SENZORI ȘI SISTEME DE SENZORI – TDK, EPCOS & Tronics (Partea 1)

1 OCTOMBRIE 2018

TDK Corporation este o companie lider în domeniul electronicii cu sediul în Tokyo, Japonia. A fost înființată în 1935 pentru a comercializa ferite, un material cheie în produsele electronice și magnetice. Portofoliul TDK include componente pasive, cum ar fi componente cu ceramică, condensatoare electrolitice de aluminiu și de film, ferite și inductoare, produse de înaltă frecvență, componente piezoelectrice și de protecție, precum și senzori, surse de alimentare și sisteme de senzori. Aceste produse sunt comercializate sub mărcile de produse TDK, EPCOS, InvenSense, Micronas, Tronics și TDK-Lambda. Alte grupuri principale de produse ale TDK includ: aplicații magnetice, dispozitive energetice și dispozitive de memorie flash.
TDK se concentrează pe piețele exigente din domeniul tehnologiei informației și comunicațiilor și al tehnologiei informației, auto, electronică industrială și de consum. Compania are o rețea de design și locații de producție și birouri de vânzări în Asia, Europa și în America de Nord și de Sud.

https://en.tdk.eu/sensors
https://product.tdk.com/info/en/products/sensor/index.html

Măsurarea exactă a temperaturii
Termistorii NTC
Termistorii NTC (coeficient de temperatură negativ) sunt rezistențe semiconductoare sensibile la temperatură, care au o scădere a rezistenței pe măsură ce temperatura crește. Coeficienții de temperatură negativi, -2%/K până la -6%/K, ai rezistenței sunt de aproximativ zece ori mai mari decât cei ai metalelor și de aproximativ cinci ori mai mari decât cei ai senzorilor de temperatură din siliciu. Termistorii NTC sunt elemente simple, dar foarte sensibile, precise și stabile, pentru circuitele de măsurare și control.
Măsurarea temperaturii cu acuratețe maximă devine din ce în ce mai importantă, în special în aplicațiile electronice industriale și auto. Termistorii avansați EPCOS SMD NTC sunt componente cheie fiabile, pentru acest scop.
Modulele electronice cu densități mari de amba­lare sunt adesea operate până la limitele lor termice. Măsurarea exactă a temperaturii este indispensabilă pentru a iniția contramăsuri în timp util în caz de supraîncălzire iminentă. Termistorii miniaturizați EPCOS SMD NTC permit realizarea de măsurători foarte precise. Împreună cu circuitele inteligente, aceștia permit, de asemenea, proiectarea unor sisteme eficiente de control.
Aceste produse sunt disponibile în dimensiuni de capsulă EIA 0402 și 0603 și cu o rezistență nominală de 10 kΩ în clase de toleranță ±1%, ±3% și ±5%. Toleranțele lor înguste au fost obținute printr-o nouă tehnologie de producție, precum și printr-o pasivizare de sticlă robustă, care asigură o fiabilitate ridicată și o stabilitate la degradare. Panta curbei R/T cu o valoare B de 3455 K are o toleranță îngustă de ±1% pe întreaga suprafață.

Figura 1: Schema unui circuit cu termistori NTC de monitorizare a încărcării. În cazul încărcării rapide, se folosesc doi termistori NTC. Acest lucru permite compensarea diferențelor extreme între temperatura acumulatorului și temperatura ambiantă.

Datorită acestui fapt și timpului scurt de reacție al acestora, acești noi termistori NTC permit măsurarea precisă și rapidă a temperaturii într-o gamă largă. Seria standard este potrivită pentru aplicații de până la +125°C. Componentele seriei B57230V2103 * 260 (EIA 0402) și B57330V2103 * 260 EIA (0603) pot fi utilizate pentru o gamă largă de aplicații în domeniul electronicii de consum și industriale.
Termistorii TDK EPCOS sunt proiectați pentru aplicații specifice și nu ar trebui utilizați în scopuri care nu sunt identificate în specificații, notele de aplicație și cărțile de date, dacă nu se convine altfel cu TDK EPCOS în timpul fazei de proiectare. Asigurați-vă adecvarea termistorului prin testarea fiabilității în timpul fazei de proiectare. Termistorii ar trebui să fie evaluați luând în considerare condițiile cele mai nefavorabile.

Figura 2: Monitorizarea termică a microcontrolerelor. La temperaturi excesive, NTC reduce tensiunea de alimentare la microcontroler.

Control precis datorită măsurării rapide a temperaturii
Un exemplu tipic este monitorizarea încărcării bateriilor reîncărcabile în sistemele electronice mobile. Tehnicile de încărcare de ultimă oră necesită nu numai menținerea temperaturii maxime admise a celulelor acumulatorului, dar și faptul că, în măsura în care este posibil, încărcarea nu depășește curentul maxim de încărcare admis la temperatura celulei maximă admisă. Când curentul de încărcare încălzește celula la temperatura limită, curentul trebuie să fie redus foarte precis pentru a evita deteriorarea celulei. Cu cât se poate detecta mai precis și mai rapid schimbarea temperaturii celulei, cu atât mai precis și mai rapid poate fi ajustat curentul de încărcare. Această procedură permite ca încărcarea să aibă loc în cel mai scurt timp posibil, fără riscul supraîncărcării termice.
Pentru unele aplicații, cum ar fi încărcarea rapidă, este bine să măsurați suplimentar temperatura ambientală pentru a evita diferențele excesive între temperaturile ambientale și celulare. În acest scop, un al doilea termistor NTC poate fi integrat direct în placa de circuite a electronicii de încărcare. Figura 1 prezintă un circuit tipic pentru acest scop.

