EN
Ħafna ħaġiż jseħħu li ma jistgħux jiġu anticipati meta jintużaw it-thermistors f'temperaturi li mhumiex speċifikati mis-silġ. Pereżempju, f'temperaturi ta’ madwar ħamsin (−50) darba bil-biża‘, il-problemi jibdew meta jintużaw it-thermistors li juri l-karatteristiċi NTC. Jinkiteb osservazzjoni ta’ ħossiet drammatiċi ta’ kwalunkwe post bejn il-300% u l-500%, jew anke iktar, li huma assolutament li jkunu lineari. Minħabba li l-karigi jibdew ma jinħallux b’mod libbru, jinħallqu u jinħaddu. X’jseħħ mal-bidla fil-biża‘ oħra? It-temperaturi effettivi għolli ta’ madwar ħamsin (150) darba bil-biża‘ jaqbdu oħra t-taħlita ta’ degradazzjoni. Bil-biża‘ li aktar u aktar enerġija (bil-forma ta’ ħxejjin) tintuża għall-semikunduttur, is-seħħ tal-binja tas-semikunduttur tinħareġ. Il-liġi ta’ Moore tapplikah u r-resistenza totali tal-materjal tonqos bil-biża’ li n-numru ta’ elettroni liberi jizzdada u t-totali tal-kariga jizzdada. Ġeneralkament, din il-fenomenu tisħeħ lil hawn il-liġi ta’ Arrhenius. Madankollu, kondizzjonijiet estremi u mhux kontrollati jistgħu jiġu realizzati. L-esperji osserva li l-ħxejjin jista’ jwaħħar bejn il-15% u l-25% tar-resistenza effettiva għal kull 10 darba oħra ħdejn it-temperatura ta’ 150 darba bil-biża‘.
Dawn id-differenzi jistgħu jagħmlu lis-sensuri mhux attendibbli għal kompiti li jitlobu l-aktar preċiżjoni, bħal il-biżaħ tat-temperaturi fis-stazzjonijiet tar-riċerka fil-pulji u l-monitorja tal-muturi tal-ajru meta jkunu ġewwa l-fluk. Fis-stazzjonijiet tar-riċerka fil-pulji, anke differenza ta' nofs grad tista' toqgħod bejn is-suċċess u l-falliment.
Id-Degradazzjoni Speċifika għall-Materjal tal-Koefiċjenti Beta u Alfa
Il-materjali ta' kostruzzjoni u ta' imballaġġ jiddeterminaw id-durabbiltà tat-thermistors meta jisubu temperaturi estremament baxxi u għolli. Pereżempju, it-thermistors ta' oksidu ta' manganese-u nikkel b'koefiċjent negattiv tat-temperatura (NTC) jistgħu jilqu sa 40% mis-koefiċjenti beta tagħhom minħabba bidliet irreverżibbli fir-ristruttura kristallina meta jisubu temperaturi ħdejn 200 °C. It-thermistors ibbażati fuq il-kobalt juru karatteristiċi uniki tagħhom. Meta jisubu temperaturi ta' isfel minn 0 °C, dawn it-thermistors jisperjew drift fil-koefiċjent alfa ta' ±0,5 °C, u inqas minn 0,5 °C kull xahar, minħabba li tajjeb żżellet ħafifa fir-ristruttura kristallina jiżviluppa minħabba t-tempuratura baxxa menzjonata ħalli. Waħda mis-sajfiet it-tajjeb u l-aktar mysturjużi dwar il-kostruzzjoni u l-imballaġġ tat-thermistors hija l-influwenza tagħhom fuq ir-riljabilità. Pereżempju, fit-taħdit tal-biżaħ, it-thermistors inkapsulati bil-epossi jifluk ħames darbiet iktar malajr milli t-thermistors inkapsulati bil-baħar, speċjalment għall-instabbiltà beta. It-thermistors inkapsulati bil-epossi jisperjew instabbiltà ta' 0,8% kull 1000 siegħa ħdejn 125 °C, filwaqt li t-thermistors inkapsulati bil-baħar jisperjew instabbiltà ta' 0,25% fis-istess perjodu ta' ħames siegħa.
It-tajpi differenti ta’ fallimenti ifisser li l-inginieri jridu jkunu ħażin dwar liema materjali jużaw għall-applikazzjonijiet partikolari. Dawn jinklużi s-sensuri implużi f’operazzjonijiet ta’ birkat profondi jew f’dispożittivi medIċi li jistoccaw likwidu bija temperaturi iktar b’saħħa ta’ 100 grad u li jmeħtu miżuri preċiżi għal perjodi twal.
