Датчик Ntc что это такое. Все про терморезисторы, назначение, виды, устройство, принцип действия

Датчик температуры NTC (отрицательный температурный коэффициент) представляет собой устройство, использующее термистор для измерения температуры. При увеличении температуры его сопротивление снижается, и изменения этого сопротивления могут быть использованы для точного определения температуры.

Все про терморезисторы: назначение, виды, устройство, принцип действия

В данной статье мы подробно рассмотрим, что такое терморезистор, в каких сферах он применяется, как устроен и какие существуют его виды, основываясь на принципах действия и температурном реагировании, а также обсудим его характеристики и принцип работы.

Автор статьи — Анатолий Шамов. Просмотры: 14.8 тыс. Обновлено: 19 октября 2023 года.

Люди, не имеющие опыта в области радиоэлектроники, зачастую имеют довольно смутное представление о назначении и принципах работы терморезистора. Какие функции берет на себя этот элемент? Для каких целей он предназначен? Как его маркируют? О каких аспектах проверки и подключения следует знать? Какие существуют виды терморезисторов и чем они отличаются? Ответы на эти и многие другие вопросы будут рассмотрены далее.

Что такое терморезистор: общие положения

Терморезистор — это полупроводниковый элемент с свойствами, которые изменяются (в частности, его сопротивление) в зависимости от температуры. Этот прибор был изобретен в 1930 году известным ученым Самуэлем Рубеном.

С момента своего появления терморезисторы получили широкое применение в радиоэлектронике и активно используются в различных смежных областях.

Изделие изготавливают из материалов с высоким температурным коэффициентом (ТК). Основу составляют специальные полупроводниковые вещества, которые по своим характеристикам превосходят наиболее чистые металлы и их сплавы.

В процессе создания главного резистивного элемента часто используют оксиды различных металлов, а также галогениды и халькогениды. Для изготовлений применяют такие вещества, как медь, никель, марганец, кобальт, германий, кремний и другие.

В процессе производства полупроводник может принимать различные формы. На рынке доступны терморезисторы в виде тонких трубок, больших шайб, тонких пластинок и небольших круглых элементов, некоторые из которых имеют размеры в несколько микрон.

Среди основных видов терморезисторов выделяют термисторы и позисторы (с отрицательным и положительным ТКС, соответственно). В термисторах с увеличением температуры сопротивление падает, тогда как в позисторах, наоборот, наблюдается его возрастание.

Преимущества температурных датчиков

Точность: Датчики температуры обычно обеспечивают высокую точность, так как они измеряют температуру непосредственно.
Скорость: Термодатчики способны значительно быстрее производить измерения по сравнению с традиционными термометрами, что позволяет осуществлять мониторинг и контроль в реальном времени.
Повторяемость: Температурные датчики обеспечивают стабильные показания каждый раз, когда они используются. Это особенно важно в таких областях, где необходим строгий контроль температуры.
Долговечность: Многие датчики температуры предназначены для работы в сложных условиях, что делает их прочными и долговечными.
Универсальность: Термодатчики выпускаются в различных форм-факторах, что позволяет осуществлять измерения температуры в жидкостях, твердых телах и газах.
Удаленный мониторинг: Некоторые температурные датчики можно интегрировать в системы регистрации данных или другое оборудование для отслеживания, что позволяет осуществлять удаленный контроль температурных данных.

Существует множество видов температурных датчиков, и принцип их работы может варьироваться в зависимости от конструкции и типа. Обычно датчик температуры работает, фиксируя нечто, что с ним контактирует. Например, термодатчик может ощущать изменения характеристик объекта или окружающей среды. Чувствительные элементы чаще всего изготовлены из материала, который реагирует на изменение температуры, такие как полупроводник или керамика. Существует два типа зон: контактные датчики, требующие физического взаимодействия, и бесконтактные датчики, использующие инфракрасные технологии для измерения температуры на расстоянии. Сам датчик подключается к считывающему устройству, которое может преобразовывать данные о напряжении в числовые показания температуры.

