Mikä on NTC-lämpötila-anturi?

Mikä on NTC-lämpötila-anturi?

Ymmärtääksemme NTC-lämpötila-anturin toiminnan ja sovelluksen meidän on ensin tiedettävä, mikä NTC-termistori on.
NTC-lämpötila-anturin toiminta selitettiin yksinkertaisesti
Kuumajohtimet tai lämpimät johtimet ovat elektronisia vastuksia, joilla on negatiivinen lämpötilakerroin (lyhyesti NTC). Jos virta kulkee komponenttien läpi, niiden vastus pienenee lämpötilan noustessa. Jos ympäristön lämpötila laskee (esim. upotusholkissa), komponentit sen sijaan reagoivat kasvavalla vastuksella. Tästä erityisestä käyttäytymisestä johtuen asiantuntijat kutsuvat NTC-vastusta myös NTC-termistoriksi.

Sähkövastus pienenee elektronien liikkuessa
NTC-vastukset koostuvat puolijohdemateriaaleista, joiden johtavuus on yleensä sähköjohtimien ja sähköisten ei-johtajien välillä. Jos komponentit kuumenevat, elektronit irtoavat hilan atomeista. Ne jättävät paikkansa rakenteessa ja kuljettavat sähköä paljon paremmin. Tulos: Lämpötilan noustessa termistorit johtavat sähköä paljon paremmin – niiden sähkövastus pienenee. Komponentteja käytetään muun muassa lämpötila-antureina, mutta tätä varten ne on kytkettävä jännitelähteeseen ja ampeerimittariin.

Kuuma- ja kylmäjohtimien valmistus ja ominaisuudet
NTC-vastus voi reagoida hyvin heikosti tai tietyillä alueilla erittäin voimakkaasti ympäristön lämpötilan muutoksiin. Erityinen käyttäytyminen riippuu pohjimmiltaan komponenttien valmistuksesta. Tällä tavalla valmistajat mukauttavat oksidien sekoitussuhteen tai metallioksidien seostuksen haluttuihin olosuhteisiin. Mutta komponenttien ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa myös itse valmistusprosessilla. Esimerkiksi polttoilmakehän happipitoisuuden tai elementtien yksittäisen jäähtymisnopeuden kautta.

Eri materiaalit NTC-vastukseen
Puhtaita puolijohdemateriaaleja, yhdistepuolijohteita tai metalliseoksia käytetään varmistamaan, että termistorit näyttävät ominaisen käyttäytymisensä. Jälkimmäiset koostuvat yleensä mangaanin, nikkelin, koboltin, raudan, kuparin tai titaanin metallioksideista (metallien ja hapen yhdisteistä). Materiaalit sekoitetaan sideaineilla, puristetaan ja sintrataan. Valmistajat lämmittävät raaka-aineet korkeassa paineessa siinä määrin, että syntyy halutut ominaisuudet omaavia työkappaleita.

Termistorin tyypilliset ominaisuudet yhdellä silmäyksellä
NTC-vastus on saatavana 1 ohmista 100 megaohmiin. Komponentteja voidaan käyttää miinus 60 - plus 200 celsiusasteessa ja niiden toleranssit ovat 0,1 - 20 prosenttia. Termistorin valinnassa on otettava huomioon erilaiset parametrit. Yksi tärkeimmistä on nimellisvastus. Se ilmaisee vastusarvon tietyssä nimellislämpötilassa (yleensä 25 celsiusastetta) ja on merkitty isolla R:llä ja lämpötilalla. Esimerkiksi R25 vastusarvolle 25 celsiusasteessa. Erityinen käyttäytyminen eri lämpötiloissa on myös olennaista. Tämä voidaan määrittää taulukoilla, kaavoilla tai grafiikalla, ja sen on ehdottomasti vastattava haluttua sovellusta. Muut NTC-vastusten ominaisarvot liittyvät toleransseihin sekä tiettyihin lämpötila- ja jänniterajoihin.

NTC-vastuksen eri käyttöalueet
Kuten PTC-vastus, myös NTC-vastus soveltuu lämpötilan mittaukseen. Vastusarvo vaihtelee ympäristön lämpötilan mukaan. Jotta tuloksia ei väärennetä, itsekuumenemista tulee rajoittaa mahdollisimman paljon. Virran aikana tapahtuvaa itsekuumenemista voidaan kuitenkin käyttää rajoittamaan käynnistysvirtaa. Koska NTC-vastus on kylmä sähkölaitteiden päällekytkennän jälkeen, joten virtaa kulkee aluksi vain vähän. Jonkin ajan käytön jälkeen termistori lämpenee, sähkövastus laskee ja virtaa virtaa enemmän. Sähkölaitteet saavuttavat täyden suorituskykynsä tällä tavalla tietyllä aikaviiveellä.

NTC-vastus johtaa sähkövirtaa huonommin alhaisissa lämpötiloissa. Jos ympäristön lämpötila nousee, niin sanottujen lämpimien johtimien resistanssi pienenee huomattavasti. Puolijohdeelementtien erityiskäyttäytymistä voidaan käyttää ensisijaisesti lämpötilan mittaamiseen, käynnistysvirran rajoitukseen tai erilaisten säätimien viivästymiseen.