Ottimizzazzjoni tal-Għażla tat-Termistors għal Applikazzjonijiet b’Temperaturi Ħarji
Mifħuż tal-Iżda tal-Enkapsulazzjoni (Bis-Silġ vs. Bil-Epoksi) mal-Kundizzjonijiet Ambjentali Speċifiċi
It-Tip ta’ Enkapsulazzjoni u l-Performat ta’ Termistor f’Ambjenti Ħarji
Il-mod kif is-sewwa l-materjal ta’ inkapsulazzjoni jiddetermina l-estenzjoni li bħala t-tiżmijiet jistgħu jisħlu l-ħariga tal-biżnissa tagħmel lilhom. Bil-inkapsulazzjoni bil-ġlass, it-tiżmijiet jistgħu joħlosw b’mod relijuż f’ambjenti b’silta sa 250 darba ċiċlu u b’barra sa 80 darba ċiċlu, li hija gamma wiesga ħafna tar-temperaturi. Jipprovdu sigill li jibbliżza l-ilma u barriera ħafna kompluta li tipproteġi l-apparat mis-sid il-moistur, kif ukoll mis-sid kemiku u minn elementi li jikkawżaw ħsara fiżika. Dan huwa r-raġuni għaliex tista’ tsib it-tiżmijiet inkapsulati bil-ġlass f’applikazzjonijiet eċċellenti bħal il-muturi tal-awtomobil, iċ-ċekkji tal-forni inḍustrijali u l-pakketti tal-batteriji tal-vejkoli elettriċi. It-tiżmijiet inkapsulati bil-epossi, li huma iktar bil-baħs, għalkemm, għandhom limitazzjonijiet. Jistgħu jinżlu meta jisħlu lilhom solventi, jinqasru jekk it-temperatura tibdel b’aktar minn 200 darba ċiċlu f’ħin ħafna qasir, u jilqu l-impermeabilità jonika f’kundizzjonijiet umdi jew salini. F’dan ir-rispett, dawk li jiddisjanu s-sensur għandhom jikkunsideraw ħafna fatturi.
Ir-Riżistenza Ċimika: Il-ġlassa hija resistenti għall-idrokarburi u l-liqwidijiet ċlejja; l-epossi jista' jiplastizzaw jew jidde-laminaw.
Ir-Riżistenza għall-Bidla Ħarqa: Il-ġlassa hija l-biss materjal fost il-materjali evalwati li jista' jisba' it-taħdit repetuta ta' temperatura iktar b'sajf ta' 200 °C mingħajr mikro-fratturi.
Il-Ħermetiċità: Għall-inkepsulazzjoni tal-gradi medikali tas-sistemi elettroniċi, hija meħtiega l-inkepsulazzjoni bil-ġlassa, inklużi s-sistemi EV ta' alta voltaj, fejn il-kurrent ta' fuga għandu jkun inqas minn 1 nA.
It-Tibbilanċjar tar-Ranja Estiża tat-Temperatura ma' Kostanti tat-Tagħmel Ħarqi
Il-bilanċar ta' firxa wiesga ta' temperatura u ta' ħeġġa ta' risposta ħafifa hija sfida ħajja tal-progettazzjoni. Għalkemm it-thermistors b'tip ta' bead ħafif jistgħu jippermettu ħeġġa ta' risposta ta' ħames fil-mija, b'ġenerali huma meqjusa bħala mhux reliabbli ħdejn temperaturi li jaqbdu minn 150 °C. Bil-kuntrar, it-thermistors ikbar b'tip ta' bead ta' ħaż-żebbuq jirrispondu, iżda biss wara 10 sa 30 sekonda. Id-dettazzjoni tar-runaway termiku fil-batteriji hija sfida kbira; fejn il-ħeġaġ ta' risposta trid tkun inqas minn 3 sekondi ħdejn 200 °C, il-produtturi ewlenin qed jagħżlu proġetti ibridi. B'mod sempliċi, huma jgħmlu l-ġbir ta' differenti massa ta' ħxejja u jipposizzjonaw it-thermistors ta' risposta ħafifa fit-tarf u t-thermistors stabbli fis-soltu. Barra minn hekk, l-alumina b'nikel insulata, li hija proprjetà tal-produttur u li tintuża f'bħal dawn il-proġetti, tewli risposta it-tajba għall-ħxejja u l-biżżejjed. Illum, is-sistemi "intelliġenti" jintużaw biex jipprovvdu l-ħeġġa ta' risposta u jieħdu kurrenti biex jikkontrollaw il-ħeġġa.
