เทอร์มิสเตอร์ คืออะไร ? เทอร์มิสเตอร์ ทำงานอย่างไร ?

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง Zimzim DIY
ในวันนี้ผมมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวหนึ่ง มานำเสนอครับ
เรามักจะเห็นมันบ่อยๆ ในบอร์ดหรือแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
ซึ่งอุปกรณ์ชิ้นนี้มีชื่อว่า เทอร์มิสเตอร์ แล้วเทอร์มิสตอร์ มันคือตัวอะไร

ก่อนอื่นมาดูที่มาที่ไปของชื่อมันซะก่อนครับ
เทอร์มิสเตอร์ มาจาก คำสองคำมารวมกัน
นั้นก็คือ Resistor + thermal
Resistor ก็คือ ตัวต้านทาน thermal ก็คือความร้อน
รวมกันก็ กลายเป็น thermistor แปลเป็นเป็นไทยก็คือ ตัวต้านทานที่ขึ้นอยู่กับความร้อนหรือ อุณหภูมิ

เทอร์มิสเตอร์จริงๆแล้ว ก็คือ
ตัวต้านทานตัวหนึ่ง ที่เปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิที่มันได้รับ
แล้วอุณหภูมิ ทำไมมันถึงเปลี่ยนแปลง ค่าความต้านทาน ของเทอร์มิสเตอร์ได้
ผมจะอธิบายอย่างงี้ครับ
วัสดุต่างๆที่เขาใช้ทำเทอร์มิสเตอร์เขาจะคัดเลือกตัวท๊อปๆ เลือกวัสดุที่มันไวต่ออุณหภูมิในย่านต่างๆ มาผสมเจือปน น้อยมากก็แล้วแต่ ค่าที่ต้องการ
บางตัวที่ผลิตออกมา เค้าก็จะบอกว่ามันทำงานได้ดีที่ อุณหภูมิ เท่านั้นเท่านี้
สมมุติว่าทำงานไวที่อุณหภูมิ ต่ำๆ ก็ทำเป็น เซนเซอร์ แอร์ เซนเซอร์ น้ำแข็ง
บางตัวไวต่ออุณหภูมิ สูงๆหน่อย ก็ทำเป็น เซอนเซอร์ความร้อนขับติดกับฮีทซิงค์

สัญลักษณ์ของเทอร์มิสเตอร์ ก็จะคล้ายๆกับตัวตัานทาน แต่จะมีขีดค่อมตรงกลาง หรือว่าจะเป็นทรงกระบอกแบบนี้ ก็คือตัวเดียวกัน ครับ

ตอนนี้ เทอร์มิสเตอร์ พัฒนา ไปหลายรูปแบบมากๆครับ แต่หลักๆ ที่พอจะแยกแยะออกก็มีอยู่ด้วยสองประเภท
นั้นก็คือแบบ NTC กับแบบ PTC

NTC ย่อมาจาก Negative Temperature Coefficient
PTC ย่อมาจาก Positive Temperature Coefficient

แต่ส่วนใหญ่ที่ผมเห็น ใช้กันในวงจรบ่อยๆจะเป็นแบบ NTC เดี่ยวไปดูหลัการทำงานของมันครับ

หลักการทำงานของ NTC ก็คือ
เมื่ออุณหภูมิสูง ค่าความต้านทานจะลดลง และถ้า อุณหภูมิลดลง ค่าความต้านทานจะสูงขึ้น

เทอร์มิสเตอร์แบบ NTC ก็จะแบ่งย่อยลงไปอีก อย่างเช่น
1.แบบลูกปัด Ceramic Bead ก็จะได้ความเสถียร
2.แบบ Dis และ แบบ ชิป (Disk and Chip) หรือแบบ จะมีการตอบสนองที่ช้ากว่า แต่จัดการกระแสที่ไหลได้ดี กว่า
3.แบบ แก้ว แบบแก้วก็จะทนอุณหภูมิได้สูงหน่อย

เราก็จะเห็น NTC ประยุกต์ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป อย่างเช่น

1.ใช้เป็น เซ็นเซอร์ อุณหภูมิ
เราจะเอา NTC ไปแปะกับซิงค์ระบายความร้อน เมื่อซิงค์มีความร้อนสูง
ความต้านทาน ของ เทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลง ทำให้ กระแสจากที่ไหลลำบาก ก็จะไหลง่ายขึ้น เราก็จะไปต่อ กับออปแอมป เพื่อเปรียบเทียบค่า ถ้าออปแอมป์ตรวจสอบแล้วว่า ร้อนจริง
ก็จะนำกระแส ส่งไฟไปไบอัสที่ ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ก็จะปล่อยกระแส ให้พัดลมทำงาน ต่อไป