Типы температурных датчиков

Среди наиболее распространенных типов температурных датчиков можно выделить:

Термопары
RTD (резистивные датчики температуры)
NTC (отрицательный температурный коэффициент)

Выбор правильного типа датчика зависит от специфических потребностей к применению.

Термопары

Термопара — это комбинация двух проводников, изготовленных из различных металлов. При том, что соединение между ними испытывает изменение температуры, возникает небольшое электрическое напряжение. Это напряжение может быть использовано для определения температуры.

Термопары обладают широким температурным диапазоном. Высокая точность и быстрое время отклика делают их идеальными для использования в самых различных условиях — от промышленных датчиков температуры до измерения температуры в сфере пищевой промышленности.

Ключевые факторы, которые помогут вам выбрать нужную термопару, включают:

Тип: Выбор типа термопары зависит от конкретных требований вашего применения. Существуют такие распространенные типы, как K, J, L, E и N.
Диапазон температур: Термопары обеспечивают широкий диапазон измерений, поэтому важно выбрать тот, который подходит для вашей задачи.
Стиль соединения: Термопары могут иметь разные виды соединений, включая открытые, заземленные и незаземленные соединения.
Материал оболочки: Оболочка термопары может быть изготовлена из различных материалов, таких как нержавеющая сталь или инконель.

Статья по теме: Как соединить радиаторы отопления между собой – варианты, инструкция. Как соединить батареи отопления.

Датчик температуры RTD

Датчик температуры RTD (резистивные датчики температуры) измеряет температуру, основываясь на изменении электрического сопротивления. Такие датчики часто используются в промышленности для управления и мониторинга технологических процессов, а также для калибровки температуры. Термометры сопротивления высоко ценятся за точность, повторяемость и стабильность, что делает их отличным выбором в применениях, где критически важен точный контроль температуры.

В датчиках RTD используется мостовая схема Уитстона для измерения изменений сопротивления, обусловленных изменениями температуры. Эта схема была впервые разработана Сэмюэлем Хантером Кристи и стала известной благодаря Чарльзу Уитстону. Она сравнивает неизвестное сопротивление с известным, и благодаря двум плечам моста достигает балансировочного состояния, обеспечивая нулевой выходной сигнал. Такая конструкция позволяет производить высокоточные измерения и используется в критически важных промышленных и научных сценариях, где требуется высокая точность.

При выборе RTD стоит учитывать следующие особенности:

Материал: Материал элемента RTD влияет на точность и долговечность работы датчика. Чаще всего применяются платина, никель и медь.
Точность: Точность термометра может зависеть от множества факторов, таких как материал элемента, его размер и форма, а также устойчивость схемы Уитстона.
Время отклика: Время отклика датчика RTD относится к времени, необходимому для достижения окончательных показаний после внезапного изменения температуры.
Рабочий диапазон: RTD обычно способны работать в более широком диапазоне температур по сравнению с другими типами датчиков.
Тип разъема: RTD могут иметь различные типы разъемов, включая винтовые клеммы и вставные разъемы.
Защита от воздействия окружающей среды: Доступны варианты RTD с защитой от влаги, вибраций и электромагнитных помех.

Срок службы терморезисторов

Срок службы терморезисторов зависит от условий эксплуатации (например, наличие водоподготовки), качества изготовления, технологии производства и конструкции.
Наиболее долговечными являются накладные датчики, тогда как менее надежные — это недорогие подделки погружных датчиков.

Для измерения температуры жидкости в котлах наиболее часто используются датчики со значением сопротивления 10 кОм и 56 кОм при 25°C. При этом 10 кОм — это наибольшее распространенное значение среди большинства датчиков. В случаях, когда сопротивление при одинаковых температурах идентично, вместо погружных датчиков можно использовать накладные. Однако это может быть нежелательным — подробности можно почитать в дальнейшем примере с датчиком для котлов фирмы Viessmann Vitopend.

