتر از ۱۰۰mA تا ۱۸ عبور می کند واکنش نشان می دهد ، که به قطعه ی مورد نظر بستگی دارد ( برخی از آن ها خارج از بازه هستند و ممکن است ۱A تا ۷۸ را تحمل کنند .

B59810C0130A070 موجود در عکس زیر با ۹۸۰mA سوئیچ می شود و می تواند تا ۷A را تحمل کند و مقاومت مرجع آن ۳ ٫ ۵ اهم است و وقتی جریان بالا باعث ایجاد گرمای کافی می شود ، مقاومت به بالای ۱۰K افزایش پیدا می کند . ترمیستر جریان بالا از این نوع به صورت دائمی به منبع تغذیه متصل می ماند . مقاومت مرجع آن کمی گرما ایجاد می کند ، که به همین دلیل است که این نوع قطعه معمولا به کاربردهایی محدود است که جریان پایین تر از ۱۸ را تحریک می کنند .

محافظت در برابر جریان بزرگ با ترمیستر PTC 

منبع: