Puntos a considerar al seleccionar un termistor NTC

Los termistores de coeficiente de temperatura negativo (NTC) sirven como elementos sensores de temperatura de alta precisión para diversas aplicaciones automotrices, industriales, de electrodomésticos y médicas. Debido a que hay disponible un amplio espectro de termistores NTC, creados con diferentes diseños y fabricados con diversos materiales, seleccionar el termistor NTC óptimo para aplicaciones específicas puede ser un desafío. Este artículo explora los tipos de termistores NTC y sus criterios críticos de rendimiento y brinda consejos sobre cómo seleccionar el dispositivo apropiado para una aplicación determinada.

Hay tres tecnologías principales de sensores de temperatura, cada una con sus propias características: sensores detectores de temperatura de resistencia (RTD) y dos tipos de termistores, termistores de coeficiente de temperatura positivo y negativo. Los sensores RTD se utilizan principalmente para medir amplios rangos de temperatura y, debido a que utilizan metales puros, tienden a ser más caros que los termistores.

Por lo tanto, como los termistores miden la temperatura con la misma o mejor precisión, normalmente se utilizan con preferencia a los RTD. Como sugiere el nombre, la resistencia de los termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) aumenta a medida que aumenta la temperatura. Se utilizan comúnmente como sensores de límite de temperatura en circuitos de apagado o de seguridad ya que, una vez que se alcanza la temperatura de conmutación, la resistencia aumenta. Los termistores de coeficiente de temperatura negativo (NTC), por otro lado, disminuyen su resistencia a medida que aumenta la temperatura. La relación resistencia-temperatura (RT) es una curva aplanada, lo que la hace muy precisa y estable para la medición de temperatura.

Los termistores NTC son muy sensibles y miden la temperatura con alta precisión (±0,1 °C), lo que los convierte en la tecnología ideal para medir la temperatura en una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, la elección de qué tipo especificar depende de algunos criterios: rango de temperatura, rango de resistencia, precisión de medición, entorno, tiempo de respuesta y requisitos dimensionales.

Los tipos de elementos NTC recubiertos de resina epoxi tienen una construcción robusta y miden temperaturas típicamente entre -55 °C y +155 °C, mientras que los elementos NTC encapsulados en vidrio pueden medir hasta +300 °C. Para aplicaciones donde se requiere un tiempo de respuesta extremadamente rápido, los elementos encapsulados en vidrio son una opción más adecuada. También son más compactos, con diámetros de hasta 0,8 mm.

Es importante hacer coincidir la temperatura del termistor NTC con la del componente que provoca el cambio de temperatura. Por lo tanto, no sólo están disponibles en estilos con terminales convencionales, sino que también se incorporan en carcasas tipo tornillo para su fijación a disipadores de calor para montaje en superficie.

Una novedad en el mercado son los termistores NTC completamente libres de plomo (chip y elemento), que cumplen con los requisitos más estrictos de la inminente Directiva RoSH2.

El factor de disipación se define como la relación entre el cambio en la disipación de potencia y el cambio resultante en la temperatura corporal del termistor. Se expresa en mW/K y sirve como medida de carga que hace que un termistor en estado estacionario aumente su temperatura corporal en 1 K. Cuanto mayor es el factor de disipación, más calor disipa el termistor a sus alrededores.

Dado que la longitud y el material del cable, el material de encapsulación, el montaje y el ensamblaje ayudan a determinar el factor de disipación, se recomienda que los prototipos se prueben en un entorno "real". Estas pruebas determinan la corriente de entrada máxima permitida para garantizar un error de autocalentamiento insignificante dentro del termistor mientras se mide/controla la temperatura máxima. Sin embargo, existe un delicado equilibrio entre la corriente aplicada y la potencia aplicada, que debe ser lo más baja posible para maximizar la sensibilidad del sistema.

