ترمیستور NTC , PTC و کاربرد آنها در مدار + روش تست

ترمیستور NTC چیست؟ ترمیستور PTC چیست؟ کاربرد ترمیستور NTC , PTC در مدارات چیست؟ و ترمیستور NTC , PTC چگونه تست میشود؟ آیا در مدارات تغذیه یا در تعمیر آیفون های تصویری ترمیستور نیز نقش دارد؟ نقش NTC در تعمیر برد جک پارکینگ چیست؟ اینها تمام سوالاتی است که در این مطلب به صورت تخصصی و تصویری آموزش داده خواهد شد. پس تا انتهای مطلب مارا یاری نمایید تا تست قطعات الکترونیکی را بیشتر بشناسید.

ترمیستور چیست؟

ترمیستور یا Thermistor یک مقاومت متغیر با دما می باشد. سریعترین سنسور دما ترمیستور می باشد. ترمیستورها از مواد نیمه هادی تولید شده اند و بیشتر نقش حفاظتی و سنسور دما در مدار را برعهده دارند. ترمیستور همان سنسور دما می باشد. یک ترمیستور میتواند بسته به کارایی مدار به دو صورت سری و موازی در مدار قرار گیرد.

اما ترمیستورها می توانند نقش های بسیاری در مدار ایفا کنند. ترمیستور میتواند به عنوان یک افزایش دهنده جریانی در ابتدای مدارات سوئیچینگ قرارگیرد و یا به عنوان یک تغییر دهنده ولتاژی با دما استفاده گردد یا حتی به عنوان کنترلر جریان فن برای خنک کردن مدار استفاده شوند. حال با ما همراه باشید تا با نقش ترمیستورها و انواع آن بیشتر آشنا شوید.

انواع ترمیستور

ترمیستورها دارای دونوع مقاومت متغیر دمایی مثبت و مقاومت متغیر دمایی منفی می باشند که با این تعریف می توان بدین صورت آنها را دسته بندی نمود.

1. سنسور یا مقاومت حرارتی با ضریب حرارتی مثبت (PTC) نام کامل ( Positive Temperature Coefficient )
2. سنسور یا مقاومت حرارتی با ضریب حرارتی منفی (NTC) نام کامل (Negative Temperature Coefficient)

ترمیستور NTC چیست؟

ترمیستور NTC (Negative Temperature Coefficient) یک مقاومت متغیر با دما می باشد که هنگام بالاتر رفتن دما ، مقاومت آن کمتر میشود. این قطعه الکترونیکی و کلا ترمیستورها نسبت به تغییرات دما بسیار حساس هستند و به همین دلیل در کاربردهای فراوان از این قطعه الکترونیکی استفاده میشود.

رابطه مقاومت در دما از فرمول زیر محاسبه میگردد.

ترمیستور NTC بیشتر در مدارات تغذیه به عنوان کنترل کننده جریانی و یا در مدارات کنترل دما به عنوان سنسور مورد استفاده قرار میگیرد. در ادامه تمام کاربردهای NTC را شرح خواهیم داد و با تست این قطعه الکترونیکی آشنا میشویم.

تفاوت میان NTC و PTC در چیست؟

همانطور که میدانیم هر دوی این قطعات مقاومت های متغیر با دما هستند اما برعکس یکدیگر می باشند. PTC رابطه مستقیم با دما دارد اما NTC را بطه عکس با دما دارد. یعنی با بالا رفتن دما NTC مقاومتش کم شده اما PTC مقاومتش بیشتر میگردد. به نمودار زیر توجه کنید.

کاربردهای ترمیستور NTC

همانطور که گفتیم ترمیستورها یک سنسور بسیار حساس به دما هستند از این رو میتوان آنها را در قسمتهای متفاوت و برای کاربردهای گوناگونی استفاده نمود که در زیر به تمام این موارد اشاره خواهیم کرد. پس بهتر است قبل هر چیزی با کاربردهای ترمیستور NTC آشنا شویم.

• استفاده از ترمیستور NTC به عنوان کنترلر جریان فن جهت خنک نگه داشتن برد
• استفاده از ترمیستور NTC به عنوان محدود کننده جریان هجومی در بردهای تغذیه
• استفاده از ترمیستور NTC به عنوان قطع کن مدار باتری ها هنگام داغ کردن باتری

استفاده از NTC به عنوان کنترلر جریان فن

همانطور که میدانیم داغ شدن تمام بردهای الکترونیکی خطراتی را به دنبال خواهد داشت. علاوه بر آن در برخی از بردهای الکترونیکی داغ شدن برد از کیفیت جریان و ولتاژ خروجی کم خواهد کرد. طول عمر قطعات الکترونیکی نیز با داغ شدن آنها بسیار کمتر خواهد شد. حال چگونه میتوان از خاصیت ترمیستور NTC برای کنترل یک فن استفاده نمود؟

همانطور که میدانیم ترمیستور NTC هنگام بالاتر رفتن دما مقاومت خود را کم میکند. پس از همین خاصیت مهم می توان برای کنترل کردن ولتاژ و جریان یک فن برای خنک نگه داشتن برد استفاده نمود. به مدار زیر دقت کنید.