Разница между оригинальным и неоригинальным датчиком

Основой большинства из этих датчиков является относительно простой полупроводниковый элемент. Тем не менее, цена на датчики в сборе может значительно варьироваться в зависимости от производителя.

Например, датчик NTC для котлов Viessmann Vitopend стоит около 3500 рублей, в то время как его можно было бы заменить накладным датчиком за 700 рублей.

Несмотря на возможность замены, это не всегда рекомендуется. Существует две основные причины для этого. Прежде всего, погружной датчик часто выходит из строя из-за повреждения герметичности. Сначала в его корпус проникает вода, что приводит к выходу из строя датчика, а через некоторое время влага начинает капать внутрь котла. Вторая причина заключается в том, что инерционность такого датчика будет значительно выше. В определенных случаях это может негативно сказаться на сроке службы вашего котла. Неоригинальные датчики для котла Viessmann Vitopend обойдутся примерно в два раза дешевле. Однако стоит отметить, что инерционность неоригинальных датчиков обычно также выше, чем у оригинальных, что связано с различиями в технологиях производства корпусов.

Датчики котлов других марок

В случае котлов других марок ситуация более стабильная, хотя есть и исключения.

Ниже представлена таблица с сравнением цен на NTC датчики некоторых моделей котлов. Я не могу гарантировать, что по всем ссылкам, упомянутым в таблице, вы получите оригинальный датчик за указанную цену. Тем не менее, ценовая политика на оригинальные и неоригинальные запчасти обычно соответствует представленным данным.

Марка котла	Цена датчика, р
Viessmann vitopend погружной оригинал	3482 р.
Viessmann vitopend погружной копия	1318 р.
Датчик универсальный погружной резьбовый Ariston, Ferroli, Baxi, Protherm и еще 14 марок котлов копия	706 р.
Датчик погружной резьбовый Protherm рысь, ягуар оригинал	956 р.
Датчик BAXI погружной резьбовый оригинал	896 р.
Датчик BAXI погружной под клипсу оригинал	888 р.
Датчик Ariston погружной под клипсу оригинал	1000 р.
Датчик Bosch gaz 6000 погружной под клипсу оригинал	1300 р.
Датчик Protherm накладной оригинал	937 р.
Датчик накладной. Разъем для подключения совпадает с разъемом большинства погружных датчиков. Производство: Китай.	350 р.
Датчик накладной Saunier Duval оригинал	950 р.
Датчик накладной Saunier Duval Isofast оригинал	2255 р.

Статья по теме: Атмосферный или турбированный газовый котел — какой лучше выбрать? Критерии взвешенной покупки. Что значит турбированный газовый котел.

Заключение

В данном подробном руководстве мы рассмотрели ключевые аспекты термисторов NTC, включая их принципы работы, типы, основные характеристики, области применения и критерии выбора.

Благодаря универсальности и эффективности термисторы NTC являются важным компонентом во многих технологических приложениях. Независимо от того, разрабатываете ли вы бытовую электронику, промышленное оборудование или системы управления питанием, использование термисторов NTC может значительно повысить производительность и надежность вашей продукции. Их разнообразие типов и спецификаций позволяет адаптировать их под конкретные нужды, что делает их отличным выбором для точного контроля и мониторинга температуры.

FAQ

Что такое датчики температуры NTC и как они измеряют температуру?

Датчики температуры NTC, также именуемые термисторами NTC, являются термочувствительными резисторами, чье сопротивление снижается с увеличением температуры. Они измеряют температуру, основываясь на характеристиках сопротивления, свойственных материалам NTC. Когда внутренняя температура изменяется, сопротивление термистора NTC также изменяется, что приводит к изменению напряжения на термисторе. Это изменение напряжения создает выходное значение, которое можно интерпретировать с помощью соответствующих схем.

В чем разница между датчиками температуры NTC и термометрами сопротивления (RTD)?

