تُستخدم الثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة السالب (NTC) كمكونات عالية الدقة لمستشعرات درجة الحرارة في مجموعة متنوعة من تطبيقات السيارات، والصناعات، والأجهزة المنزلية، والطبية. ونظرًا لتوفر مجموعة واسعة من الثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة السالب (NTC) - المصممة بتصاميم مختلفة والمصنوعة من مواد متنوعة - فإن اختيار الأفضلترموستورات NTCقد يكون من الصعب تطبيق تطبيق معين.
لماذايختارالمجلس الوطني الانتقالي؟
هناك ثلاث تقنيات رئيسية لمستشعرات درجة الحرارة، لكل منها خصائصها الخاصة: مستشعرات كاشف درجة الحرارة المقاومة (RTD)، ونوعان من الثرمستورات: ثرمستورات ذات معامل حرارة موجب وثرمستورات ذات معامل حرارة سالب. تُستخدم مستشعرات كاشف درجة الحرارة المقاومة بشكل أساسي لقياس نطاق واسع من درجات الحرارة، ولأنها تستخدم معدنًا نقيًا، فإنها غالبًا ما تكون أغلى من الثرمستورات.
لذلك، ولأن الثرمستورات تقيس درجة الحرارة بدقة مماثلة أو أعلى، فإنها تُفضّل عادةً على أجهزة قياس درجة الحرارة الرقمية (RTDS). وكما يوحي اسمها، تزداد مقاومة الثرمستور ذي معامل درجة الحرارة الموجب (PTC) مع ارتفاع درجة الحرارة. وتُستخدم عادةً كمستشعرات حد درجة حرارة في دوائر الإغلاق أو الأمان، لأن المقاومة تزداد عند الوصول إلى درجة حرارة التبديل. من ناحية أخرى، مع ارتفاع درجة الحرارة، تقل مقاومة الثرمستور ذي معامل درجة الحرارة السالب (NTC). وتُعد علاقة المقاومة بدرجة الحرارة (RT) منحنىً مستويًا، مما يجعلها دقيقة للغاية ومستقرة لقياسات درجة الحرارة.
معايير الاختيار الرئيسية
تتميز الثرمستورات NTC بحساسيتها العالية وقدرتها على قياس درجة الحرارة بدقة عالية (±0.1 درجة مئوية)، مما يجعلها مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات. إلا أن اختيار النوع المناسب يعتمد على عدة معايير: نطاق درجة الحرارة، ونطاق المقاومة، ودقة القياس، والبيئة، وزمن الاستجابة، ومتطلبات الحجم.
تتميز عناصر NTC المطلية بالإيبوكسي بمتانتها، وعادةً ما تتراوح درجات حرارتها بين -55 درجة مئوية و+155 درجة مئوية، بينما تصل درجات حرارة عناصر NTC المغطاة بالزجاج إلى +300 درجة مئوية. أما بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة للغاية، فتُعدّ المكونات المغطاة بالزجاج خيارًا أنسب. كما أنها أكثر إحكامًا، حيث يصل قطرها إلى 0.8 مم.
من المهم مطابقة درجة حرارة الثرمستور NTC مع درجة حرارة المكون المسبب لتغير درجة الحرارة. ونتيجةً لذلك، لا تتوفر هذه الثرمستورات بالشكل التقليدي المزود بأسلاك فحسب، بل يمكن أيضًا تركيبها في غلاف لولبي لتثبيتها على المبرد للتركيب السطحي.
تعد الثرمستورات NTC الخالية تمامًا من الرصاص (الرقائق والمكونات) جديدة في السوق وتلبي المتطلبات الأكثر صرامة لتوجيه RoSH2 القادم.
