ALL WIEDZIEĆ na sondach termistorowych NTC
Te termistory są używane głównie jako rezystancyjne czujniki temperatury i urządzenia ograniczające prąd. Współczynnik czułości temperaturowej jest około pięć razy większy niż krzemowych czujników temperatury (silistorów) i około dziesięć razy większy niż rezystancyjnych detektorów temperatury (RTD). Czujniki NTC są zwykle stosowane w zakresie temperatur ok -55 ° C do 200 ° C. W przeciwieństwie do rezystancyjnych detektorów temperatury, które są wykonane z metali, termistorowe czujniki temperatury NTC są na ogół wykonane z ceramiki lub polimerów. Różne użyte materiały powodują różne reakcje temperaturowe, a także inne właściwości.
Czułość temperaturowa czujnika NTC jest wyrażona w „zmiana procentowa na stopień ° C”. W zależności od zastosowanych materiałów i specyfiki procesu produkcyjnego typowe wartości wrażliwości na temperaturę wahają się od -3% do -6% na ° C.
Podczas gdy większość termistorowych sond pomiarowych NTC jest ogólnie odpowiednia do użytku w zakresie temperatur od -55°C do 200°C, przy podawaniu ich najdokładniejszych odczytów istnieją specjalne rodziny sond CTN odpowiednich do stosowania w temperaturach bliskich zeru bezwzględnego (- 273,15°C) oraz specjalnie zaprojektowane do użytku powyżej 150°C.
Jak widać na rysunku, termistory NTC mają znacznie bardziej strome nachylenie rezystancja-temperatura niż mierniki RTD ze stopu platyny, co skutkuje lepszą czułością wykrywania temperatury.
Mimo wszystko czujniki RTD (PT100 typu PLATYNOWE TERMOMETRY REZYSTANCYJNE) pozostają najdokładniejszymi czujnikami o dokładności ±0,5% mierzonej temperatury i sprawdzają się w zakresie temperatur od -200 °C do 800 °C, znacznie szerszym zakresie niż czujniki temperatury NTC.
W porównaniu z RTD, NTC oni mają mniejszy rozmiar, szybsza reakcja, większa odporność na wstrząsy i wibracje przy niższych kosztach.
To powiedziawszy, ten typ sondy oferuje nieco mniej precyzyjną kontrolę temperatury niż czujniki RTD.
W porównaniu z sondą termoparową dokładność pomiaru temperatury jest podobna. Jednak termopary wytrzymują bardzo wysokie temperatury (do ponad 1000°C) i są używane w takich aplikacjach zamiast termistorów NTC - NTC, gdzie czasami nazywane są pirometrami.
Mimo to termistory NTC oferują lepszą czułość, stabilność i dokładność niż termopary w niższych temperaturach. Ponadto mierniki termistorowe NTC są używane z mniejszą liczbą dodatkowych obwodów, a zatem przy niższych kosztach całkowitych.
Koszt jest dodatkowo obniżony przez brak konieczności stosowania obwodów kondycjonowania sygnału (wzmacniacze, przetworniki poziomu itp.) często potrzebnych do czujników RTD i zawsze potrzebnych do termopar.
Ryzyko samonagrzania
Efekt samonagrzewania jest zjawiskiem, które występuje, gdy przez sondę pomiarową termistora NTC przepływa prąd. Ponieważ termistor jest w zasadzie opornikiem, rozprasza energię w postaci ciepła, gdy przepływa przez niego prąd.
Ten upał jest generowany w środku termistora i wpływa na dokładność pomiaru. Stopień, w jakim to się dzieje, zależy od wielkości przepływającego prądu, otoczenia (czy jest to ciecz czy gaz, czy jest strumień na czujniku NTC itp.), współczynnika temperaturowego termistora i stanu termistora.
Fakt, że rezystancja czujnika NTC, a tym samym przepływający przez niego prąd zależy od otoczenia, jest często wykorzystywany w czujnikach obecności cieczy, takich jak te, które znajdują się w zbiornikach magazynowych.
Pojemność cieplna
Pojemność cieplna reprezentuje ilość ciepła potrzebną do podwyższenia temperatury termistora 1 ° C i jest zwykle wyrażany w mJ/°C. Znajomość dokładnej pojemności cieplnej ma ogromne znaczenie w przypadku stosowania czujnika termistorowego NTC jako urządzenia ograniczającego prąd rozruchowy, ponieważ określa on szybkość odpowiedzi czujnika temperatury NTC.
Wybór i obliczenie krzywej
Staranny proces doboru musi uwzględniać stałą rozpraszania termistora, termiczną stałą czasową, wartość rezystancji, krzywą rezystancji i temperatury oraz tolerancje, aby wymienić najważniejsze czynniki.
Ponieważ zależność między rezystancją a temperaturą (krzywa RT) jest wysoce nieliniowa, w praktycznych projektach systemów należy stosować pewne przybliżenia.
