Termistörler: NTC ve PTC Termistörleri Açıklandı

Termistör, sıcaklığı ölçmek ve algılamak için birçok seçenekten biridir; taşımacılıktan üretime kadar, sıcaklık verilerini toplamak için bir termistör kullanmak yeni bir şey değil! Ancak, termistörlerin farklı varyantlarının neler olduğunu ve uygulamalarını hiç merak ettiniz mi? Bugün bu sorunun cevabını vereceğiz!

Termistörler: NTC ve PTC Termistörler Açıklandı

Bugün ana konumuza geçmeden önce, termistörlerle ilgili temel kavramlar hakkında bu makaleleri okumanız önerilir:

Bunu bir kenara bırakırsak, şimdi termistörler hakkında konuşabiliriz! Bu makalede nelerin ele alınacağını görelim:

Termistörlerin Genel Görünümü
NTC ve PTC Termistörler
İlişkiler ve Hesaplamalar
Termistörlerin Uygulamaları
Termistörlerle Projeler

Termistörlerin Genel Görünümü

Termistör Nedir?

Termistör, Termal ve Direnç kelimelerinin bir birleşimidir, bu da onu sıcaklığa duyarlı bir direnç haline getirir! Bu kadar basit, temelde bir dirençtir ama özel bir direnç türüdür.

Termistör Nasıl Çalışır?

Adından da anlaşılacağı gibi, termistörler sıcaklığa bağlı dirençlerdir. Yani, sıcaklıktaki en küçük değişikliğe bile tepki verirler. Peki, sıcaklığa nasıl tepki verirler?

Bir termistör, bir yarı iletken ve bir yalıtkan ile yapılır; burada yalıtkan ve iletken arasında bir direnç bulunur. Genellikle demir, uranyum, bakır gibi metal oksitlerin sinterlenmiş karışımı seçilir ve yarı iletkenin üzerine bir yalıtkan kaplama uygulanır. Farklı formlarda da mevcuttur! Genellikle boncuk, disk ve çubuk şeklindedir.

Termistör Türleri

Burada birkaç termistör türü listeledik, ancak NTC ve PTC daha yaygın olarak kullanılmaktadır:

Negatif Sıcaklık Katsayısı (NTC) Termistör

NTC, en yaygın kullanılan termistördür, özellikle 10KΩ NTC termistörü. Güvenilirliği ve hızlı tepkisi nedeniyle de popülerdir. Sahip olduğu bazı özellikler şunlardır:

Sıcaklık arttıkça direnç azalır.
Yan ürün olarak ısı üretmek için akıma direnç gösterir.
Doğruluğu korumak için algılanan değerlere düzeltme uygulanabilir.
Düşük sıcaklıklarda kendiliğinden ısınma etkisi vardır.

Pozitif Sıcaklık Katsayısı (PTC) Termistör

PTC, NTC’nin tamamen zıt bir kullanımına sahiptir; her ne kadar bu kadar yaygın kullanılmasa da, genellikle kendiliğinden düzenlenen ısıtma elemanları/kendiliğinden sıfırlama amaçları için kullanılır. Sahip olduğu bazı özellikler şunlardır:

Sıcaklık arttıkça direnç artar.
Bir devrede kısıtlama görevi görür.
Belirli bir sıcaklığın üzerinde dirençte ani bir artış gösterir.

Termokupl

Termokupl, iki farklı metalin iki noktada bağlandığı bir sıcaklık sensörüdür. Ayrıca, tüm sıcaklık sensörleri arasında en geniş sıcaklık aralığına sahiptir!

Düşük hassasiyet: 0.5 °C ile 5 °C
Doğrusal olmayan, dönüşüm gerektirir
Geniş sıcaklık aralığı: -200 °C ile 1750 °C
Termostatlarda sıcaklık sensörü olarak, gazlı cihazlar için güvenlik cihazı olarak kullanılır

NTC ve PTC Termistörler

Termistörler	NTC	PTC
Sıcaklık katsayısı	Negatif (-)	Pozitif (+)
Metal Oksitler	Nikel, demir, manganez, titanyum, kobalt	Stronsiyum titanat, baryum-, kurşun-
Sıcaklık Aralığı	-55°C ile 200°C	60°C ile 120°C
Uygulamalar	Sıcaklık algılama ve kontrol, akış ölçümü vb.	Aşırı akım koruması, kendiliğinden düzenlenen ısıtıcı vb.

İlişkiler ve Hesaplamalar

Önceki bölümde NTC ve PTC dirençlerinden bahsettiğimiz için, bunların ilişkisini bir grafikle gösterelim:

Grafikten de görebileceğiniz gibi, sıcaklık katsayılarını gösteren zıt eğrileri vardır. NTC için sıcaklık arttıkça direnç azalır. PTC için sıcaklık arttıkça direnç artar.

