PTC و NTC چیست،چگونه کار میکند و تفاوت ان با سنسور دماسنج در چیست؟ به طور کلی به مقاومت هایی که مقدار ان ها بر اثر تغییرات دما افزایش یا کاهش می یابد ترمیستور (thermistor) گفته می شود.
به مقاومت هایی که با افزایش دما مقدار ان ها افزایش می یابد PTC میگویند که مخفف شده از positive temperature coefficient می باشد
و به مقاومت هایی که با افزایش دما مقدار اهمی ان کاهش می یابد NTC گفته می شود که مخفف شده عبارت negative temperature coefficient است.
نمای شماتیک ترمیستور ها به صورت زیر می باشد .
NTC و PTC در دمای 25 درجه سانتی گراد دارای یک مقدار اهمی ثابت هستند که با ان معرفی مشود به عنوان مثال ترمیستور هایی که در سایت برای فروش قرار داد در لیست ادامه اورده شده اند که نوع و مقدار اهمی ان مشخص شده اند.
| ردیف | نام قطعه | نوع ترمیستور | مقدار اهم | نوع واکنش به دما |
| 1 |
47D-15 |
NTC | 47Ω | کاهش مقاومت |
| 2 |
MZ72 |
PTC | 18Ω | افزایش مقاومت |
| 3 |
16D-15 |
NTC | 16Ω | کاهش مقاومت |
| 4 |
8D-20 |
NTC | 8Ω | کاهش مقاومت |
| 5 |
10D-15 |
NTC | 10Ω | کاهش مقاومت |
| 6 |
PTC 15P |
PTC | 15Ω | افزایش مقاومت |
| 7 |
15D-15 |
NTC | 15Ω | کاهش مقاومت |
همانطور که از جدول بالا مشاهده میکنیم نوع ترمیستر ها و مقدار اهمی ان ها مشخص شده است که تمام اطلاعات مورد نیاز دیگر خود را میتوانید با دانلود کردن دیتاشیت هر قطعه بدست بیارید.
در این قسمت دیتاشیت قطعه 47D-15 برای تشریح قرار داده شده است.
دریافت دیتا شیت ترمیستور
تشریح این المان:
از دیتاشیت ان میتوان این اطلاعات لازم را دریافت نمود که این ترمیستور از نوع مقاومت ضریب منفی NTC می باشد یعنی در صورتی که دمای ان از 25 در جه سانتی گراد افزایش پیدا کند مقدار ممقاومت اهمی ان کاهش می یابد .
این قطعه در دمای 25 درجه سانتی گراد دارای مقاومتی با مقدار 47 اهم می باشد و به صورت یک خازن عدسی بزرگ با قطر 15 میلیمتر می باشد.بازه دمایی که این المان میتواند کار کند با عنوان OPERATING TEMP مشخص گردیده است که برای این قطعه 40-تا 125+ درجه سانتی گراد می باشد.
مقدار جریان پایداری که این المان میتواند از خود عبور دهد حداکثر 2.5 آمپر ذکر شده است.
برای این المان ها پاراتر های دیگر نیز عنوان شده است که فعلا به همین مقدار اکتفا میکنیم.
به چه دلیل به جای سنسور های اندازه گیری دما از ترمیستور استفاده می شود؟
قیمت :یکی از مهم ترین مسایل برای طراحی یک مدار الکترونیکی تولید با قیمت پایین و در عین حال کارایی بالا می باشد.این قطعات نسبت به سنسور های اندازه گیری دما دارای قیمت بسیار بسیار پایین می باشد به طوری که قیمت ترمیستور نسبت به یک سنسور ساده اندازه گیری دما دارای قیمت به مراتب 10 برابر کمتر باشد. به عنوان مثال در این تاریخ که این مطلب نوشته می شود دارای قیمت 1400 تومان است.
