NTC teplotné snímače - základný prehľad

Vlastnosti NTC termistorov

1. Závislosť odporu od teploty

• Pri nízkych teplotách majú vysoký odpor.

• Pri vyšších teplotách odpor klesá exponenciálne.

• Typická hodnota pri 25 °C = R25 (napr. 10 kΩ, 4.7 kΩ, 100 kΩ).

2. Citlivosť

• Vysoká teplotná citlivosť v rozsahu (–50 °C až +150 °C podľa typu).

• Presnosť typicky ±0.1 až ±1 °C, po kalibrácii aj lepšia.

3. Nelinearita

• Odporovo-teplotná charakteristika je nelineárna, často sa kompenzuje v elektronike alebo pomocou Beta rovnice alebo Steinhart–Hart rovnice.

4. Materiál

• Oxidy kovov (mangán, nikel, kobalt, meď…).

• Výrobne sinterované.

5. Rýchla odozva

• Najmä malé SMD typy a kapsulované NTC majú veľmi krátku tepelnú konštantu.

6. Citlivosť na samoohrievanie

• Pri prietoku prúdu sa NTC zahrieva → mení odpor → treba používať malé meracie prúdy.

Použitie NTC snímačov

NTC snímače sa používajú takmer vo všetkých aplikáciách merania alebo regulácie teploty:

Meranie teploty

• klimatizácia, vykurovanie, tepelné čerpadlá

• batérie (Li-ion: BMS teplotná ochrana)

• PC základné dosky, zdroje

• senzory pre IoT zariadenia

• lekárske a laboratórne prístroje

Regulácia a ochrana

• kontrola teploty motorov, transformátorov

• termostaty, regulátory vykurovania

• ochrana pred prehriatím v spotrebičoch

Iné použitie

• soft-start obvody (NTC s veľkým odporom pri studenom štarte)

• meranie prietoku (indirektne cez zmenu teploty)

• meranie hladiny kvapalín (zmena chladenia)

Beta koeficient (β alebo B-koeficient)

Beta koeficient opisuje, ako rýchlo sa odpor NTC mení s teplotou.

Beta rovnica

Odpor NTC pri dvoch teplotách $T_1$ a $T_2$:

$$B = \frac{\ln(R_1 / R_2)}{\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}}$$

Teploty sú v Kelvinoch.

Jednoduchý prepočet odporu z 25 °C (R25):

$$R(T) = R_{25} \cdot e^{B\left(\frac{1}{T} - \frac{1}{298.15}\right)}$$

Výhody NTC

• nízka cena

• vysoká presnosť a citlivosť

• malé rozmery

• rýchla odozva

• široká ponuka typov a tvarov

Nevýhody NTC

• nelineárna charakteristika

• samoohrievanie pri väčšom prúde

• menší rozsah teplôt než RTD (napr. PT100)

• odpor sa mení aj vplyvom starnutia a vlhkosti (závisí od kvality)