طلبEمثالOنظرة عامة
تُستخدم مكونات وأنظمة مستشعرات NTC في مجموعة واسعة من المجالات، وخاصةً في قطاع السيارات. تشمل التطبيقات الشائعة تدفئة عجلات القيادة والمقاعد، وأنظمة التحكم المتطورة في المناخ. تُستخدم الثرمستورات في أنظمة إعادة تدوير غاز العادم (EGR)، ومستشعرات مشعب السحب (AIM)، ومستشعرات درجة الحرارة والضغط المطلق للمشعب (TMAP). تتميز هذه الثرمستورات بنطاق واسع من درجات حرارة التشغيل، مما يجعلها مقاومة عالية للصدمات والاهتزازات، وموثوقية عالية، وعمرًا طويلاً مع استقرار طويل الأمد. إذا كانت الثرمستورات ستُستخدم في تطبيقات السيارات، فإن معيار مقاومة الإجهاد العالمي AEC-Q200 إلزامي هنا.
في المركبات الكهربائية والهجينة، تُستخدم مستشعرات NTC لضمان سلامة البطارية، ومراقبة لفات النبضات الكهربائية، وحالة الشحن. يتصل نظام التبريد المُبرِّد للبطارية بنظام تكييف الهواء.
يشمل استشعار درجة الحرارة والتحكم فيها في الأجهزة المنزلية نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة. على سبيل المثال، في مجفف الملابس،مستشعر درجة الحرارةيُحدد درجة حرارة الهواء الساخن الداخل إلى الأسطوانة ودرجة حرارة الهواء الخارج منها. للتبريد والتجميد،مستشعر NTCيقيس درجة الحرارة في حجرة التبريد، ويمنع تجمد المُبخّر، ويرصد درجة الحرارة المحيطة. في الأجهزة الصغيرة، مثل المكاوي وآلات صنع القهوة والغلايات، تُستخدم مستشعرات درجة الحرارة لضمان السلامة وكفاءة الطاقة. تشغل وحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) شريحة سوقية أكبر.
المجال الطبي المتنامي
يضم مجال الإلكترونيات الطبية مجموعة متنوعة من الأجهزة المخصصة للمرضى الداخليين والخارجيين، وحتى الرعاية المنزلية. تُستخدم الثرمستورات NTC كمكونات لاستشعار درجة الحرارة في الأجهزة الطبية.
عند شحن جهاز طبي محمول صغير، يجب مراقبة درجة حرارة تشغيل البطارية القابلة لإعادة الشحن باستمرار. ويرجع ذلك إلى أن التفاعلات الكهروكيميائية المستخدمة أثناء المراقبة تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة، لذا فإن التحليل السريع والدقيق ضروري.
يمكن لرقعة مراقبة الجلوكوز المستمرة (GCM) مراقبة مستويات السكر في الدم لدى مرضى السكري. هنا، يُستخدم مستشعر NTC لقياس درجة الحرارة، مما قد يؤثر على النتائج.
يستخدم علاج ضغط مجرى الهواء الإيجابي المستمر (CPAP) جهازًا لمساعدة المصابين بانقطاع النفس النومي على التنفس بسهولة أكبر أثناء النوم. وبالمثل، في حالات الأمراض التنفسية الحادة، مثل كوفيد-19، تتولى أجهزة التنفس الصناعي التحكم في تنفس المريض عن طريق دفع الهواء برفق إلى رئتيه وإزالة ثاني أكسيد الكربون. في كلتا الحالتين، تُدمج مستشعرات NTC المُغلَّفة بالزجاج في جهاز الترطيب وقسطرة مجرى الهواء وفم السحب لقياس درجة حرارة الهواء لضمان راحة المرضى.
لقد دفعت الجائحة الأخيرة إلى الحاجة إلى حساسية ودقة أكبر لمستشعرات NTC ذات الاستقرار طويل الأمد. يخضع جهاز اختبار الفيروسات الجديد لمتطلبات صارمة للتحكم في درجة الحرارة لضمان تفاعل متسق بين العينة والكاشف. كما أن الساعة الذكية مزودة بنظام مراقبة درجة الحرارة للتحذير من الأمراض المحتملة.
وقت النشر: ٢٥ مايو ٢٠٢٣