راه اندازی:برای اندازه گیری سنسور های دما آنالوگ و دیجیتال به میکرو کنترلر و ای سی های مربوطه نیاز است تا بتوان مقدار دما را اندازه گیری نمود در صورتی که با این المان فقط با اندازه گیری مقدار مقاومت می توان به دمای محیط دست یافت و به مدار راه اندازه بسیار ساده تری نسبت به سنسور ها نیاز است.
دقت اندازه گیری:در مداراتی که نیاز به اندازه گیری دمای دقیق هستند باید حتما از سنسور های اندازه گیری دیجیتال و انالوگ دما استفاده نمود تا دما را به خطای بسیار کم اندازه گرفت که قطعا استفاده از ترمیستور نامناسب می باشد اما گاهی لازم است که یک سیستم نسبت به تغییر دما نسبت به یک دما با اختلافکوچک چند درجه سانتی گراد عکس العمل نشان دهد و نیاز به اندازه گیری دما دقیق نیست که بهترین گزینه ترمیستور می باشد.
به عنوان مثال شما نیاز دارید که دمای یک هیت سینگ(گرماگیر-یک قطعه الومینیوم که جهت دفع گرما به بدنه قطعه ایی که گرما تولید میکند بسته میشه و دما را از طریق هوا دفع میکند.) اندازه گیری شود و در صورتی که دمای ان بر اثر کار مدار از 40 درجه سانتی گراد افزایش پیدا کرد یک فن روشن شود و گرمای هیت سینگ را کاهش دهد و زمانی که دما به زیر 40 درجه رسید فن خاموش شود .
همانطور که از مثال مشخص است هدف شما فقط فهمیدن زمانی که دمااز 40 درجه افزایش پیدا کند و مقدار دقیق دما بعد از ان برای شما اهمیت ندارد که در این زمان برای کاهش هزینه بهترین المان ترمیستر می باشد .این که از کدام نوع ترمیستور استفاده شود بسته به نوع طراحی شما متفاومت هست اما در ادامه یک مثال عملی برای استفاده از PTC جهت اندازه گیری دمای هیت سینگ برای شما اورده شده است که به تشریح ان خواهیم پرداخت.
مدار ساده عملی استفاده از PTC برای اندازه گیری دمای هیت سینگ(گرماگیر):
در این مدار از PTC به شماره PTC 15P استفاده شده است که در حالت عادی دارایمقاومت 15 اهم می باشد و با افزایش دما مقدار اهمی ان افزایش پیدا میکند.
در این مدار از پل وتسون استفاده شده است که دارای 4 مقاومت بوده که در ردیف سمت چپRT1 ترمیستور و R5 یک مقاومت680 اهم ثابت(ترجیحا دارای تلرانس 1 درصد) قرار داده شده و در ردیف سمت راستR2 یک مولتی ترن 1K اهم وR6 مقاومت 680 اهم(ترجیحا دارای تلرانس 1 درصد)قرار گرفته است.
دو خروجی پل وتسون به یک اپ امپ داده شده است که وظیفه مقایسه ولتاژ را بر عهده دارد.
دریافت دیتا شیتLM311
اپ امپ U1 که در این مدار به کاربرده شده است به شماره LM311 است و دلیل استفاده ان عمومیت در بازار و قابلیت کار کردن و ولتاژ تک 5 ولت می باشد و به راحتی میتواند نمونه دیپ ان را تهیه کنید و مدار را بر روی برد برد اماده نمایید.
جهت حذف نویز از دوخازنC1 , C2 در مدار استفاده شده است که ظرفیت خازن C1 =100NF و C2=33uF-16V است و ترجیحا خازن C1 از نوع تانتالیوم باشد.
