บทความนี้ครอบคลุมตัวต้านทานเอนกประสงค์ประเภทต่างๆ รวมถึงเทอร์มิสเตอร์ ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (VDR) ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง (LDR) และตัวต้านทานแบบไม่เหนี่ยวนํา ซึ่งแต่ละตัวทําหน้าที่เฉพาะตามลักษณะเฉพาะ เช่น อุณหภูมิหรือความไวต่อแสง

มีตัวต้านทานแบบไม่โอห์มมิก (ไม่เชิงเส้น) ที่เปลี่ยนความต้านทานตามพารามิเตอร์ทางกายภาพอื่นๆ เช่น แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และแสงโดยรอบ ตัวต้านทานเหล่านี้มีประโยชน์ในฐานะเซ็นเซอร์ในเครื่องมือวัด และเมื่อใช้เป็นเซ็นเซอร์ เรียกว่า 'ทรานสดิวเซอร์'

เทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่มีค่าความต้านทานแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเล็กน้อย (คําว่า 'เทอร์มิสเตอร์' มาจากการรวมกันของ 'ความร้อน' และ 'ตัวต้านทาน')

เทอร์มิสเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทตามค่าความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ

เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC)

ค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ NTC จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น สัญลักษณ์มาตรฐาน IEC สําหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC แสดงในรูปที่ 1

เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC)

ค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ PTC จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

เทอร์มิสเตอร์ใช้สําหรับ:

• การป้องกันขดลวดมอเตอร์
• ปลายร้อนของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• เครื่องใช้ในบ้าน เช่น เตาอบ ไดร์เป่าผม เครื่องปิ้งขนมปัง และตู้เย็น
• คอมพิวเตอร์
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

รูปที่ 2 แสดงลักษณะทั่วไปของเทอร์มิสเตอร์ NTC (สีน้ําเงิน) และ PTC (สีแดง) โดยปกติค่าความต้านทานจะแสดงในระดับลอการิทึม แต่เพื่อแสดงให้เห็นถึง 'เข่า' ที่แหลมคมของเส้นโค้งเมื่อ PTC ร้อนขึ้นเส้นโค้งตัวแทนได้ถูกดึงมาจากผลการทดสอบกับเทอร์มิสเตอร์จริง ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC อยู่ที่ 4 Ω ที่อุณหภูมิห้อง แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 50 องศาเซลเซียส ในทางกลับกันเทอร์มิสเตอร์ NTC มีความต้านทานสูงที่อุณหภูมิต่ําและลดลงในลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

ตัวต้านทานค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ํา

ในบางกรณี ตัวต้านทานจําเป็นต้องรักษาค่าไว้ในช่วงอุณหภูมิ วัสดุในอุดมคติในสถานการณ์เช่นนี้คือแมงกานินซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิที่กําหนดเป็น 0.00001 (10−5) การเปลี่ยนแปลงความต้านทานโดยทั่วไปมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับองค์ประกอบโลหะอื่นๆ ซึ่งมักถูกระบุว่าเป็นศูนย์ แมงกานินใช้ในกรณีที่ต้องการตัวต้านทานที่มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง เช่น ในเครื่องมือวัด

ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า (VDR)

ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (VDR) หรือวาริสเตอร์เป็นส่วนประกอบที่มีความต้านทานแตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ VDR ผลิตจากส่วนผสมของวัสดุเพื่อให้มีความต้านทานสูงมากที่แรงดันไฟฟ้าต่ํากว่า แต่มีความต้านทานต่ํามากเหนือค่าวิกฤตที่กําหนด โดยปกติแล้ว VDR จะแสดงในรูปแบบแผ่นดิสก์ โดยมีสายนําสองตัวสําหรับเชื่อมต่อกับวงจร ดังแสดงในรูปที่ 3

