एनटीसी थर्मिस्टर के प्रकार और अनुप्रयोग परिचय

 ऋणात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर का उपयोग विभिन्न प्रकार के ऑटोमोटिव, औद्योगिक, घरेलू उपकरणों और चिकित्सा अनुप्रयोगों में उच्च परिशुद्धता वाले तापमान संवेदक घटकों के रूप में किया जाता है। चूँकि विभिन्न प्रकार के एनटीसी थर्मिस्टर उपलब्ध हैं—विभिन्न डिज़ाइनों और विभिन्न सामग्रियों से निर्मित—इसलिए सर्वोत्तम का चयन करना महत्वपूर्ण है।एनटीसी थर्मिस्टरकिसी विशेष अनुप्रयोग के लिए यह चुनौतीपूर्ण हो सकता है।

क्योंचुननाएनटीसी?

 तीन मुख्य तापमान सेंसर तकनीकें हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएँ हैं: प्रतिरोध तापमान संसूचक (RTD) सेंसर और दो प्रकार के थर्मिस्टर, धनात्मक और ऋणात्मक तापमान गुणांक थर्मिस्टर। RTD सेंसर मुख्य रूप से तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं, और चूँकि इनमें शुद्ध धातु का उपयोग होता है, इसलिए ये थर्मिस्टर की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।

इसलिए, चूँकि थर्मिस्टर तापमान को समान या बेहतर सटीकता से मापते हैं, इसलिए इन्हें आमतौर पर RTDS की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, धनात्मक तापमान गुणांक (PTC) थर्मिस्टर का प्रतिरोध तापमान के साथ बढ़ता है। इनका उपयोग आमतौर पर स्विच-ऑफ या सुरक्षा सर्किट में तापमान सीमा सेंसर के रूप में किया जाता है क्योंकि स्विचिंग तापमान तक पहुँचने पर प्रतिरोध बढ़ जाता है। दूसरी ओर, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ऋणात्मक तापमान गुणांक (NTC) थर्मिस्टर का प्रतिरोध घटता जाता है। तापमान के प्रतिरोध (RT) का संबंध एक समतल वक्र है, इसलिए यह तापमान मापन के लिए बहुत सटीक और स्थिर है।

मुख्य चयन मानदंड

एनटीसी थर्मिस्टर अत्यधिक संवेदनशील होते हैं और उच्च सटीकता (±0.1°C) के साथ तापमान माप सकते हैं, जिससे वे विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाते हैं। हालाँकि, किस प्रकार का चयन करना है, यह कई मानदंडों पर निर्भर करता है – तापमान सीमा, प्रतिरोध सीमा, माप सटीकता, वातावरण, प्रतिक्रिया समय और आकार संबंधी आवश्यकताएँ।

एपॉक्सी लेपित एनटीसी तत्व मज़बूत होते हैं और आमतौर पर -55°C और +155°C के बीच तापमान मापते हैं, जबकि काँच-आवरण वाले एनटीसी तत्व +300°C तक तापमान मापते हैं। जिन अनुप्रयोगों में अत्यधिक तेज़ प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है, उनके लिए काँच-आवरण वाले घटक अधिक उपयुक्त विकल्प होते हैं। ये अधिक सघन भी होते हैं, जिनका व्यास 0.8 मिमी जितना छोटा होता है।

एनटीसी थर्मिस्टर के तापमान को तापमान परिवर्तन का कारण बनने वाले घटक के तापमान से मेल खाना ज़रूरी है। इसलिए, ये न केवल पारंपरिक रूप में लीड के साथ उपलब्ध हैं, बल्कि इन्हें स्क्रू-प्रकार के आवरण में भी लगाया जा सकता है ताकि सतह पर लगाने के लिए रेडिएटर से जोड़ा जा सके।

बाजार में नए पूर्णतः सीसा-रहित (चिप और घटक) एनटीसी थर्मिस्टर हैं, जो आगामी RoSH2 निर्देश की अधिक कठोर आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

