Czym jest czujnik temperatury NTC?
Aby zrozumieć funkcję i zastosowanie czujnika temperatury NTC, musimy najpierw dowiedzieć się, czym jest termistor NTC.
Proste wyjaśnienie działania czujnika temperatury NTC
Przewodniki gorące lub przewodniki ciepłe to rezystory elektroniczne o ujemnych współczynnikach temperaturowych (w skrócie NTC). Jeśli przez komponenty przepływa prąd, ich rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury. Natomiast jeśli temperatura otoczenia spada (np. w tulei zanurzeniowej), komponenty reagują ze wzrostem rezystancji. Ze względu na to szczególne zachowanie, eksperci nazywają rezystor NTC termistorem NTC.
Opór elektryczny maleje, gdy elektrony się poruszają
Rezystory NTC składają się z materiałów półprzewodnikowych, których przewodność elektryczna mieści się zazwyczaj pomiędzy przewodnością przewodników i materiałów nieprzewodzących. Pod wpływem ciepła elementy te uwalniają elektrony z atomów sieci krystalicznej. Opuszczają one swoje miejsce w strukturze i znacznie lepiej transportują prąd elektryczny. Rezultat: wraz ze wzrostem temperatury termistory znacznie lepiej przewodzą prąd elektryczny – ich rezystancja elektryczna maleje. Elementy te służą między innymi jako czujniki temperatury, ale w tym celu muszą być podłączone do źródła napięcia i amperomierza.
Produkcja i właściwości przewodników ciepła i zimna
Rezystor NTC może reagować bardzo słabo lub, w niektórych obszarach, bardzo silnie na zmiany temperatury otoczenia. Konkretne zachowanie zależy zasadniczo od procesu produkcji komponentów. W ten sposób producenci dostosowują proporcje mieszania tlenków lub domieszkowanie tlenków metali do pożądanych warunków. Jednak na właściwości komponentów może wpływać również sam proces produkcji. Na przykład poprzez zawartość tlenu w atmosferze wypalania lub indywidualną szybkość chłodzenia elementów.
Różne materiały na rezystor NTC
Aby zapewnić termistorom ich charakterystyczne zachowanie, stosuje się czyste materiały półprzewodnikowe, półprzewodniki złożone lub stopy metali. Te ostatnie zazwyczaj składają się z tlenków metali (związków metali i tlenu) manganu, niklu, kobaltu, żelaza, miedzi lub tytanu. Materiały są mieszane ze spoiwem, prasowane i spiekane. Producenci podgrzewają surowce pod wysokim ciśnieniem do takiego stopnia, że powstają detale o pożądanych właściwościach.
Typowe cechy termistora w skrócie
Rezystory NTC są dostępne w zakresie od jednego oma do 100 megaomów. Komponenty mogą być stosowane w temperaturach od minus 60 do plus 200 stopni Celsjusza i osiągają tolerancję od 0,1 do 20 procent. Przy wyborze termistora należy wziąć pod uwagę różne parametry. Jednym z najważniejszych jest rezystancja nominalna. Wskazuje ona wartość rezystancji w danej temperaturze nominalnej (zwykle 25 stopni Celsjusza) i jest oznaczona dużą literą R oraz temperaturą. Na przykład R25 oznacza wartość rezystancji w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Istotne jest również specyficzne zachowanie w różnych temperaturach. Można je określić za pomocą tabel, wzorów lub wykresów i muszą one bezwzględnie odpowiadać żądanemu zastosowaniu. Dalsze charakterystyczne wartości rezystorów NTC odnoszą się do tolerancji, a także do określonych limitów temperatury i napięcia.
Różne obszary zastosowań rezystora NTC
Podobnie jak rezystor PTC, rezystor NTC nadaje się do pomiaru temperatury. Wartość rezystancji zmienia się w zależności od temperatury otoczenia. Aby uniknąć zafałszowania wyników, należy maksymalnie ograniczyć samonagrzewanie. Jednak samonagrzewanie podczas przepływu prądu można wykorzystać do ograniczenia prądu rozruchowego. Ponieważ rezystor NTC jest zimny po włączeniu urządzeń elektrycznych, początkowo płynie przez niego niewielki prąd. Po pewnym czasie pracy termistor nagrzewa się, rezystancja elektryczna spada, a prąd rośnie. W ten sposób urządzenia elektryczne osiągają pełną wydajność z pewnym opóźnieniem.
Rezystor NTC gorzej przewodzi prąd elektryczny w niskich temperaturach. Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia rezystancja tzw. ciepłych przewodników wyraźnie spada. Specjalne właściwości elementów półprzewodnikowych mogą być wykorzystywane przede wszystkim do pomiaru temperatury, ograniczania prądu rozruchowego lub opóźniania różnych sygnałów sterujących.
Czas publikacji: 18-01-2024