أحد أكثر أنواع أجهزة استشعار درجة الحرارة شيوعا في السوق هو الثرمستور ، وهو نسخة مختصرة من "المقاوم الحساس للحرارة". تعتبر الثرمستورات مجسات منخفضة التكلفة و متينة و قوية. الثرمستور هو جهاز استشعار درجة الحرارة المفضل للتطبيقات التي تتطلب حساسية عالية ودقة جيدة. تقتصر الثرمستورات على تطبيقات نطاق درجة حرارة التشغيل الصغيرة بسبب الاستجابة غير الخطية لدرجة الحرارة.
اعمال بناء
الترمستورات عبارة عن مكونين سلكيين مصنوعين من أكاسيد فلزية ملبدة ومتوفرة في العديد من أنواع العبوات لدعم مجموعة متنوعة من التطبيقات. حزمة الثرمستور الأكثر شيوعًا هي حبة زجاجية صغيرة يبلغ قطرها من 0.5 إلى 5 مم مع سلكين. وتتوفر الترمستورات أيضًا في الحزم القابلة للسحب ، والأقراص ، والمدمجة في مجسات المعادن الأنبوبية. الثرمستورات الزجاجية حبة متينة وقوية جداً ، مع وضع الفشل الأكثر شيوعاً هو تلف السلكين الرصاص. ومع ذلك ، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب درجة أكبر من الصلابة ، توفر الثرمستورات على شكل أنبوب معدني حماية أكبر.
فوائد
تتميز الترمستورات بالعديد من المزايا ، بما في ذلك الدقة والحساسية والثبات ووقت الاستجابة السريع والإلكترونيات البسيطة والتكلفة المنخفضة. يمكن أن تكون الدائرة الواصلة مع الثرمستور بسيطة مثل مقاومة السحب وقياس الجهد عبر الثرمستور. ومع ذلك ، تكون استجابة الثرمستورات لدرجة الحرارة غير خطية للغاية ويتم ضبطها في كثير من الأحيان إلى نطاق درجة حرارة صغير مما يحد من دقتها إلى النافذة الصغيرة ما لم يتم استخدام دوائر خطية أو تقنيات تعويض أخرى. تجعل الاستجابة غير الخطية الثرمستورات شديدة الحساسية للتغيرات في درجات الحرارة. أيضا ، فإن الحجم الصغير والكتلة من الثرمستور يعطيهم كتلة حرارية صغيرة تسمح للثرمستور أن يستجيب بسرعة لتغير في درجة الحرارة.
سلوك
تتوفر الثرمستورات إما بمعامل درجة حرارة سالبة أو موجبة (NTC أو PTC). يصبح الثرمستور ذو معامل درجة حرارة سالبة أقل مقاومة كلما زادت درجة الحرارة بينما يزيد الثرمستور ذو معامل درجة الحرارة الموجب في المقاومة كلما زادت درجة حرارته. غالباً ما يتم استخدام الثرمستورات PTC في سلسلة مع مكونات حيث قد تتسبب العواصف الحالية في حدوث ضرر. كمكونات مقاومة ، عندما يمر التيار عبرها ، تولد الثرمستورات الحرارة التي تسبب تغير في المقاومة. بما أن الثرمستورات تتطلب إما مصدر تيار أو مصدر جهد للعمل ، فإن تغير المقاومة المستحث ذاتيًا هو حقيقة حتمية مع الثرمستورات. في معظم الحالات ، تكون تأثيرات التسخين الذاتي ضئيلة ولا يحتاج التعويض إلا عند الحاجة إلى دقة عالية.
وسائط التشغيل
تُستخدم الترمستورات في وضعين تشغيليين خارج نمط التشغيل التقليدي المقاوم للحرارة. يستخدم وضع الفولطية مقابل التيار الثرمستور في حالة استقرار ذاتي ثابت. وكثيراً ما يستخدم هذا الأسلوب لمقاييس التدفق حيث يؤدي التغير في تدفق السائل عبر الثرمستور إلى تغير في الطاقة تبدده الثرمستور ومقاومته والتيار أو الجهد اعتمادًا على كيفية تحريكه. يمكن أيضًا تشغيل الثرمستور في الوضع الحالي مع الوقت الذي يتعرض فيه الثرمستور إلى تيار. التيار سوف يتسبب في حرارة الثرمستور ، ويزيد المقاومة في حالة الثرمستور NTC ويحمي دائرة من ارتفاع الجهد العالي. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام الثرمستور PTC في نفس التطبيق للحماية من الطفرات الحالية المرتفعة.
تطبيقات
تحتوي الترمستورات على مجموعة واسعة من التطبيقات ، وأكثرها شيوعًا هي استشعار درجة الحرارة المباشر وتوقف الطفرة. تميز خصائص الثرمستور في NTC و PTC بالتطبيقات التي تشمل:
- مؤشرات مستوى السائل
- تعويض درجة الحرارة
- قياس التدفق
- فراغ جاجيس
- الحماية الحرارية
- Ampifier التحكم في المكسب
- دوائر تأخير الوقت
- مفاتيح حرارية
الخطية
نظرًا للاستجابة غير الخطية للثرمستورات ، غالبًا ما يُطلب من دوائر الخطوط الخطية تقديم دقة جيدة عبر مجموعة من درجات الحرارة. يتم إعطاء استجابة المقاومة غير الخطية لدرجة حرارة الثرمستور بمعادلة Steinhart-Hart التي توفر مقاومة جيدة لدرجة حرارة منحنى مناسب. ومع ذلك ، فإن الطبيعة غير الخطية تؤدي إلى ضعف الدقة في الممارسة ما لم يتم استخدام محاكاة عالية التناظرية إلى التحويل الرقمي. إن تنفيذ عملية خطية بسيطة للأجهزة إما من موازاة متوازية أو متسلسلة أو موازية ومتسلسلة مع الثرمستور يحسن بشكل كبير من الخطية لاستجابة الثرمستورات ويمتد من نافذة درجة الحرارة التشغيلية للثرمستور بتكلفة من بعض الدقة. يجب اختيار قيم المقاومة المستخدمة في دارات الخطية لتوسيط نافذة درجة الحرارة لتحقيق أقصى قدر من الفعالية.