เรียนฟิสิกส์กับครูชิตชัย

         เทอร์มิสเตอร์มาจากคำว่า Thermo + Resistor คำว่า Thermo นั้นหมายถึง ความร้อน ดังนั้น เทอร์มิสเตอร์จึงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “ตัวต้านทานความร้อน” (Thermal Resistor) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตรวจจับอุณหภูมิ (Temperature-sensing) เป็นสารกึ่งตัวนำที่ทำมาจากโลหะออกไซด์ เช่น แมงกานีส, นิกเกิล, โคบอลด์, ทองแดงและยูเรเนียม เป็นต้น โดยสารเหล่านี้จะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ กล่าวคือเมื่ออุณหภูมิโดยรอบเปลี่ยนแปลงไปเพียงเล็กน้อยจะส่งผลทำให้ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วและแปรผันตรงกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นไทริสเตอร์จึงมีคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานตามอุณหภูมิโดยใช้ตัวย่อ “TH”

ภาพแสดงสัญลักษณ์และรูปร่างของเทอร์มิสเตอร์

        โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์จะมีอยู่ด้วยกันสองประเภทคือแบบ  Positive Temperature Coefficients (PTC)  และแบบ Negative Temperature Coefficients (NTC) 
        เทอร์มิสเตอร์สองประเภทนี้มีคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกัน กล่าวคือแบบ PTC  จะมีค่าความต้านทานเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และจะเพิ่มอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิถึงจุดที่เรียกว่า ‘knee’ หรือจุดช่วงที่ทำหน้าที่เสมือนเป็นสวิตซ์ตัด-ต่อวงจร (switching point )  ส่วน NTC  จะตรงกันข้ามคือค่าความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นดังภาพ

          เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีความละเอียดสูงในการตรวจจับอุณหภูมิ (ความละเอียดของเทอร์มิสเตอร์จะขึ้นอยู่กับโมเดล(model)และรายละเอียดของผู้ผลิตอุปกรณ์ยี่ห้อหรือนั้นๆ)    แต่อย่างไรก็ตามเทอร์มิสเตอร์จะค่อนข้างมีข้อจำกัดเกี่ยวกับย่านการตรวจจับอุณหภูมิ (โดยทั่วไปจะมีย่านการใช้งานปกติที่ 0°C ถึง 100°C )
และคงทนต่อสภาวะทางเคมีและไม่มีผลกระทบต่อการใช้งานนานๆ

ชนิดของเทอร์มิสเตอร์  (Types of Thermistors )

         เทอร์มิสเตอร์โดยทั่วไปจะมีขนาดกะทัดรัด (Compact  size) เนื่องจากลักษณะการใช้งานมักจะนำไปใช้ในบริเวณพื้นที่ที่จำกัด เช่นใช้ฝังในขดลวดมอเตอร์เพื่อตรวจจับอุณหภูมิขดลวดเป็นต้น
          เทอร์มิสเตอร์ที่ใช้ในเชิงพานิชน์จะมีทั้งแบบที่เป็นลิเนียร์ (linear) ซึ่งมีความสัมพันธ์ระหว่างค่าความต้านทานกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเป็นแบบเชิงเส้น และแบบนันลิเนียร์ (non-linear) แต่กรณีที่ใช้ในการวัดเพื่ออ่านอุณหภูมิ โดยทั่วไปจะนิยมใช้เทอร์มิสเตอร์ที่เป็นแบบลิเนียร์

Linear Response Thermistor Elements

        สำหรับงานที่มีต้องการคุณสมบัติเป็นแบบเชิงเส้นนั้น   โดยทั่วไปผู้ผลิตจะจัดเตรียมอุปกรณ์ส่วนที่ช่วยมีความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับค่าความต้านทานแบบลิเนียร์ไว้ให้ ซึ่งจะประกอบด้วยส่วนที่ใช้วัดอุณหภูมิและตัวต้านทานภายนอก(external resistor) สำหรับทำให้เกิดความสัมพันธ์เป็นแบบเชิงเส้น ( linearizing )

   เทอร์มิสเตอร์ โพรบ (Thermistor Probes)

        เทอร์มิสเตอร์ใช้งานแบบเดี่ยวๆ (Standalone) จะค่อนข้างบอบบางและแตกง่ายและไม่เหมาะสำหรับสภาวะแวดล้อมที่สมบุกสมบัน (rugged environment)  ดังนั้นในปัจจุบันผู้ผลิตเทอร์มิสเตอร์จึงได้พัฒนาชนิดที่เป็นแบบโพรบซึ่งฝังเทอร์มิสเตอร์ไว้ในท่อโลหะขึ้น(metal tubes) ซึ่งจะช่วยทำให้เกิดความเสถียรมากกว่าและเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมในอุตสาหกรรม.

IC-LM335   

         เป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบไว้สำหรับวัดอุณหภูมิ ตั้งแต่ 0 ถึง 100 องศาเซลเซียส โดยที่ให้ผลของการวัดออกมาเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้า ในชุดทดลองจะมีวงจรเปรียบเทียบความต่างศักย์ Voltage comparator เมื่ออุณหภูมิเกิน 40 องศาเซลเซียสจะเปลี่ยนตรรกะจาก 0 เป็น 1 ทันที และเมื่ออุณหภูมิลดลงจะเปลี่ยนกลับจาก 1 เป็น 0