در ادامه با سنسور ptc با انواع و کاربرد های آن آشنا میشود که نوعی ترمیستور میباشد اگر با ترمیستور آشنایی ندارید مقاله ترمیستور چیست را مطالعه فرمایید.
ترمیستور PTC چیست؟
ترمیستور PTC، یک مقاومت ضریب دمایی مثبت است.که یکی از پرکاربردترین انواع ترمیستور میباشد به این معنا که با افزایش دما، مقدار مقاومت افزایش می‌یابد. ترمیستورها مقاومت هایی هستند که به تغییرات دما واکنش نشان می دهند.
دسته بندی ترمیستور ptc
بر اساس ساختار، مواد سازنده و فرآیند ساخت به دو دستۀ کلی تقسیم می‌شوند.
- ترمیستور سیلیکونی
- سوئیچینگ
ترمیستور سیلیکونی
اولین گروه از ترمیستورها از سیلیکون ساخته شده که به عنوان یک مادۀ نیمه رسانا در آن به کار رفته است. این نوع از ترمیستورهای PTC به خاطر خاصیت خطی خود به کار می‌روند.
سوئیچینگ
گروه دوم PTCهای سوئیچینگ هستند. این نوع از PTCها دارای منحنی مقاومت-دمایی به شدت غیر خطی هستند. در ابتدا زمانی که ترمیستور گرم میشود، مقدار مقاومت تا رسیدن به دمای بحرانی ، کم میشود. امّا زمانی که دما به بالاتر از مقدار بحرانی خود رسید، مقدار مقاومت به شدت افزایش می‌یابد. این نوع از PTC ها به طور گسترده در هیترها و سنسورها استفاده می‌شوند. ترمیستورهای PTC پلیمری، از یک نوع پلاستیک خاص ساخته شده که زیر مجموعۀ نوع دوم ترمیستورهای PTC بوده و عموماً به عنوان فیوزهای قابل ریست شدن استفاده می‌شوند.
کاربرد PTC ها
- گرماسازهای تنظیم شونده به صورت خودکار
- حفاظت در برابر اضافه جریان
- Time Delay (تاخیر زمانی)
- راه انداز موتور
گرماسازهای تنظیم شونده به صورت خودکار
اگر جریان از طریق یک Ptc سوئیچینگ برقرار شود، این ترمیستور به صورت خودکار در یک دمای مشخص تثبیت خواهد شد. به این معنا که اگر دما کاهش پیدا کند، مقدار مقاومت نیز کاهش یافته بنابراین، میزان جریان افزایش پیدا کرده و دستگاه گرم میشود.
زمانی که دما افزایش یابد، مقدار مقاومت نیز افزایش یافته و بنابراین مقدار جریان را محدود کرده و دستگاه گرم میشود. این نوع از ترمیستورها اغلب از جنس سرامیک بوده و در اشکال و اندازه‌های مختلف ساخته شده و به خاطر طراحی منعطف، PTC های سرامیکی یک انتخاب عالی برای گرمای الکتریکی کنترل شده هستند. برای انتقال گرمای افزایش یافته، اجزای سرامیکی هیتر می‌توانند بر روی یک هیت سینک آلومینیومی نصب شوند.
حفاظت در برابر اضافه جریان
ترمیستورهای PTC به عنوان محدود کنندۀ اضافه جریان یا فیوزهای قابل تنظیم در مدارات مختلف استفاده می‌شوند. در وضعیت اضافه جریان دمای بدنۀ ترمیستورها افزایش یافته و به حد دمای قابل انتقال می‌رسد. این باعث میشود که مقاومت PTC ها به شدت افزایش پیدا کرده و میزان جریان در مدار را کاهش دهد.
همزمان با کاهش اضافه جریان و یا اتصال کوتاه در مدار، ترمیستور شروع به خنک شدن کرده و میزان مقاومت کاهش یافته و در نتیجه جریان در مدار برقرار میشود. PTC های پلیمری معمولی برای این منظور استفاده می‌شوند. این PTC ها با اسامی تجاری مختلفی مانند Poly fuses, Poly Switches, Multi fuses شناخته می‌شوند.
Time Delay (تاخیر زمانی)
تأخیر زمانی مورد نیاز در یک مدار را می‌توان با استفاده از زمان لازم برای گرم شدن یک ترمیستور جهت تغییر وضعیت از حالت مقدار مقاومت پایین، به مقدار مقاومت بالا فراهم کرد. میزان تأخیر زمانی به عواملی مانند اندازۀ دمای محیطی، ولتاژی که به آن متصل شده و همینطور مداری که در آن به کار رفته است بستگی دارد. یک مثال خوب، استفاده از این ترمیستورها در لامپ های فلوئورسنت است.
زمانی که ابتدا تغذیه به لامپ اعمال میشود، ترمیستور در حالت سرد قرار گرفته و ولتاژ لامپ کم‌تر از ولتاژ جرقه بوده و جریانی که در مدار برقرار میشود باعث گرم شدن الکترودها و PTC ها به صورت همزمان میشود. زمانی که دمای " کیوری" برسد، PTC عمل کرده و ولتاژ لامپ به میزان بالاتر از ولتاژ جرقه رسیده و لامپ عملکرد عادی خود را شروع می‌کند. پیش گرمایش الکترودها باعث افزایش چشمگیر عمر لامپ شده و به همین دلیل ترمیستورهای PTC در این نوع مدارات به کار می‌روند.
راه انداز موتور
بعضی از انواع موتورهای الکتریکی موجود هستند که دارای سیم پیچ راه انداز بوده که فقط در زمان راه اندازی موتور به آن‌ها نیاز است. با قرار دادن یک ترمیستور به صورت سری با سیم پیچ راه انداز می‌توان خروجی سیم پیچ راه انداز از مدار را کنترل کرد. بدین صورت که در ابتدای برقراری جریان PTC سرد بوده و میزان مقاومت آن در پایین ترین حد ممکن قرار دارد. با افزایش زمان، PTC به مرور گرم شده و مقاومت افزایش می‌یابد و در نتیجه جریان به یک میزان قابل چشم پوشی رسیده که سیم پیچ راه انداز را از مدار خارج می‌کند.
مزایای ترمیستورهای PTC
- حجم پایین
- حساسیت بالا و توانایی کار در یک بازۀ زمانی کوچک
- استفادۀ آسان
- زمان پاسخ گویی سریع
- قیمت پایین
- دقت بالا
- قابلیت تکرار پذیری بالا
- سازگاری بالا با تغییرات دما
معایب ترمیستور PTC
- عملکرد به شدت غیر خطی
- مصرف کنندۀ توان
- نامناسب برای بازه‌های دمایی وسیع
- عملکرد در بازۀ دمایی محدود در مقایسه با سایر انواع سنسورها مانند RTD