Los elementos y sistemas sensores NTC se utilizan en una amplia gama de campos, especialmente en el sector de la automoción. Las aplicaciones típicas incluyen volantes y asientos con calefacción, así como sofisticados sistemas de control de clima. Utilizados en sistemas de recirculación de gases de escape (EGR), sensores de colector de admisión de aire (AIM) y sensores de temperatura y presión absoluta del colector (TMAP), los termistores cubren una amplia gama de temperaturas de funcionamiento con alta resistencia a los golpes y vibraciones, alta confiabilidad y larga duración. -estabilidad del plazo. Aquí, el estándar global AEC-Q200 para resistencia al estrés es obligatorio si el termistor se utilizará en aplicaciones automotrices.

En los vehículos eléctricos e híbridos, los sensores NTC se utilizan para la seguridad de la batería, la supervisión del devanado de impulsión eléctrica y el estado de carga. El sistema de refrigeración por refrigerante, que enfría la batería, está vinculado al sistema de aire acondicionado.

La detección y el control de temperatura en los electrodomésticos cubren una amplia gama de temperaturas. Por ejemplo, en las secadoras de ropa, los sensores de temperatura determinan la temperatura del aire caliente que fluye hacia el tambor y también el aire ventilado cuando sale del tambor. Para enfriar y congelar, los sensores NTC miden la temperatura del compartimiento de enfriamiento, protegen contra la formación de hielo en el evaporador y detectan la temperatura ambiente. En pequeños electrodomésticos, como planchas, cafeteras y hervidores de agua, se implementan sensores de temperatura por seguridad y para mejorar la eficiencia energética. Los aparatos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) representan otro segmento de mercado importante.

El sector de la electrónica médica presenta una amplia gama de aparatos para atención hospitalaria, ambulatoria e incluso domiciliaria, y los termistores NTC se utilizan como componentes de detección de temperatura en dispositivos médicos.

Cuando se cargan pequeños aparatos médicos móviles, es fundamental controlar constantemente la temperatura de funcionamiento de las baterías recargables. Esto se debe a que las reacciones electroquímicas utilizadas durante el monitoreo dependen en su mayoría de la temperatura, y un análisis rápido y preciso es de vital importancia.

Los parches de monitorización continua de glucosa (GCM) controlan los niveles de azúcar en sangre en pacientes diabéticos. Aquí se utilizan sensores NTC para medir la temperatura, ya que esto afecta a los resultados.

La terapia de presión positiva continua en las vías respiratorias (CPAP) utiliza una máquina para ayudar a una persona que tiene apnea del sueño a respirar más fácilmente durante el sueño. De manera similar, en el caso de enfermedades respiratorias graves, como la COVID-19, los ventiladores mecánicos se hacen cargo de la respiración del paciente forzando suavemente el aire hacia sus pulmones y eliminando el dióxido de carbono. En ambos casos, los sensores NTC encapsulados en vidrio están integrados en el humidificador, el tubo de las vías respiratorias y la entrada de aire para medir la temperatura del aire y garantizar que el paciente se mantenga cómodo.

La reciente pandemia está imponiendo requisitos para una mayor sensibilidad y precisión de los sensores NTC con estabilidad a largo plazo. Los nuevos probadores de virus tienen estrictos requisitos de control de temperatura para garantizar que la reacción entre la muestra y el reactivo sea consistente. También se están integrando sistemas de monitoreo de la temperatura corporal en relojes inteligentes para advertir sobre posibles enfermedades.

Excepcionalmente, los materiales y tecnologías utilizados en la cartera NTC de TDK se desarrollan internamente.

Los termistores altamente personalizados se diseñan y desarrollan según la aplicación; TDK respalda todo el concepto, desde el diseño hasta la producción en masa. Este proceso de principio a fin incluye revisiones de conceptos de nuevos diseños, construcción y dibujos 3D, modelado 3D, simulaciones por computadora, herramientas y creación de prototipos, incluida la impresión, pruebas y validación 3D de acuerdo con especificaciones personalizadas.

El proceso de creación cuenta con el respaldo de varias ubicaciones con múltiples instalaciones de producción en todo el mundo.

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