VDR เชื่อมต่อแบบขนานกับปริมาตร tag แหล่งจ่ายไฟใกล้กับวงจรที่ต้องป้องกัน โดยปกติแล้วจะไม่ดําเนินการ แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินขีด จํากัด ที่ออกแบบไว้มันจะพังทลายและนําพลังงานส่วนเกินออกจากวงจรที่ป้องกัน VDR สมัยใหม่สร้างขึ้นโดยใช้วัสดุโลหะออกไซด์เซรามิกเผา และเรียกกันทั่วไปว่าวาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV) รูปที่ 4 แสดงให้เห็นว่าความต้านทานของ VDR แตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

รูปที่ 4 การตอบสนองของ VDR ต่อกราฟแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

จุดประสงค์หลักของ VDR คือเพื่อป้องกันอุปกรณ์จากแรงดันไฟกระชาก เช่น ฟ้าผ่า เวลาตอบสนองนั้นรวดเร็วมาก ซึ่งเป็นลักษณะที่จําเป็นอย่างเห็นได้ชัด

ในบางวงจร VDR มีจุดประสงค์เพื่อเป่าฟิวส์หรือตัดเบรกเกอร์เพื่อแยกวงจรไฟฟ้าที่ได้รับการป้องกัน บางครั้ง VDR ถูกสร้างขึ้นในแพ็คเกจที่เรียกว่า 'อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก' ซึ่งสามารถติดตั้งในแผงสวิตช์หลักหรือบนเทอร์มินัลของผู้บริโภค ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์แต่ละเครื่องและความรุนแรงของไฟกระชาก อาจต้องเปลี่ยน VDR หลังจากใช้งานแล้ว

สัญลักษณ์มาตรฐาน IEC สําหรับตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 5

ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง (LDR)

ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง (LDR) ใช้เพื่อตรวจจับระดับแสง เช่น ในเซลล์ PE (โฟโตอิเล็กทริก) บนเสาไฟฟ้า เพื่อเปิดและปิดไฟถนน หรือเพื่อควบคุมแสงกลางคืนอื่นๆ เมื่อแสงตกกระทบตัวต้านทานความต้านทานจะเปลี่ยนไปและความรู้สึกของวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะเปลี่ยนไปเพื่อเปิดหรือปิดรีเลย์หรือสวิตช์โซลิดสเตต รูปที่ 6 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและการส่องสว่างใน LDR

ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงมักจะทําจากฟิล์มแคดเมียมซัลไฟด์ที่ติดตั้งบนแผ่นเซรามิกหรือฟีนอลิกและหุ้มด้วยตะแกรงนําไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการสะสมของการปนเปื้อนและเพื่อป้องกันวัสดุที่ใช้งานตัวต้านทานจะถูกติดตั้งในซองแก้วที่อพยพหรือปิดด้วยพลาสติกใส รูปที่ 7 แสดง LDR ที่หลากหลาย

รูปที่ 8 แสดงสัญลักษณ์มาตรฐาน IEC สําหรับตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง

ความต้านทานของอุปกรณ์แตกต่างกันไปตามปริมาณแสงที่ได้รับบนพื้นผิว โดยปกติความต้านทานในที่มืดสนิทอาจสูงถึง 10 MΩ ซึ่งลดลงเหลือ 100 Ω ในแสงแดด

ตัวต้านทานแบบไม่เหนี่ยวนํา

จุดสําคัญที่ควรคํานึงถึงเมื่อออกแบบวงจรสวิตชิ่งหรือวงจรความถี่สูงคือโครงสร้างของตัวต้านทานส่วนใหญ่จะคล้ายกับตัวเหนี่ยวนํากล่าวคือมีความยาวของลวดพันเหมือนขดลวดรอบเซรามิกอดีต ซึ่งหมายความว่าตัวต้านทานอาจเพิ่มการเหนี่ยวนําที่ไม่ต้องการให้กับวงจร เพื่อหลีกเลี่ยงการเหนี่ยวนําและทําให้ตัวต้านทานมีความต้านทานอย่างหมดจดที่สุดตัวต้านทานแบบพันลวดจะถูกพันกลับเข้าที่ตัวมันเองซึ่งมีผลในการยกเลิกการเหนี่ยวนําที่เกิดขึ้น ตัวต้านทานบาดแผลประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่า 'ตัวต้านทานแบบ bifilar' ซึ่งโครงสร้างแสดงในรูปที่ 9