جهت این که بتوان فن را روشن و خاموش کرد از یک رله در خروجی استفاده شده است که میتوان تا آمپر بالا را کنترل نمود. به دلیل این که حداکثر جریان خروجی اپ امپ برای درست کار کردن میتواند 50 میلی آمپر باشد و در خروجی علاوه بر رله یک LED نیز قرار داده شده است که با روشن شدن رله ان نیز روشن می شود و خروجی اپ امپ محدودیت وجود دارد از ترانزیستور 2SC945 استفاده شده است و خروجی اپ امپ با مقاومت به بیس ترانزیستور اعمال شده که باعث روشن شدن ان میگردد.برای این که در حالت عادی ترانزیستور روشن نشود مقاومت R4 به بیس ان متصل شده و طرف دیگر ان به زمین وصل شده است.
تشریح عملکرد مدار و تنظیم ان:
در ابتدا بدنه ترمیستور را به مکانی که میخواهید دمای ان نقطه اندازه گیری شود بچسبانید مثلا در این مثال به بدنه هیت سینگ که گرم نشده و دمای ان حدود 25 درجه سانتی گراد است متصل کنید.
در این زمانLED1 باید خاموش باشد و اگر روشن هست مولتی ترن را ابتدا به سمتچپ بچرخانید تا زمانی که LEDخاموش شود و اگر مولتی ترن به اخر رسید و LEDخاموش نشود مولتی ترن را به سمت راست بچرخانید تا LED خاموش شود.
زمانی که ال ای دی خاموش شد سریع دست نگه دارید و دیگر مولتی ترن را نچرخانید.
این دفعه با هویه بدنه هیت سینگ نزدیک به محل چسبانیدن ترمیستور را گرم کنید و خواهید دید که ال ای دی روشن میشود و همچنین رله فعال میگردد و اگر فن به خروجی متصل کرده باشید فن شروع به حرکت میکند.
بعد از مدتی هیت سینگ خنک می شود و باز LED و فن خاموش می شود و اگر دوباره هویه را به هیت سینگ نزدیک ترمیستور بچسبانید تا ان داغ شود مدار باز فعال میگردد.
حال برای مثال میخواهیم زمانی که دمای هیت سینگ به40 درجه رسید مدار فعال شود.ابتداباید هیت سینگ خنک باشد و مولتی ترن را بچرخانید به طوری که خروجی خاموش باشد(منظور از خروجی LED و فن می باشد)
سپس یک دماسنج به بدنه هیت سینگ وصل کنید و مدار مربوطه را روشن کنید تا هیت سینگ گرم شود و همزمان دمای ان را با دماسنج اندازه بگیرید زمانی که دما به حدود 38 تا 39 رسید مولتی ترن را ارام بچرخانید و وقتی دما به چهل رسید چرخاندن مولتی ترن را ادامه دهید تا خروجی فعال شود .
هم اکنون مدار شما برای 40 درجه تنظیم شده است و میتوانید چند بار دیگر دما را کم و زیاد کنید تا نقطه دمایی فعال شدن مدار را با چرخاندن اهسته مولتی ترن تنظیم نمایید.
حال که مدار شما درست شده است نحوه دقیق تری از کار مدار را برای شما شرح میدهیم.
وظیفه آپ امپ:
یکی از کار هایی که اپ امپ انجام می دهد وظیفه مقایسه ورودی های خود است. اپ امپ دارای دو وردی + و - است که در این ای سی پایه 2 به عنوان ورودی مثبت و پایه 3 به عنوان ورودی منفی می باشد.اگر ولتاژی که به ورودی + وصل شده است بیشتر از ولتاژی باشد که به ورودی منفی متصل است خروجی اپ امپ به اشباع میرود و ولتاژ مثبت در خروجی ان ظاهر میگردد و اگر مقدار ولتاژ پایه منفی بیشتر از ولتاژ اعمالی به پایه مثبت باشد خروجی اپ امپ ولتاژ 0 ولت میگردد.
البته ممکن است که خروجی دقیق 0 نشود که این امر به سیله تنظیم افست قابل حل است ولی فعلا شما نیازی به تنظیم افست ندارید.
موفق و پیروز باشید.