Her birinin sembolleri de bu şekilde temsil edilebilir:

Termistör Kullanarak Sıcaklık Nasıl Ölçülür?

Bu noktaya kadar bildiğimiz gibi, termistörler dirençli cihazlardır ve sıcaklıkları ölçmek için bir araçtır. Peki, bunu nasıl kullanırız? Oldukça basit, aslında termistörü bir voltaj bölücü devresinde kullanabilirsiniz!

Örneğin, standart bir 10kΩ termistörü 10kΩ’luk bir seri dirençle kullanırsanız, 25 derece Celsius’taki temel sıcaklıkta çıkış voltajı, 10Ω/(10Ω+10Ω) = 0.5 olarak besleme voltajının yarısı olacaktır.

Steinhart-Hart Denklemi

Steinhart-Hart denklemi, termistör sıcaklıklarını kolay ve doğru bir şekilde modellemeye yardımcı olur. Geçmişte bilgisayarların olmadığı dönemlerde yaygın olarak kullanılmıştır, günümüzde ise yazılım kullanılarak otomatik olarak hesaplanabilir!

Denklem aşağıdaki gibidir:

Burada,

T1 = Kelvin cinsinden ilk sıcaklık noktası (Sıcaklık SI Birimi)
T2 = Kelvin cinsinden ikinci sıcaklık noktası
R1 = T1’deki termistörlerin direnci Ohm cinsinden
R2 = T2’deki termistörlerin direnci Ohm cinsinden

Manuel olarak nasıl kullanılacağını anlamanıza yardımcı olmak için, bir örneğe bakalım!

Soru: 10kΩ NTC termistörün 25oC ile 100oC arasındaki B değeri 3455’tir. 25 derece Celsius’taki direnç değerini ve tekrar 100oC’deki değerini hesaplayın.

Şimdi, elimizdeki bilgi B = 3455, R1 = 25 derece Celsius’ta 10kΩ. Ancak, derece Celsius yerine Kelvin’e ihtiyacımız var, bu yüzden orijinal 25 derece Celsius’a 273.15k ekliyoruz. Tüm değerleri yerleştirin ve şöyle görünmelidir:

Cevap ile, iki noktalı bir karakteristik grafik çizebilirsiniz:

Not: Sadece iki nokta çizilmiş olmasına rağmen, gerçek deneylerde daha fazla sıcaklık noktası çizdiğinizde, okumanızın daha doğru olacağını unutmayın!

Termistörlerin Uygulamaları

Termistörler çok spesifik bir direnç türü olmasına rağmen, esasen sıcaklıkları düzenlemeye yardımcı olurlar, bazıları her gün bunları kullanır!

Mikrodalga

Bunun çok yaygın bir ev aleti olduğundan eminim ve genellikle gece boyunca veya mikrodalgada ısıtılabilir yiyecekleri ısıtmak için kullanıyoruz! Termistörler (veya özellikle PTC’ler) mikrodalgalarda iç sıcaklığını belirlemek ve korumak için kullanılır. Olmadan, aşırı ısınma meydana gelebilir ve yangın tehlikesine yol açabilir!

Dijital Termometreler

Termistörlerden bahsetmişken, termometrelerden nasıl bahsedilmez? Özellikle dijital olanlardan. Diğer termometre türü cıva termometreleridir, bunlar termistör yerine cıva kullanır. Dijital termistörler NTC’leri kullanarak sıcaklığı ölçer ve okumaları doğru bir şekilde gösterir!

Termistörlerle Projeler

Artık termistörlerin nasıl çalıştığını bildiğimize göre, termistörlerinizi kullanabileceğiniz bazı eğlenceli projelere geçebiliriz!

Soğuk Sensör Devresi

Buzdolabınızın sıcaklığını izlemenize yardımcı olacak bir termistör devresiyle ilgileniyor musunuz? Bu proje, termistörlerin kontrol edilen bir ortamda sıcaklık seviyesini nasıl izlediğini öğrenmenizi sağlayacak, diğer elektronik bileşenlerin yardımıyla!

İhtiyacınız olanlar:

NTC Termistör
2 LED (Kırmızı ve sarı)
Buzzır
Piller
4 direnç
Tel

Daha ayrıntılı bir diyagram ve bilgi için buraya tıklayın!

Bir Arduino Sıcaklık Sensörü Yapın

Bir Arduino’ya sahipseniz ve termistörünüzü bağlamak istiyorsanız, bu temel termistör eğitimi basit ve başlangıç dostudur! Ayrıca, eğitimde termistörler ve hesaplamalar hakkında bazı temel bilgiler de bulunmaktadır!