ترمیستور چیست؟

[ریپورتر]

ترمیستور چیست؟






حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را می‌توان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان می‌دهد.
نیم رساناهایی که به سبب ضریب مقاومت گرمایی زیادشان بکار می‌روند، به مقاومتهای حساس به دما یا ترمیستور thermistors که از عبارت temperature sensitive resistors گرفته شده ، معروف هستند. مقاومتهای حساس به دما در شاخه‌های مهندسی کاربردهای مهم و زیادی دارند:
در کنترل خودکار ، فاصله سنجی و نیز در دماسنجهای خیلی دقیق و حساس بکار برده می‌شوند.
دماسنجهای مقاومتی یا بارترها barertte دستگاهی است برای اندازه گیری چگالی شار تابشی که طرز کار آن بر پایه تغییر مقاومت الکتریکی پیل حساس نیم رسانایی در موقع گرم کردن آن استوار است)، را خیلی پیش در آزمایشگاهها بکار می‌بردند. ولی قبلا آنها را از فلز می‌ساختند که به سبب محدودیت گسترده کاربردشان ، مشکلات زیادی به بار می‌آوردند.
برای اینکه مقاومت بارتر را در مقایسه با مقاومت سیمهای رابط بالا ببرند، ناچار بودند بارتر را از سیم نازک و دراز بسازند. به علاوه تغییر مقاومت فلزات با دما خیلی کم است و از این اندازه گیری دما به کمک بارتر فلزی به اندازه گیری خیلی دقیق مقاومت نیاز داشت.
بارترهای نیم رسانایی (ترمیستورها) این معایب را ندارند. مقاومت ویژه الکتریکی آنها آنچنان بالاست که یک بارتر می‌تواند فقط چند میلیمتر طول داشته باشد. با چنین ابعاد کوچکی ، ترمیستور خیلی زود به دمای محیط بیرون می‌رسد. همین امر به آن امکان می‌دهد که دمای اشیای کوچک (مثلا برگ گیاهان یا ناحیه‌هایی روی پوست بدن) را اندازه بگیرد.
ترمیستورهای مدرن (ترمیستورهای نیم رسانا)

حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را می‌توان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان می‌دهد.
در ابتدا انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از حرکت گرمایی یعنی انرژی داخلی نیم رساناها ، تأمین می‌شد. ولی این انرژی را جسم می‌تواند در ضمن جذب انرژی نور به الکترون انتقال دهد. مقاومت چنین نیم رساناهایی بر اثر نور به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. این پدیده را نور رسانش فوتو رسانش یا اثر فوتو الکتریکی ذاتی گویند.
اصطلاح ذاتی در اینجا تأکید بر این واقعیت دارد که الکترونهای آزاد شده با نور ، مانند انتشار الکترون از فلز درخشانی که به “اثر فوتوالکتریک غیر ذاتی“ معروف است، مرزهای جسم را ترک نمی‌کنند. این الکترونها در جسم باقی می‌مانند و دقیقا رسانندگی آن را تغییر می‌دهند. دستگاههایی که بر پایه این پدیده ساخته می‌شوند را در مقیاس صنعتی برای دستگاههای اعلان و خودکار بکار می‌برند (مانند دزدگیر و ...).
فقط بخش کوچکی از الکترونهای آزاد نیم رسانا در حالت آزادند و در جریان شرکت می‌کنند. اما درست این است که بگوییم همین الکترونها بطور دائم در حالت آزادند و دیگران در حالت مقید. بر عکس ، در نیم رساناها همزمان دو فرآیند رخ می‌دهد:
از یک طرف با صرف انرژی داخلی یا انرژی نورانی فرآیند آزادسازی الکترونها اتفاق می‌افتد.
از طرف دیگر ، فرآیند ربایش الکترونهای آزاد ، یعنی ترکیب مجدد آنها با بعضی از یونهای باقیمانده (یعنی ، اتمهایی که الکترونهایشان را از دست داده‌اند) مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، هر الکترون آزاد شده فقط مدت کوتاهی (از ۳-۱۰ تا ۸-۱۰ ثانیه) آزاد می‌ماند. همواره الکترونهایی وجود دارد که پیوسته جایشان را با الکترونهای مقید عوض می‌کنند. تعادل بین الکترونهای آزاد و مقید از نوع تعادل دینامیکی است.
منبع:شبکه اطلاع رسانی رشد