आवेदनEउदाहरणOअवलोकन

  एनटीसी सेंसर घटकों और प्रणालियों का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में, विशेष रूप से ऑटोमोटिव क्षेत्र में, किया जाता है। इनके विशिष्ट अनुप्रयोगों में गर्म स्टीयरिंग व्हील और सीटें, और परिष्कृत जलवायु नियंत्रण प्रणालियाँ शामिल हैं। थर्मिस्टर का उपयोग एग्जॉस्ट गैस रीसर्कुलेशन (ईजीआर) प्रणालियों, इनटेक मैनिफोल्ड (एआईएम) सेंसरों, और तापमान एवं मैनिफोल्ड एब्सोल्यूट प्रेशर (टीएमएपी) सेंसरों में किया जाता है। इनकी विस्तृत परिचालन तापमान सीमा में उच्च प्रभाव प्रतिरोध और कंपन क्षमता, उच्च विश्वसनीयता, और दीर्घकालिक स्थिरता के साथ लंबा जीवन होता है। यदि थर्मिस्टर का उपयोग ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में किया जाना है, तो यहाँ तनाव प्रतिरोध AEC-Q200 वैश्विक मानक अनिवार्य है।

इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों में, बैटरी की सुरक्षा, विद्युत पल्स वाइंडिंग और चार्जिंग स्थिति की निगरानी के लिए NTC सेंसर का उपयोग किया जाता है। बैटरी को ठंडा करने वाला रेफ्रिजरेंट कूलिंग सिस्टम एयर कंडीशनिंग सिस्टम से जुड़ा होता है।

घरेलू उपकरणों में तापमान संवेदन और नियंत्रण तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करता है। उदाहरण के लिए, कपड़े सुखाने की मशीन में,तापमान संवेदकड्रम में प्रवाहित होने वाली गर्म हवा का तापमान और ड्रम से बाहर निकलने वाली हवा का तापमान निर्धारित करता है। ठंडा करने और जमाने के लिए,एनटीसी सेंसरशीतलन कक्ष में तापमान मापता है, वाष्पक को जमने से रोकता है, और परिवेश के तापमान का पता लगाता है। इस्त्री, कॉफी मेकर और केतली जैसे छोटे उपकरणों में, सुरक्षा और ऊर्जा दक्षता के लिए तापमान सेंसर का उपयोग किया जाता है। हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (HVAC) इकाइयाँ एक बड़े बाजार खंड पर कब्जा करती हैं।

बढ़ता चिकित्सा क्षेत्र

चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में इनपेशेंट, आउटपेशेंट और यहाँ तक कि घरेलू देखभाल के लिए विभिन्न प्रकार के उपकरण उपलब्ध हैं। एनटीसी थर्मिस्टर का उपयोग चिकित्सा उपकरणों में तापमान संवेदन घटकों के रूप में किया जाता है।

जब किसी छोटे मोबाइल चिकित्सा उपकरण को चार्ज किया जा रहा हो, तो रिचार्जेबल बैटरी के ऑपरेटिंग तापमान की लगातार निगरानी की जानी चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि निगरानी के दौरान होने वाली विद्युत-रासायनिक अभिक्रियाएँ काफी हद तक तापमान पर निर्भर होती हैं, इसलिए तेज़ और सटीक विश्लेषण ज़रूरी है।

निरंतर ग्लूकोज़ मॉनिटरिंग (जीसीएम) पैच मधुमेह रोगियों में रक्त शर्करा के स्तर की निगरानी कर सकते हैं। यहाँ, तापमान मापने के लिए एनटीसी सेंसर का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह परिणामों को प्रभावित कर सकता है।

निरंतर सकारात्मक वायुमार्ग दाब (CPAP) उपचार में एक मशीन का उपयोग किया जाता है जो स्लीप एपनिया से पीड़ित लोगों को नींद के दौरान आसानी से साँस लेने में मदद करती है। इसी प्रकार, कोविड-19 जैसी गंभीर श्वसन संबंधी बीमारियों के लिए, यांत्रिक वेंटिलेटर मरीज़ के फेफड़ों में हवा को धीरे से दबाकर और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाकर उनकी साँस लेने की प्रक्रिया को नियंत्रित करते हैं। दोनों ही मामलों में, काँच से घिरे NTC सेंसर ह्यूमिडिफायर, वायुमार्ग कैथेटर और इनटेक माउथ में एकीकृत होते हैं ताकि हवा का तापमान मापा जा सके और यह सुनिश्चित किया जा सके कि मरीज़ आरामदायक स्थिति में रहें।

हालिया महामारी ने दीर्घकालिक स्थिरता वाले एनटीसी सेंसरों के लिए अधिक संवेदनशीलता और सटीकता की आवश्यकता को जन्म दिया है। नए वायरस परीक्षक में नमूने और अभिकर्मक के बीच निरंतर प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए सख्त तापमान नियंत्रण आवश्यकताएँ हैं। स्मार्टवॉच में संभावित बीमारियों की चेतावनी देने के लिए एक तापमान निगरानी प्रणाली भी एकीकृत है।