2.ใช้เป็น วงจร ซอฟสตาร์ท
ลดการกระชากของกระแสไฟได้
ถ้าดูที่กราฟ ก็จะเห็นว่าถ้าเราไม่ใส่ NTC โหลดบางอย่าง อย่างเช่นมอเตอร์ คาปาซิเตอร์ตัวใหญ่ๆ มันจะดึงกระแสในช่วงแรกหลายเท่ามาก ทำไฟในบ้านของเราจะตก หรือว่าหลอดไฟก็จะมีการกระพริบๆ เกิดความไม่สมูทเกิดขึ้น
ถ้าในเครื่องเสียงสมัยก่อนก็จะเห็นชัดเลยครับ เวลาเราเปิดปิด เครื่องก็จะมีเสียงตุ๊บตั๊บเกิดขึ้น
แต่ถ้าเราต่อ NTC อนุกรมกับ Line แบบนี้
NTC จะมีค่าความต้านทานค่าๆ หนึ่ง มันจะช่วยลดกระแสตรงนั้นให้ลดลงได้ มันจะช่วยหน่วงกระแส ในระยะแรกสั้นๆ
แต่พอกระแสเข้าไปได้ระยะหนึ่งตัวมันจะร้อนขึ้นความต้านทานตัวมันต่ำลงกระแสก็จะกลับมาไหลได้ปกติ เหมือนมีแค่สายไฟเส้นหนึ่ง

ถ้าดูที่กราฟถ้าวงจรที่ใส่ NTC สังเกตุว่า NTC มีค่าความต้านทาน ช่วยชะลอกระแสในช่วงแรก พอมันร้อนก็ปล่อย กระแสให้ไหลปกติ

เพราะฉะนั้น NTC ที่ใช้ในวงจร ถ้าตัวมันร้อนเพื่อนๆไม่ต้องไปตกใจนะครับ ตัวมันร้อนก็คือมันทำงานปกติของมันครับ

ตัวนี้จึง มีความต้านทานอยู่ที่ 5 โอห์ม เมื่อวัดค่าของมันด้วยอุณหภูมิห้องปกติ แต่ส่วนใหญ่ ใน Datasheet ก็จะระบุไว้ที่ 25 องศา
เพราะฉะนั้นถ้าเอามาใช้ในบ้านเรา ค่ามันอาจจะไม่ตรงเพราะว่าบ้านเราร้อน ค่ามันอาจจะเปลี่ยนอแลงเล็กน้อย ครับ

ถ้าเราไปค้น DATASHEET
ก็จะพบข้อมูลที่ลงลึกไปอีก ว่ามันสามารถ
จ่ายกระแสได้กี่ แอมป์(5แอมป์)
ความต้านทานตอนจ่ายไฟแล้วลดลงเหลือเท่าไหร่ (0.125 โอหม์
ตามตาราง แถวล่างสุดรองแถวสุดท้าย)
เราสามารเปิดหาค่าได้อินเตอร์เน็ตได้ไม่ยาก

การตรวจเช็ค วัดค่าเบื้องต้น
NTC มีค่าความต้านทานค่าๆหนึ่งเสมอ
ต่อวัด2ขา เหมือน วัดความต้านทานทั่วไป นั้นก็คือไปที่โหมด โอห์ม
ก็จะมี ค่าๆหนึ่ง ใกล้เคียงกับตัวมันที่เขียนระบุไว้
มันอาจจะมีความคาดเคลื่อนเล็กน้อยอย่างที่ผมได้บอกไว้เมื่อสักครู่


ถ้าเรามาดูที่กราฟ โดยให้แกน X เป็นค่าความต้านทานส่วนแกน Y เป็นค่าของอุณหภูมิ
จะเห้นว่า มันจะไม่ได้ เป็น เส้นตรงเชิงเส้น ตามอุณหภูมิ แบบนี้
แต่มันจะเป็นเส้นโค้ง เอกซ์โพเนนเชียล ซึ่งดูแล้วยังไงๆมันก็ไม่ค่อยสอดคล้องกับอุณหภูมิเท่าไหร่

เพราะอุณหภูมิช่วงหนึ่ง ค่าความต้านทานจะเปลี่ยน แปลงไปมากมาย
แต่ขอขยับไปอีกช่วง ค่าความต้านทานมีการเปลี่ยนแปลง น้อยมากๆ

ส่วนวาริสเตอร์แบบ PTC
ก็จะทำงานคล้ายกับแบบ NTC แต่มันจะทำงานสลับกัน
เมื่ออุณหภูมิสูง ค่าความต้านทานก็จะสูงขึ้น

จะมีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ
แบบแรกเป็น แบบซิลิกอน เราเรียกว่า Silistor
จะมีเส้นกราฟ ตามอุณหภูมิเชิงเส้น ขึ้นไปแบบนี้
ความต้านทานก็จะค่อยๆเพิ่มขึ้น ตามอุณหภูมิ
แบบที่ 2 คือ แบบ สวิตชิ่ง
ลักษณะคล้ายๆ แบบ NTC
จะมีช่วงค่าๆหนึ่งที่ ความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

การตอบสนองอุณหภูมิ
เทอร์มิสเตอร์เดี่ยวนี้พัฒนาขึ้นไปเรื่อยๆแล้วครับ สามารถใช้งานที่อุณหภูมิค้อนข้างกว้าง อุณภูมิ แบบ ติดลบจนเป็นน้ำแข็ง มันก็วัดได้ หรือ อุณหภูมิเลยจุดเดือดของน้ำไปมันก็วัดได้
ที่ทำงานอุณภูมิไม่สูงมาก ก็ะใช้เป็น Epoxy อุณหภูมิก็จะอยู่ราวๆประมาณ -55C ถึง 150C
และเทอร์มิสเตอร์อบบเคลือบแก้ว จะสามารถทนต่ออุณหภูมิ ได้มากหน่อย เริ่มตั้งแต่ 70 - 300C เลยทีเดียว

ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
#เทอร์มิสเตอร์คืออะไร #เทอร์มิสเตอร์หลักการทำงาน