[hengameh]

اینم یه معرفی از انواع سنسور های دما(ترمیستور)

سنسور دماي ديجيتال MAX6577
براي اندازه گيري دما در سيستمهاي آنالوگ و ديجيتال روش هاي گوناگوني وجود دارد.
ساده ترين راه براي اندازه گيري دما در يك سيستم آنالوگ استفاده از تغييرات ولتاژ يك ديود در حالت باياس معكوس با دماست كه براي اندازه گيري دقيق آن به يك يا دو طبقه تقويت كننده با Op-Amp مورد نياز است. البته آي سي هاي گوناگوني به بازار عرضه شده است كه معروفترين آن LM35 مي باشد كه در بازار تهران هم به سهولت در دسترس است.
اما براي اندازه گيري دما در يك سيستم ديجيتال اگر چه مي توان ولتاژ خروجي يك سنسور آنالوگ را بوسيله مبدل A/D قراعت نمود اما اين راه علاوه بر بالا بردن قيمت تمام شده حجم مدار را بزرگ كرده به علاوه عيب يابي و تعمير آنرا را مشكل مي كند.
براي حل مشكلات فوق كمپاني هاي مختلف سنسورهاي دماي ديجيتال را به بازار عرضه كرده اند. اين آي سي در انواع مختلفي از نظر نوع خروجي به بازار عرضه شده اند. خروجي سريال، خروجي PWM و خروجي فركانس از جمله اين انواع است.

سنسور SMT160 كه در يك بسته سه پايه عرضه شده است نمونه اي از سنسور دما با خروجي PWM است. در صورتيكه ميكروكنترلر شما داراي ورودي PWM باشد كار با اين سنسور نسبتاً سر راست است. اما مشكل هنگامي است كه بخواهيم خروجي سنسور را با يك كنترلر ارزان و ساده قرايت كنيم. اين كار اگر چه غير ممكن نيست اما مستلزم انجام محاسبات پيچيده و بكار گيري بيش از حد منابع كنترلر است.

سنسوري كه در اينجا قصد معرفي آنرا داريم MAX6577 و خروجي آن از نوع فركانس مي باشد. به اين معني كه براي قرايت دماي اندازه گيري شده توسط آي سي كافي است فركانس توليد شده روي خروجي آنرا اندازه بگيريم. از آنجاييكه خروجي اين آي سي يك موج مربعي با دامنه 5 ولت است و فركانس حدود 3 KHz است ، اندازه گيري آن توسط يك ميكروكنترلر كوچك (مانند AT89C2051) بسيار ساده ميباشد.
به اين منظور كافي است خروجي آي سي را به يكي از دو ورودي كانتر AT89C2051 وصل كرده و در فواصل زماني منظم (مثلا 1 ثانيه) مقدار آنرا بخوانيد. البته براي بدست آوردن دقت بيشتر مي توان اين زمان را بيشتر كنيد. پس از خواندن مقدار كانتر با چند محاسبه ساده مقدار دما بدست مي آيد كه مستقيما روي 7-Seg قابل نمايش است.
مسئله ديگر خطاي سنسور است كه طبق كاتالوگ سازنده مقداري ثابت دارد و با تغيير دما تغيير نمي كند. اين مطلب يك مزيت محسوب مي شود زيرا در ميكروكنترلر با يك جمع يا تفريق ساده مي توان اين خطا را از بين برد.

در زير نمودار مداري يك نشان دهنده دم روي سون سگمنت به كمك ميكروكنترلر را نشان مي دهد(هدف چگونگي بكارگيري سنسور دما مي باشد.)
http://www.lahijancity.com/files/forums/upload/Figure_MAX6577_micro_AT90S4.png
از مزيت هاي ديگر اين آي سي مي توان به كوچكي بسته آن اشاره كرد كه علاوه بر كوچك كردن ابعاد مدار، زمان پاسخ سنسور نسبت به تغييرات دماي محيط را بسيار كوتاه كرده است.
همچنين اين سنسور مصرف تواني در حد 0.2 mA دارد كه از اثر خودگرمايي سنسور جلوگيري مي كند.
رنج كار آن نظامي بوده و از منفي 40 تا مثبت 125 درجه را اندازه گيري مي كند.