И термостаты NTC, и термометры сопротивления RTD относятся к резистивным датчикам температуры, используемым для измерения температуры. Основное отличие между ними заключается в их материалах и характеристиках отклика. Термисторы NTC изготавливаются из керамических материалов с отрицательным температурным коэффициентом, что означает, что их сопротивление снижается с повышением температуры. В то же время RTD, как правило, изготавливаются из проволоки платинового сплава и имеют положительный температурный коэффициент, что приводит к увеличению их сопротивления с повышением температуры. Термисторы NTC обеспечивают более быструю реакцию на изменения температуры и обладают высокой чувствительностью, в то время как термометры сопротивления известны своей точностью и долгосрочной стабильностью.

Как термисторы NTC монтируются на печатные платы (PCB) и каковы их преимущества?

Термисторы NTC могут монтироваться на печатных платах различными способами, включая технологии поверхностного монтажа (SMT) и врезной монтаж. Чип-датчики NTC часто используются в SMT из-за их компактных размеров и простой интеграции. Среди преимуществ монтажа на печатной плате выделяются:

Компактный дизайн: Позволяет интегрировать в небольшие и плотно упакованные электронные устройства.
Точное измерение температуры: Обеспечивает плотный тепловой контакт с платой и другими компонентами, что приводит к более точным измерениям тепловых характеристик.
Повышенная надежность: Гарантирует надежный и стабильный монтаж, снижая риск механических воздействий и увеличивая срок службы датчика.
Эффективное производство: Поддерживает автоматизированные производственные процессы, что делает его подходящим для массового производства электронных устройств.

Это затруднительный вопрос: достаточно ли одного датчика, или стоит установить больше?
Так или иначе, необходимо оценить наш комфорт. Избыточное количество рулевых колес может привести к затруднениям в управлении. Учтем различные модели зеркал заднего вида, которые предложены производителями.

Это конец возможностей стеллажей?
Конечно, нет, т.к. каждое решение должно быть тщательно проанализировано и выбрано в зависимости от ожидаемых результатов. Это важно, поскольку только при продуманном подходе можно достичь комфорта на рабочем месте и наиболее эффективного использования всех складских площадей.

Разве это не футбол в футболе?
Безусловно, можно сказать, что у любого есть свои кумиры. Некоторые выберут Роналду, а другие предпочитают Ежи Дудека. Все это возможно благодаря подходу Жака Рансьера, который оценит человека не только за публичные качества, но и за его способность строить гражданскую власть и достигать политической эффективности.

Зарезервируйте табличку с пожеланиями: как это работает?
Если вы рассматриваете покупку нового автомобиля или мотоцикла, наличие зарезервированной таблички с пожеланиями важно для успешного завершения процедуры. У вас есть два варианта для такого резервирования — один из которых связан с покупкой.

Как быть с финансами для еловой елки?
Опять же, важно зарезервировать необходимую сумму заранее, чтобы все прошло гладко.

Готовка — это твоя страсть?
Если вы используете только высококачественные продукты, примите участие в конкурсе «Готовьте вместе с нами» и получите шанс выиграть автомобиль Renault Kadjar или денежный приз! Приготовление пищи — это источник не только удовольствия, но и творчества.

Как это работает?
Набор радарных датчиков, расположенных в нижней части переднего бампера, сканирует дорогу на различные расстояния. Первый датчик имеет диапазон до 250 метров с углом обнаружения в 18 градусов, а второй работает на расстоянии до 70 метров с углом 130 градусов. Передняя область также контролируется благодаря стереоскопической камере, установленной за лобовым стеклом.

Будет ли это руководство полезным для тех, кто не играет в Counter-Strike?
Безусловно! Каждый дизайнер уровней, работающий с любым типом многопользовательской игры, будет выигрывать от этого руководства. Многие мои идеи основаны на популярных многопользовательских online-играх. Принципы создания качественных уровней для шутеров от первого лица не изменяются от игры к игре.

Что такое температурные датчики