מהו חיישן טמפרטורה NTC?

מהו חיישן טמפרטורה NTC?

כדי להבין את הפונקציה והיישום של חיישן טמפרטורה NTC, עלינו תחילה לדעת מהו תרמיסטור NTC.
כיצד חיישן הטמפרטורה NTC עובד מוסבר בפשטות
מוליכים חמים או מוליכים חמימים הם נגדים אלקטרוניים בעלי מקדמי טמפרטורה שליליים (NTC בקיצור). אם זרם זורם דרך הרכיבים, ההתנגדות שלהם יורדת עם עליית הטמפרטורות. אם טמפרטורת הסביבה יורדת (למשל בשרוול טבילה), הרכיבים, לעומת זאת, מגיבים בהתנגדות הולכת וגוברת. בגלל התנהגות מיוחדת זו, מומחים מתייחסים גם לנגד NTC כאל תרמיסטור NTC.

ההתנגדות החשמלית יורדת כאשר אלקטרונים נעים
נגדי NTC מורכבים מחומרים מוליכים למחצה, שמוליכותם בדרך כלל בין זו של מוליכים חשמליים לבין זו של לא מוליכים חשמליים. אם הרכיבים מתחממים, אלקטרונים משתחררים מאטומי הסריג. הם עוזבים את מקומם במבנה ומעבירים חשמל טוב יותר. התוצאה: עם עליית הטמפרטורה, תרמיסטורים מוליכים חשמל טוב יותר - ההתנגדות החשמלית שלהם פוחתת. הרכיבים משמשים, בין היתר, כחיישני טמפרטורה, אך לשם כך יש לחבר אותם למקור מתח ומד זרם.

ייצור ותכונות של מוליכים חמים וקרים
נגד NTC יכול להגיב בצורה חלשה מאוד, או באזורים מסוימים, חזקה מאוד, לשינויים בטמפרטורות הסביבה. ההתנהגות הספציפית תלויה בעיקרון בייצור הרכיבים. בדרך זו, היצרנים מתאימים את יחס הערבוב של תחמוצות או את הסימום של תחמוצות המתכת לתנאים הרצויים. אך תכונות הרכיבים יכולות להיות מושפעות גם מתהליך הייצור עצמו. לדוגמה, באמצעות תכולת החמצן באטמוספירת השריפה או קצב הקירור האישי של האלמנטים.

חומרים שונים עבור נגד NTC
חומרים מוליכים למחצה טהורים, מוליכים למחצה מורכבים או סגסוגות מתכתיות משמשים כדי להבטיח שהתרמיסטורים יציגו את התנהגותם האופיינית. האחרונים מורכבים בדרך כלל מתחמוצות מתכת (תרכובות של מתכות וחמצן) של מנגן, ניקל, קובלט, ברזל, נחושת או טיטניום. החומרים מעורבבים עם חומרי קשירה, נלחצים ומסונטרים. היצרנים מחממים את חומרי הגלם תחת לחץ גבוה עד כדי כך שנוצרים חלקי עבודה בעלי התכונות הרצויות.

מאפיינים אופייניים של התרמיסטור במבט חטוף
נגד ה-NTC זמין בטווחים שבין אוהם אחד ל-100 מגה-אוהם. ניתן להשתמש ברכיבים ממינוס 60 עד פלוס 200 מעלות צלזיוס ולהגיע לסבולות של 0.1 עד 20 אחוז. כשמדובר בבחירת תרמיסטור, יש לקחת בחשבון פרמטרים שונים. אחד החשובים ביותר הוא ההתנגדות הנומינלית. היא מציינת את ערך ההתנגדות בטמפרטורה נומינלית נתונה (בדרך כלל 25 מעלות צלזיוס) ומסומנת באות R גדולה ובטמפרטורה. לדוגמה, R25 עבור ערך ההתנגדות ב-25 מעלות צלזיוס. ההתנהגות הספציפית בטמפרטורות שונות רלוונטית גם כן. ניתן לציין זאת באמצעות טבלאות, נוסחאות או גרפיקה וחייבת להתאים באופן מוחלט ליישום הרצוי. ערכים אופייניים נוספים של נגדי ה-NTC מתייחסים לסבולות וכן למגבלות טמפרטורה ומתח מסוימות.

תחומי יישום שונים עבור נגד NTC
בדיוק כמו נגד PTC, גם נגד NTC מתאים למדידת טמפרטורה. ערך ההתנגדות משתנה בהתאם לטמפרטורת הסביבה. על מנת לא לזייף את התוצאות, יש להגביל את החימום העצמי ככל האפשר. עם זאת, ניתן להשתמש בחימום העצמי במהלך זרימת הזרם כדי להגביל את זרם הכניסה. מכיוון שנגד ה-NTC קר לאחר הפעלת מכשירים חשמליים, כך שרק מעט זרם זורם בהתחלה. לאחר זמן מה של פעולה, התרמיסטור מתחמם, ההתנגדות החשמלית יורדת ויותר זרם זורם. מכשירים חשמליים משיגים את מלוא ביצועיהם בדרך זו עם השהיית זמן מסוימת.

נגד NTC מוליך זרם חשמלי בצורה גרועה יותר בטמפרטורות נמוכות. אם טמפרטורת הסביבה עולה, ההתנגדות של המוליכים החמים יורדת באופן ניכר. ההתנהגות המיוחדת של רכיבי המוליכים למחצה יכולה לשמש בעיקר למדידת טמפרטורה, להגבלת זרם כניסה או לעיכוב של פעולות בקרה שונות.