MAX6577 داراي 6 پايه است كه 2 تا براي تغذيه. يكي خروجي فركانس . يكي بيكار ديگر و دو تاي ديگر براي تعيين رنج خروجي فركانس است.
و نكته آخر اينكه اين كنترلر براي كار فقط نياز به يك خازن 100 n دارد و با توجه به خروجي تك سيم آن و نياز به دو سيم براي تغذيه با يك رشته كابل سه سيم براحتي مي توان از آن براي اندازه گيري در فواصل طولاني (tele measuring) استفاده كرد

[hengameh]

سنسور دماي LM35

عناصر نيمه هادي وابستگي زيادي به حرارت دارند ، از اين خاصيت جهت ساخت مدارات مجتمع كه سنسور دما مي باشند ، استفاده مي شود. در اين گونه مدارها ولتاژ يا جريان خروجي به صورت خطي نسبت به دما تغيير مي كند. رنج حرارتي اين قطعات -60 تا 180 درجه سانتيگراد مي باشد.
از معروفترين IC هاي حرارتي مي توان به : ( 10MV / K ) LM335 ، ( 10MV / C ) LM35 ، ( 10MV / F ) LM34 ، ( 15.6MV / C ) LM62 و AD590 ) (10UA / Cو... اشاره كرد. اين IC‌ها رفتاري مشابه ديود زنر دارند ، با اين تفاوت كه ولتاژ شكست آنها حساس به حرارت مي باشد. در گرايش معكوس مقدار ولتاژ زنر از رابطه V ( 10MV / K ) T = 2.73 +( 10MV / C )tبدست مي آيد. كه T برحسب درجه كلوين وt برحسب درجه سانتيگراد مي باشد.

نمونه بسيار ساده از نحوه بكار گيري LM35 و دريافت ولتاژ خروجي را در زير مي بينيد.
http://www.lahijancity.com/files/forums/upload/ic_LM35_3.png
با توجه به سادگي استفاده از اين گونه سنسورها به طور كلي براي اندازه گيري حرارت برحسب درجه سانتيگراد از LM35 استفاده مي شود كه ولتاژ خروجي آن متناسب با درجه سانتيگرا د مي باشد ، به اين صورت كه وقتي درجه حرارت صفردرجه باشد ، ولتا ژ خروجي نيز صفرولت خواهد بود و به ازاي افزايش هر يك درجه حرارت ، ولتاژ خروجي 10MV افزايش خواهد يافت. به عنوان مثال در دماي 25 درجه سانتيگراد ولتاژ خروجي 250MV خواهد بود. ولتاژ تغذيه اين IC بين 4 تا30 ولت بوده ومي توان خروجي آن را به طور مستقيم به ولتمترهاي آنا لوگ يا ديجيتال متصل كرد.

شكل فيزيكي آن معمولا مطابق شكل زير است:
http://www.lahijancity.com/files/forums/upload/ic_LM35_2.png
جدول راهنماي انتخاب براي LM35 مي باشد.

OUTPUT SCALE ------ ACCURECY ------ TEMP RANGE ------ DEVIC

10MV / C ------ +1.0C ------ -55C TO +150C ----- LM35A

10MV / C ------ +1.5C ------ -55C TO +150C ------ LM35

10MV / C ------- +1.0C ------ -40C TO +110C ------- LM35CA

10MV / C ------- +1.5C ------ -40C TO +110C ------ LM35C

10MV / C ------ +2.0C ------ 0C TO +100C ------- LM35D
http://www.ladyada.net/images/sensors/tmp36pinout.gif

كاتالوگ PDF اي سي LM35 رو مي تونيد از اين لينك دانلود كنيد: http://www.national.com/ds/LM/LM35.pdf#search='lm35.pdf (http://www.national.com/ds/LM/LM35.pdf#search=%27lm35.pdf)