همانطور که در مدار بالا مشاهده کردید ، بنده توسط یک NTC متصل به بیس یک ترانزیستور 945 از نوع NPN توانستم به بیس این ترانزیستور جریانی را اعمال کنم که این جریان از بیس به امیتر منتقل میشود و همین امر کافیست تا حرکت جریانی از کلکتور به امیتر برقرار گردد.

حال هر چقدر مدار گرم تر شود یعنی مقاومت NTC کم میشود و همین امر سبب اعمال جریان بیشتری به بیس میگردد و جریان کلکتور به بیس شدیدتر میشود. بهتر است برای درک بهتر کار با ترانزیستورها مطلب منتشر شده ترانزیستور و روش تست ترانزیستور را مطالعه نمایید.

حال از این مدار با وریستور NTC می توانید در خنک نگه داشتن اکثر لوازم برقی حساس مانند خنک نگه داشتن CPU دستگاه های گیرنده دیجیتالی و … استفاده نمایید. در تعمیر رسیور یا گیرنده های دیجیتالی هنگامی که تعمیرکاران برای خنک نگه داشتن CPU فن نصب میکنند، این فن را مستقیما به برد تغذیه متصل میکنند و همین امر سبب دائم روشن ماندن فن و ایجاد سر و صدا در شب و همچنین پایین آمدن طول عمر فن میگردد ، که با انجام این مدار تنها زمانی فن وارد مدار میگردد که CPU داغ شده و میزان داغی فن نیز سبب تندتر شدن دور فن خواهد شد.

استفاده از NTC به عنوان محدود کننده جریان هجومی

همانطور که میدانیم یک ترمیستور NTC با تغییر دما مقاومتش تغییر میکند. اما حرکت جریانی نیز باعث گرم شدن این قطعه و کم شدن مقاومت آن میگردد. از این رو در مدارات تغذیه از این نوع ترمیستور NTC برای جلوگیری از جریانات هجومی نیز استفاده میگردد.

به طور کلی تفاوت استفاده از ترمیستور NTC به جای مقاومت های محدود کننده جریان همین کم کنندگی جریان هجومی در NTC می باشد. به طوری که در جریان های هجومی شدید NTC به عنوان یک پیش مرگ برای قطعات حساس خواهد بود. این قطعه به طور کامل در جریانات هجومی بالا خواهد سوخت تا به قطعات دیگر برد آسیبی وارد نشود. حال با یکدیگر جایگاه قرارگیری NTC در مدارات تغذیه را می بینیم.

وجود ترمیستور NTC در بردهای تغذیه بسیار امری ضروری خواهد بود. حال با یکدیگر نمودار وجود داشتن و نداشتن NTC در بردهای تغذیه در یک جریان هجومی برابر را مشاهده می کنید.

استفاده از ترمیستور NTC به عنوان قطع کن مدار باتری ها

همانطور که میدانیم باتری های لیتیوم یونی موجود در بسیاری از لوازم برقی امروزی بسیار رایج شده است. سایز کوچک این باتری ها سبب گشته تا همواره در تمام صنایع از این نوع باتری ها استفاده گردد. اما با داغ شدن و کشیدن جریان زیاد از این باتری ها آنها را تبدیل به یک بمب ساعتی میکنیم. به طور کلی انفجار در باتری بسیار خطرناک است.

حال می توانیم توسط همین ترمیستورهای NTC دمای این گونه از باتری هارا کنترل نماییم. بدین صورت که با داغ شدن این باتری یک سنسور NTC بر روی این باتری قرار دارد و با کمتر شدن مقاومت آن نمایشگر هم می تواند میزان گرمای باتری را نمایش دهد و هم برای میکروکنترلرها سیگنالی مبنی بر خاموش شدن وسیله برقی ارسال نمایند.

روش تست NTC بر روی برد

همانطور که گفتیم روش تست NTC بر روی برد انجام میگردد و بسیار راحت است. جهت تست یک NTC کافیست تا مولتی متر خود را بر روی حالت بازر قرار داده و به دوسر NTC بزنید. در صورت شنیدن صدای بوق NTC سالم است. در تست NTC اگر صدای بوق را نشنوید یعنی NTC به طور حتم سوخته می باشد.

