ترمیستور چیست؟
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.
آشنایی با ترانسمیتر
سنسورها ، ترانسمیترها و ترانسمیترها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در پروسه های متنوع دارند.
کاربرد عمده این قطعات
در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که
بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و جگونگی حالت خروجی خواهد
شد .
یک سنسور بنا به تعریف ، قطعه ای است که به پارامترهای فیزیکی
نظیر حرکت ، حرارت ، نور ، فشار ، الکتریسیته ، مغناطیس و دیگر حالات
انرژی حساس است و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می دهد .
یک
ترانسدیوسر بنا به تعریف ، قطعه ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به
یکدیگر را برعهده دارد ، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک
ترانسدیوسر باشد ، سنسور فشار پارمتر را اندازه می گیرد و مقدار تعیین شده
را به ترانسدیوسر تحویل می دهد ، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال
الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی ،
تبدیل می کند .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است
که در سمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ ،
جریان و فرکانس را تغییر دهد ، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور
انتخاب شده باید از نوع شنشورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد
و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند
که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل
داده خواهد شد .
برای درک این مطلب به
تفاوتهای میان دو سنسور انداره گیر دما می پردازیم : ترموکوپل و درجه
حرارت جیوه ای ، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می دهند
، اما ترموکوپل در شمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می دهد ، در حالی که
درجه حرارت جیوه ای خروجی خود را به شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش
نشان می دهد .
ترانسمیتر وسیله ای
است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای
کنترلرها و مدارهای الکترونیکی تبدیل می کند ، مثلأ یک حلقه فیدبک سیگنالی
در سطح ماکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می کند و این سیگنال ضعیف
می تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا 4
تا 20 میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیترها عمومأ از قطعاتی مثلop-amp برای
تقویت و خطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می کند .
سنسورها و ملحقات آنها
مثل ترانسدیوسرها را در گروه های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و
آنها را بر اساس نوع انرژی قابل استفاده و روشهای تبدیل ، دسته بندی می
کنند .