Il-biżnissa tissuġġerixxi li l-inginieri li jipperitaw użu ugwali għall-ħażina u għas-sħiħ juru ħsara b’34% iżda l-isistemi jkunu joperaw f’kundizzjonijiet ħafna friżzanti. Dan jissuġġerixxi li l-ħin tar-risposta għandu jiġi iddisinnat biex joħloq ħażina fit-taħt tal-kundizzjonijiet attwali ta’ operazzjoni minflok li jiġi spint għall-eżtremi.
Depennza tal-Termistors Użati fil-Biżnissa Reali: Istabbiltà, Drift, u Immunità kontra l-Bruj.
Istabbiltà fit-Tul it-Trijiet vs Ir-Ripetibbiltà fit-Tul iktar Qasir taħt il-Kundizzjonijiet ta’ Umittà Għolja u Vibrazzjoni
Meta nitkellmu dwar il-biżżejjed fl-ikkundizzjonijiet ħarif, irridu nisepparaw l-istabbiltà fit-tul mill-irrepetibbiltà fil-qosor. L-istabbiltà fit-tul għandha x’tagħmel mas-seħħ ta’ kemm il-bidla fir-risposta tar-resistenza tibda bil-mod, jekk ikun hemm biss, f’bosta ta’ snin, filwaqt li l-irrepetibbiltà fil-qosor tikkonċerna jekk ir-risposta tibqa’ l-istess matul il-bidliet ħażini tat-temperatura jew it-taħdit tal-baħar. Għall-batteriji kbar jew għall-biżżejjed tal-ħadd, b’sensuri NTC imkussin bil-epossi, jekk id-drift annwali jkun iktar minn +/- 0,1 °C (xi ħaġa li tseħħ faċilment u ħafna drabi), allura s-sistema se tħoss il-biżżejjed u l-kostijiet iżda minn kalibraturi frekwenti. B’mod kontrarju, iż-żwiżel ż-żgħir li jinħolqu minn vibrazzjoni mekkanika jista’ jaffettwa negattivament il-miżuri fil-qosor u jista’ jżid il-livelli tan-nojs sa 15%. U naturalment, hemm l-effett dannuż u ddistruttur tal-umdità. Il-moistura tintassal mis-silta tal-polimer u, meta l-apparat jitqabbel mal-bidliet ripetuti fit-ta’ dew point, il-livelli bażi tar-resistenza jibdlu u l-effetti tal-isteresi jinżlu b’mod sinifikanti.
Fattur li jifokus fuq l-istabbiltà bil-ħin, Fokus fuq ir-ripetizzjoni bil-ħin
Stressuri Ambjentali: età termika, ossidazzjoni, migrazzjoni jonika; Vibrazzjoni Meċkanika, Bidla rapida fit-temperatura, ħoss meċkaniku
Metrika ewlenija: Drift (ppm/b’sena); Konsistenza tal-biża (devjazzjoni standard < 0,05 °C)
Priorità tad-disinn: Iżżomm ermetiku (inkapsulazzjoni bil-ġlass) u metallizzazzjoni stabbli; Imwaħħla b’ħoss imdawwra u attaċċu tal-leddi b’bassu stress
It-thermistors huma ħafna resistenti għall-bżonn elettriku minħabba r-resistenza bbażata għolja tagħhom (minn 1 sa 100 kiloohm). Għal din ir-raġuni, ma jkunux bżonn il-protezzjoni elektromagnetika li t-taħdita b'resistenza iżda bħall-RTD u t-thermocouples jiktbu. Pereżempju, ara l-farmi tal-ventu offshore u s-sistemi avançati għall-assistenza fid-driwwer fil-karozzi. It-thermistors tat-tip bil-beads imkoċċati bis-silikon li jintużaw f'dawn is-sistemi jwettqu wkoll il-problemi tar-rumida, u jirreġġu f'inqas minn sekonda. Dan juri li l-għażla ta' materjali adegwati tista' tgħin lis-soluzzjoni tal-problemi tar-reliabbiltà li l-inġinieri jiwżbu meta jipperżentaw attrezzaturi meant li jintużaw f'kundizzjonijiet estremi.
