Termistory o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC) są stosowane jako precyzyjne elementy czujników temperatury w różnych zastosowaniach motoryzacyjnych, przemysłowych, AGD i medycznych. Ponieważ dostępna jest szeroka gama termistorów NTC – o różnych konstrukcjach i wykonanych z różnych materiałów – wybór najlepszegoTermistory NTCdla konkretnego zastosowania może być trudne.
DlaczegowybieraćNTC?
Istnieją trzy główne technologie czujników temperatury, z których każda ma swoją własną charakterystykę: czujniki rezystancyjne temperatury (RTD) oraz dwa rodzaje termistorów – o dodatnim i ujemnym współczynniku temperaturowym. Czujniki RTD są używane głównie do pomiaru szerokiego zakresu temperatur, a ponieważ wykorzystują czysty metal, są zazwyczaj droższe niż termistory.
Dlatego, ponieważ termistory mierzą temperaturę z taką samą lub lepszą dokładnością, są zazwyczaj preferowane w stosunku do czujników RTDS. Jak sama nazwa wskazuje, rezystancja termistora o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC) rośnie wraz z temperaturą. Są one powszechnie stosowane jako czujniki graniczne temperatury w obwodach wyłączających lub zabezpieczających, ponieważ rezystancja rośnie po osiągnięciu temperatury przełączania. Z drugiej strony, wraz ze wzrostem temperatury, rezystancja termistora o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC) maleje. Zależność rezystancji od temperatury (RT) ma płaską krzywą, dzięki czemu jest bardzo dokładna i stabilna w pomiarach temperatury.
Kluczowe kryteria wyboru
Termistory NTC charakteryzują się wysoką czułością i mogą mierzyć temperaturę z dużą dokładnością (±0,1°C), co czyni je idealnymi do szerokiego zakresu zastosowań. Wybór typu zależy jednak od szeregu kryteriów – zakresu temperatur, zakresu rezystancji, dokładności pomiaru, warunków środowiskowych, czasu reakcji i wymagań dotyczących rozmiaru.
Elementy NTC pokryte powłoką epoksydową są wytrzymałe i zazwyczaj mierzą temperatury od -55°C do +155°C, natomiast elementy NTC w obudowie szklanej mierzą do +300°C. W zastosowaniach wymagających wyjątkowo szybkiego czasu reakcji, bardziej odpowiednim wyborem są elementy w obudowie szklanej. Są one również bardziej kompaktowe, a ich średnica wynosi zaledwie 0,8 mm.
Ważne jest, aby dopasować temperaturę termistora NTC do temperatury elementu powodującego zmianę temperatury. W związku z tym są one dostępne nie tylko w tradycyjnej formie z wyprowadzeniami, ale mogą być również montowane w obudowie śrubowej, aby przymocować je do radiatora i zamontować na powierzchni.
Nowością na rynku są całkowicie pozbawione ołowiu (w układach scalonych i podzespołach) termistory NTC, które spełniają bardziej rygorystyczne wymagania przyszłej dyrektywy RoSH2.
AplikacjaEprzykładOprzegląd
Komponenty i systemy czujników NTC są stosowane w wielu dziedzinach, zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym. Typowe zastosowania obejmują podgrzewane kierownice i fotele oraz zaawansowane systemy klimatyzacji. Termistory są stosowane w układach recyrkulacji spalin (EGR), czujnikach kolektora dolotowego (AIM) oraz czujnikach temperatury i ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (TMAP). Ich szeroki zakres temperatur pracy zapewnia wysoką odporność na uderzenia i drgania, wysoką niezawodność oraz długą żywotność i stabilność w długim okresie. W przypadku zastosowań motoryzacyjnych, wymagana jest zgodność z globalną normą AEC-Q200 dotyczącą odporności na naprężenia.
W pojazdach elektrycznych i hybrydowych czujniki NTC służą do zapewnienia bezpieczeństwa akumulatora, monitorując uzwojenia impulsów elektrycznych i stan ładowania. Układ chłodzenia czynnika chłodniczego, który chłodzi akumulator, jest połączony z układem klimatyzacji.
Pomiar i kontrola temperatury w urządzeniach gospodarstwa domowego obejmują szeroki zakres temperatur. Na przykład w suszarce do ubrańczujnik temperaturyOkreśla temperaturę gorącego powietrza wpływającego do bębna i temperaturę powietrza wypływającego z bębna. W przypadku chłodzenia i zamrażaniaCzujnik NTCMierzy temperaturę w komorze chłodniczej, zapobiega zamarzaniu parownika i mierzy temperaturę otoczenia. W małych urządzeniach, takich jak żelazka, ekspresy do kawy i czajniki, czujniki temperatury służą bezpieczeństwu i efektywności energetycznej. Urządzenia grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne (HVAC) zajmują większy segment rynku.
Rozwijająca się dziedzina medycyny
W branży elektroniki medycznej dostępne są różnorodne urządzenia do opieki szpitalnej, ambulatoryjnej, a nawet domowej. Termistory NTC są stosowane jako elementy pomiarowe temperatury w urządzeniach medycznych.
Podczas ładowania małego, mobilnego urządzenia medycznego, temperatura robocza akumulatora musi być stale monitorowana. Wynika to z faktu, że reakcje elektrochemiczne zachodzące podczas monitorowania w dużej mierze zależą od temperatury, dlatego szybka i dokładna analiza jest niezbędna.
Plastry do ciągłego monitorowania glikemii (GCM) umożliwiają monitorowanie poziomu cukru we krwi u pacjentów z cukrzycą. W tym przypadku czujnik NTC służy do pomiaru temperatury, ponieważ może ona wpływać na wyniki.
W terapii ciągłym dodatnim ciśnieniem w drogach oddechowych (CPAP) stosuje się aparat, który pomaga osobom z bezdechem sennym oddychać swobodniej podczas snu. Podobnie, w przypadku ciężkich chorób układu oddechowego, takich jak COVID-19, respiratory mechaniczne przejmują oddychanie pacjenta, delikatnie wtłaczając powietrze do płuc i usuwając dwutlenek węgla. W obu przypadkach szklane czujniki NTC są zintegrowane z nawilżaczem, cewnikiem do dróg oddechowych i otworem wlotowym, aby mierzyć temperaturę powietrza i zapewnić pacjentom komfort.
Niedawna pandemia wymusiła potrzebę zwiększenia czułości i dokładności czujników NTC, zapewniających długoterminową stabilność. Nowy tester wirusów spełnia rygorystyczne wymagania dotyczące kontroli temperatury, aby zapewnić spójną reakcję między próbką a odczynnikiem. Smartwatch jest również zintegrowany z systemem monitorowania temperatury, który ostrzega o potencjalnych chorobach.
Czas publikacji: 25 maja 2023 r.