ترمیستور PTC چیست؟

سنسور یا مقاومت حرارتی با ضریب حرارتی مثبت (PTC) نام کامل ( Positive Temperature Coefficient ). این ترمیستور برعکس ترمیستور NTC رابطه مستقیم با دما دارد. یعنی یک مقاومت متغیر با دما می باشد که با بالاتر رفتن دما مقاومت آن نیز بیشتر میگردد. در بیشتر مدارات از ترمیستور NTC استفاده میگردد اما ترمیستور PTC نیز می تواند کاربردهای مهمی در طراحی بردهای تغذیه داشته باشد.

کاربردهای ترمیستور PTC

ترمیستور PTC نیز همانند ترمیستور NTC دارای کاربردهایی در برق می باشد اما نقش این ترمیستور بیشتر در مدارات صنعتی می باشد. حال بیایید تا با یکدیگر به برخی از این کاربردها نگاهی دقیق تر بیاندازیم.

• استفاده از ترمیستور PTC برای کاهش جریان های هجومی
• استفاده از ترمیستور PTC برای راه انداز موتورهای صنعتی
• استفاده از ترمیستور PTC برای حفاظت دمایی از موتورهای صنعتی
• استفاده از ترمیستور PTC برای هیترهای خود تنظیم کننده

استفاده از PTC برای کاهش جریان های هجومی

بدین صورت که اگر یک ترمیستور PTC را در مدار همانند یک ترمیستور NTC به صورت سری در ورودی مدار قرار دهیم با بالا رفتن دمای قطعات حساس برد دمای PTC نیز بالا رفته و سبب کمتر شدن شدت جریان ورودی میشود. همین کم شدن جریان ورودی می تواند مدار را به طور کامل قطع کند. به مدار زیر توجه کنید.

این نمونه ای از استفاده از ترمیستور PTC برای کاهش جریان هجومی می باشد که مثلا در بردهای موتورهای DC کاربرد فراوانی دارد.

استفاده از ترمیستور PTC برای راه انداز موتورهای صنعتی

همانطور که میدانیم الکتروموتورها در هنگام راه اندازی 20 برابر جریان نامی خود جریان صرف میکنند تا راه اندازی شوند. اما در این گونه از الکتروموتورها معمولا یک سیم پیچ راه انداز موجود است تا جریان راه اندازی را به حداقل برساند. حال میتوان از همین ترمیستورهای PTC استفاده نمود تا در ابتدا که مقاومت ترمیستور PTC بسیار کم است این سیم پیچ راه انداز وارد مدار گردد و بعد از گرم شدن موتور ترمیستور PTC مقاومت بالایی خواهد داشت و همین مقاومت بالا سبب گردد تا سیم پیچ راه انداز که با این ترمیستور سری شده است از مدار خارج گردد.

استفاده از PTC برای حفاظت دمایی از موتورهای صنعتی

موتورهای صنعتی امروزه در تمامی صنایع کاربرد فراوانی دارند از اگزاست فن ها گرفته تا چرخدنده های کوچک توسط موتورها هدایت میشوند. قیمت موتورهای سه فاز صنعتی بسیار گران شده به طوری که برای سیم پیچی کردن یک موتور سه فاز باید هزینه بسیار زیادی پرداخت. حال به راحتی میتوان با استفاده از ترمیستورهای PTC دمای سیم پیچ را کنترل نمود. بدیم صورت که بر سر هر سیم پیچ موتور سه فاز یک عدد PTC نصب میگردد و همین امر سبب می شود تا هنگام داغ شدن سیم پیچ میران اهم PTC بالا رفته و دور مور را کاهش دهد. این امر سبب سالم ماندن سیپ پیچ می گردد.

حال تصور کنید شفت موتور به طور کامل گیر کند یا موتور به حالت دوفاز درآید! چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در مدت کوتاهی سیم پیچ موتور داغ کرده و بلافاصله PTC ها که به صورت سری بر سر راه سیم پیچ ها قرار گرفته اند، مقاومت بالایی پیدا کرده و مدار را به طور کامل قطع خواهند کرد. با این کار دیگر هزینه ای برای سیم پیچی مجدد در کار نیست.

استفاده از ترمیستور PTC برای هیترهای خود تنظیم کننده

یک هیتر می تواند در سر راه خود یک ترمیستور PTC به صورت سری داشته باشد. همین سبب می گردد تا هنگام داغ شدن بیش از حد هیتر مقاومت ترمیستور PTC نیز بالا رود و ولتاژ رسیده به هیتر کم شود و دمای هیتر کاهش یابد. حال بلعکس همین مطلب نیز صحت خواهد داشت. با سرد شدن هیتر نیز مجددا مقاومت ترمیستور PTC کاهش یافته و همین کاهش سبب بالاتر رفتن ولتاژ دوسر هیتر شده و سبب گرم شدن مجدد آن میگردد.