‍

ตัวต้านทานของเหลว

ความต้านทานสําหรับมอเตอร์สตาร์ทใช้ของเหลวตัวต้านทานซึ่งเก็บไว้ในถังโดยมีอิเล็กโทรดสองขั้วนําพลังงานไป ความต้านทานสามารถทําให้เย็นลงได้อย่างอิสระผ่านการพาความร้อนและการนําไฟฟ้าผ่านพื้นผิวถัง ดังนั้นจึงสามารถออกแบบขนาดถังให้เหมาะกับการกระจายที่ต้องการได้

ข้อดีอย่างหนึ่งของความต้านทานของเหลวคือค่าความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (แสดงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบหรือ NTC) ซึ่งมีประโยชน์สําหรับสตาร์ทมอเตอร์ รูปที่ 10 แสดงสตาร์ทมอเตอร์เหนี่ยวนําโรเตอร์แบบบาดแผลต้านทานของเหลว

คําถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับตัวต้านทานวัตถุประสงค์พิเศษ

1. เทอร์มิสเตอร์คืออะไร?

เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่มีค่าความต้านทานแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเล็กน้อย

2. อะไรคือความแตกต่างระหว่างเทอร์มิสเตอร์ NTC และ PTC?

ค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

ค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

3. MOV คืออะไร และมักใช้ทําอะไร?

วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV) เป็นตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าและใช้ในอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

4. ความต้านทานใน LDR เปลี่ยนแปลงอย่างไรในการตอบสนองต่อแสง?

เมื่อแสงตกกระทบตัวต้านทานความต้านทานจะลดลงและความรู้สึกของวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะเปลี่ยนไปเพื่อเปิดหรือปิดรีเลย์หรือสวิตช์โซลิดสเตต

5. การออกแบบตัวต้านทานสามารถลบการเหนี่ยวนําที่ไม่ต้องการได้อย่างไร?

เพื่อหลีกเลี่ยงการเหนี่ยวนําและทําให้ตัวต้านทานมีความต้านทานอย่างหมดจดที่สุดตัวต้านทานแบบพันลวดจะถูกพันกลับเข้าที่ตัวมันเองซึ่งมีผลในการยกเลิกการเหนี่ยวนําที่เกิดขึ้น

ตัวต้านทานเอนกประสงค์ Takeaways ที่สําคัญ

ตัวต้านทานเอนกประสงค์มีบทบาทสําคัญในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เนื่องจากมีลักษณะและฟังก์ชันการทํางานที่เป็นเอกลักษณ์ เทอร์มิสเตอร์เป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการตรวจจับอุณหภูมิในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ขดลวดมอเตอร์และเครื่องใช้ในบ้าน ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (VDR) ปกป้องอุปกรณ์จากแรงดันไฟกระชาก ในขณะที่ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง (LDR) เป็นหัวใจสําคัญในระบบตรวจจับแสงสําหรับระบบอัตโนมัติและการควบคุม นอกจากนี้ ตัวต้านทานแบบไม่เหนี่ยวนําและตัวต้านทานของเหลวยังนําเสนอโซลูชันสําหรับการลดการเหนี่ยวนําที่ไม่ต้องการและควบคุมมอเตอร์สตาร์ทตามลําดับ การทําความเข้าใจการใช้งานและฟังก์ชันการทํางานที่หลากหลายของตัวต้านทานเอนกประสงค์เหล่านี้มีความสําคัญอย่างยิ่งสําหรับวิศวกรและนักออกแบบในการพัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้