Przybliżenie pierwszego rzędu: Gdy k jest ujemnym współczynnikiem temperaturowym, ΔT jest różnicą temperatur, a ΔR jest zmianą rezystancji wynikającą ze zmiany temperatury. To przybliżenie pierwszego rzędu jest ważne tylko dla bardzo wąskiego zakresu temperatur i może być stosowane tylko dla temperatur, w których k jest prawie stałe w całym zakresie temperatur.
Formuła beta: Inne równanie daje zadowalające wyniki, z dokładnością ±1°C w zakresie od 0°C do +100°C.Zależy ono od jednej stałej materiałowej β możliwej do uzyskania z pomiarów temperatury. Równanie można zapisać w następujący sposób:
Gdzie R (T) jest rezystancją w temperaturze T w stopniach Kelvina, R (T 0 ) jest punktem odniesienia w temperaturze T 0 . Formuła beta wymaga kalibracji dwupunktowej, która zazwyczaj nie jest dokładniejsza niż ±5°C w całym użytecznym zakresie termistora NTC.
Równanie Steinharta-Harta: Najbardziej znanym dotychczas przybliżeniem jest wzór Steinharta-Harta, opublikowany w 1968 r. Gdzie ln R jest logarytmem naturalnym rezystancji w temperaturze T w kelwinach, a A, B i C są współczynnikami uzyskanymi z pomiarów eksperymentalnych.
Współczynniki te są zwykle publikowane przez dostawców termistorów w arkuszu danych. Formuła Steinharta-Harta jest zwykle dokładna z dokładnością do około ±0,15°C w zakresie od -50°C do +150°C, co jest wystarczające dla większości zastosowań.
Jeśli wymagana jest większa dokładność, zakres temperatur powinien zostać zmniejszony i możliwa jest dokładność lepsza niż ± 0,01 ° C w zakresie od 0 ° C do + 100 ° C.
Wybór wzoru służącego do obliczenia temperatury z pomiaru rezystancji powinien opierać się na dostępnej mocy obliczeniowej, jak również na rzeczywistych wymaganiach dotyczących tolerancji.
W niektórych zastosowaniach przybliżenie pierwszego rzędu jest więcej niż wystarczające, podczas gdy w innych nawet równanie Steinharta-Harta nie spełnia wymagań.
W takim przypadku sondę temperatury termistora NTC należy kalibrować punkt po punkcie, wykonując dużą liczbę pomiarów i tworząc tabelę korespondencji.
Termistory w obudowie epoksydowej
Te sondy termistorowe NTC są wykonane z tlenków metali (manganu, kobaltu, miedzi i niklu) spiekanych w korpusie ceramicznym.
Generalnie oferują one krótki czas reakcji, lepszą stabilność i pozwalają na działanie w wyższych temperaturach niż czujniki NTC dysków i chipów, ale są bardziej delikatne.
Powszechne jest uszczelnianie ich w szkle, aby zabezpieczyć je przed uszkodzeniami mechanicznymi podczas montażu oraz poprawić ich stabilność pomiarową. Typowe rozmiary wahają się od 0,075 do 5 mm średnicy.
Termistory dyskowe i chipowe
Te termometry NTC mają metalizowane styki powierzchniowe. Są większe i mają wolniejszy czas reakcji niż rezystory NTC typu kulkowego.
Jednak ze względu na swój rozmiar mają wyższą stałą rozpraszania (moc potrzebna do podniesienia ich temperatury o 1°C), a ponieważ moc rozpraszana przez termistor jest proporcjonalna do kwadratu prądu, przenoszą prądy termistorów wyższego typu.
Termistory dyskowe są wytwarzane przez wciśnięcie mieszaniny proszków tlenków do okrągłej matrycy, która jest następnie spiekana w wysokiej temperaturze. Wióry są zwykle wytwarzane w procesie formowania taśmowego, w którym zawiesina materiału jest rozprowadzana w grubej warstwie, suszona i cięta. Typowe rozmiary wahają się od 0,25 do 25 mm średnicy.
Termistory NTC zamknięte w szkle
Są to czujniki temperatury NTC zamknięte w hermetycznej szklanej bańce. Przeznaczone są do pracy w wysokich temperaturach (powyżej 150°C) lub do montażu na płytce drukowanej, gdzie wymagana jest solidność.
Zamknięcie termistora w szkle poprawia stabilność czujnika i chroni czujnik przed wpływem otoczenia. Są one wykonane przez hermetyczne uszczelnienie rezystorów kulkowych typu NTC w szklanym pojemniku. Typowe rozmiary wahają się od 0,4 do 10 mm średnicy.
NIE MOGĘ ZNALEŹĆ SWOJEJ SONDY , JAK MOŻESZ MI POMÓC?
Zawsze będziemy w stanie zaoferować niezawodną, precyzyjną i solidną sondę, której szukasz.
Na naszej stronie internetowej prezentujemy szeroką gamę czujników temperatury. Wiedz, że możesz również dostosować swój produkt do wszystkich specyfikacji lub złożyć wniosek, zaczynając od rysunku technicznego, aby stworzyć sondę. W tym celu zapraszamy do kontaktu w celu przygotowania oferty szytej na miarę. Następnie zajmiemy się dostarczeniem sondy temperatury tak szybko, jak to możliwe.