هل تساءلت يومًا كيف تعرف سيارتك ارتفاع درجة حرارة المحرك، أو كيف تحافظ الطابعة ثلاثية الأبعاد على درجة حرارة مثالية لفوهتها؟ في كثير من الحالات، يكمن الحل في مكون صغير وقوي يُسمى مستشعر درجة الحرارة NTC .
سوف يوضح هذا الدليل أساسيات ما هو مستشعر NTC والمبدأ البسيط والذكي وراء كيفية عمله.
ما هو مستشعر درجة الحرارة NTC؟
NTC هو اختصار لـ "معامل درجة الحرارة السالب" . يُعدّ الثرمستور NTC نوعًا خاصًا من المقاومات، وظيفته تغيير مقاومته الكهربائية بشكل متوقع بناءً على درجة الحرارة.
إن كلمة "سلبية" في اسمها هي المفتاح:
سلبي : يعني انخفاض المقاومة .
معامل درجة الحرارة : يعني أن التغيير يكون استجابة لدرجة الحرارة.
وبالتالي، تنخفض مقاومة الثرمستور NTC مع ارتفاع درجة حرارته.
تخيل الأمر كحشد من الناس في ممر. عندما يكون الجو باردًا، يتجمعون معًا ويسدون الطريق، مما يُصعّب المرور (مقاومة عالية). عندما يكون الجو حارًا، ينتشرون ويتحركون، مما يُسهّل المرور (مقاومة منخفضة). يعمل الثرمستور NTC بطريقة إلكترونية مماثلة.
كيف يعمل مستشعر درجة الحرارة NTC؟
يعتمد مبدأ العمل الأساسي على سلوك المواد شبه الموصلة (مثل أكاسيد المعادن) داخل المستشعر. إليك شرحًا مبسطًا خطوة بخطوة:
المادة: يتم تصنيع المستشعر من مادة شبه موصلة من السيراميك أو البوليمر.
تغير درجة الحرارة: عندما ترتفع درجة حرارة بيئة المستشعر، تهتز ذرات المادة بقوة أكبر. والأهم من ذلك، تُثير هذه الطاقة الحرارية الإلكترونات، مما يُتيح لها توصيل الكهرباء.
انخفاض المقاومة: مع زيادة عدد الإلكترونات الحرة المتاحة لحمل التيار الكهربائي، تصبح المادة موصلة أفضل. من الناحية الكهربائية، يعني هذا انخفاض مقاومتها .
القياس: عادةً ما يُوصل الثرمستور NTC بدائرة كهربائية ذات مقاومة مرجعية ثابتة، مما يُنشئ مُقسّم جهد . بقياس الجهد عبر الثرمستور NTC، يستطيع الجهاز الإلكتروني المتصل (مثل المتحكم الدقيق) حساب مقاومته بدقة.
التحويل إلى درجة الحرارة: نظرًا لأن العلاقة بين مقاومة NTC ودرجة الحرارة معروفة ويمكن التنبؤ بها (وفقًا لمنحنى محدد)، يمكن للجهاز استخدام صيغة رياضية أو جدول بحث لتحويل المقاومة المقاسة إلى قراءة دقيقة لدرجة الحرارة.
باختصار: الحرارة ← المزيد من الإلكترونات الحرة ← مقاومة كهربائية أقل ← تغير الجهد القابل للقياس ← درجة الحرارة المحسوبة.
لماذا هذا مفيد؟
هذا السلوك المتوقع يجعل ترموستات NTC مفيدة للغاية. فهي وسيلة منخفضة التكلفة، عالية الحساسية، وموثوقة للأنظمة الإلكترونية لمراقبة التغيرات في درجات الحرارة والاستجابة لها، مما يتيح كل شيء، من قطع التيار الآمن إلى التحكم الدقيق في المناخ.
من خلال فهم هذا المفهوم البسيط "المقاومة تنخفض مع درجة الحرارة"، ستتمكن من اكتشاف المبدأ الأساسي وراء أحد أكثر أجهزة استشعار درجة الحرارة شيوعًا في العالم!