Fokuss fuq l-Applikazzjoni Prattika: It-thermistors NTC fl-Iżżomm tat-Temperatura tal-Batterija tal-VE
It-thermistors NTC huma ħafna utli meta jinmonitorjaw it-temperaturi tal-batteriji tal-pakketti tal-batteriji tal-vejkoli elettriku. Il-kontroll tat-temperatura għandu jsir fit-tul 15 sa 35 gradu Celsius minħabba li l-ċelluli tal-litju-jon jiġu ddanneggjati meta t-tul tal-temperaturi jkunu barra mir-ranġi ta’ kontroll u hemm possibbiltà ta’ sovraħxut perikoluż. Is-sensuri NTC huma mwaħħlin ġewwa u jmonitorjaw b’mod kontinwu r-reżistenza tal-batterija permezz tas-sistema ta’ maniġment tal-batterija. Dan jippermetti lis-sistema li tħawwes il-batterija. Pereżempju, meta t-temperatura tal-batterija tilħaq iktar minn 40 gradu Celsius, titlaqqat il-ħarġa bil-likwidu biex tiġi evitata r-reazzjoni kimiċi tal-batterija. Madankollu, jekk it-temperatura tal-batterija tkun inqas minn żero gradu Celsius, il-briki PTC jiġu attivati biex iżżommu l-fluss tal-joni ġewwa l-elettrolita. Bil-kontroll smart tat-temperatura, il-batteriji jidumu 30 fil-mija itwal minn is-sistemi ta’ operazzjoni kontinwa u l-biljuri jesperjenzaw 15 fil-mija iktar konstanzja u effiċjenza fir-raġu. Dan ġie ttestjat u provat li huwa veru f’kundizzjonijiet reali f’parti ta’ Kalifornja u fl-iktar klimi ostili tan-Norveġja għal diversi snin.
Li jagħmel dawn is-sensuri uniku huwa l-fatt li jistgħu jilqu l-biżżek ta' sħana f'ħames millisekondi qabel ma jkun xejn ħarġa ħad-dawl, speċjalment matul is-sessjonijiet ta' ċarġa ċelesti DC ta' 350 kW. It-thermistors NTC għandhom kwalitajiet eċċellenti għalkemm huma assoċjati b'applikazzjonijiet ta' użu intensiv, jistgħu jisħlu ambjenti ħarji u huma ekonomiċi. Għal din ir-raġuni, huma għadu bbażati ħafna drabi f'bosta oħra inḍustrijiet, mhux biss fil-vejkoli elettriċi (EV), imma wkoll fis-sistemi tal-pulizija tal-aeroplanji u fis-sistemi tas-silġ tal-enerġija b'skala kbira fid-dinja kollha.
GĦILQA TAL-DOMANDI
Għala' l-thermistors għandhom resistenza li mhix lineari fit-tmiem estremi tat-temperatura?
B'temperaturi iżda minn -50 °C, il-moviment tal-karigi jinħażżen ġewwa s-semikonduktur, u dan jirriżulta fir-resistenza għolja. B'dan il-kontrarju, b'temperaturi ogħla minn 150 °C, l-istruttura interna tas-semikonduktur tinteffetwa, li tirriżulta f'wesqa mhux prevedibbli fir-resistenza.
X'effett għand il-ġildatura tal-thermistor fuq il-prestazzjoni tal-thermistor?
Minn ħdejn it-tipi kollha ta’ inkapsulazzjoni, it-thermistors b’inkapsulazzjoni ta’ ħaġar joffru l-aktar protezzjoni kontra l-moħħ, il-kimiki u l-biżżeft oħra ta’ impatt fiżiku, għalkemm huma eċċellenti f’ambjenti estremi. Għalkemm it-thermistors b’inkapsulazzjoni ta’ epossidi jsiru iktar susċeptibbli għall-iswelling u l-krakkjar, li jwasslu għall-iżda protezzjoni, huma joffru l-inqas protezzjoni kontra l-krakkjar u l-iswelling bħala it-thermistors b’inkapsulazzjoni ta’ epossidi.
Humma t-thermistors NTC affidabbli fis-sistemi ta’ bbażzar il-batteriji tal-vejkoli elettriċi?
Iva. It-thermistors NTC jintużaw fis-sistemi kollha ta’ bbażzar il-batteriji tal-vejkoli elettriċi għall-biżżeft kollha tas-sistemi tat-taħżin termiku, u b’hekk jimmexxu l-ħajja tal-batteriji u jistabbilizzaw il-prestazzjoni tagħhom.