Protejarea semiconductoarelor împotriva supraîncălzirii
Semiconductoarele de putere, componentele logice, microcontrolerele și procesoarele trebuie protejate de temperaturile excesive pentru a asigura funcționarea lor fiabilă. Datorită dimensiunii compacte (de ex. EIA 0402), noii termistori EPCOS SMD NTC pot fi integrați direct în imediata apropiere a microcontrolerelor și a altor puncte fierbinți de pe placa de circuite. Bunul contact termic cu placa de circuite prin conexiunile de lipire, cu încălzire simultană neglijabilă, asigură o monitorizare termică foarte precisă a semiconductorilor sensibili. Datorită rezistenței ridicate a termistorilor EPCOS SMD NTC împotriva șocului termic, aceștia sunt potriviți nu numai pentru procesele de lipire reflow, ci și pentru lipirea cu valuri. Prin urmare, proiectanții pot plasa termistorii pe partea inferioară a plăcii, de exemplu, opuse microcontrolerelor, realizând astfel un contact termic foarte bun − chiar și pentru microcontrolere cu dimensiuni mari.
Figura 2 prezintă un circuit tipic de protecție pentru microcontrolere.
În sistemele de iluminat cu LED-uri, termistorii SMD NTC asigură o eficiență de iluminare mare, împreună cu o durată lungă de funcționare. Eficiența iluminării cu LED-uri depinde foarte mult de temperatura joncțiunilor semiconductoare. Temperaturile extreme trebuie evitate, deoarece acestea conduc la o degradare mai rapidă a puterii, la o intensitate redusă, la schimbări de culoare, precum și la o durată de viață semnificativ redusă. În cel mai rău caz, acestea pot duce chiar la distrugere. Temperaturile prea scăzute reduc eficiența luminii și, prin urmare, raportul lumen / raport volumetric. Pentru a obține o eficiență maximă, temperatura trebuie menținută la optimul specificat − în cazul aplicațiilor tipice cu LED-uri, între 70°C și 90°C.

Figura 3: Monitorizarea termică a iluminării cu LED. Monitorizarea temperaturii prelungește semnificativ durata de viață a surselor de lumină cu LED-uri.

Dacă un termistor SMD NTC este integrat în circuitul LED, orice deviere de la temperatura optimă de funcționare va provoca o schimbare semni­ficativă de rezistență a elementului NTC.
Acest lucru este evaluat de un comparator, astfel încât fluxul curent prin LED este redus. Pierderea de putere a LED-ului scade, prin urmare, prelungind durata sa de viață.
Figura 3 prezintă un circuit corespunzător. Un kit de probă cu termistori EPCOS SMD NTC este disponibil special pentru dezvoltatorii de sisteme de iluminare cu LED.
O serie de termistori pentru domeniul auto a fost dezvoltată în plus față de seria standard, fiind calificată pentru AEC-Q200 și potrivită pentru aplicații la +150°C. Noile variante de termistori NTC pot fi utilizate în aplicațiile electronice pentru automobile, cum ar fi ECU (unitatea electronică de control), sistemele de climatizare și monitorizarea temperaturii bateriilor sau sistemelor de încărcare.

Figura 4: PTC Reset Fuse 420V Radial, siguranță resetabilă ceramică PTC 420V, terminale radiale, disc.

Termistorii PTC
În funcție de caracteristicile lor, termistorii PTC pot fi divizați în două categorii:

1. După funcție:
Termistori PTC de putere care generează căldură. Sunt folosiți în aplicații unde rezistența electrică este determinată în primul rând de curentul ce trece prin termistor.
Termistori PTC senzori de temperatură. Sunt folosiți în aplicații unde rezistența electrică este determinată în primul rând de temperatura mediu­lui din jurul termistorului.

2. După aplicație:
Termistorii PTC de putere sunt folosiți ca siguranțe resetabile (la scurtcircuit și protecție la supracurent), la comutare (start motoare, demagnetizare, comutări de putere), la încălzire (termostate), la indicare de nivel limită.
Termistori PTC senzori de temperatură pentru limitare folosiți la protecția motoarelor și a dispo­zitivelor electronice la supratemperatură.
Informații utile de la TDK − Cum se utilizează termistorii PTC ca senzori de limitare a temperaturii:
https://product.tdk.com/info/en/products/protection/temperature/limt-sensor/technote/apn-limt-sensor.html

Figura 5: TDK (EPCOS) Termistor SMD NTC 10k, carcasă 0402 (1005 Metric) .

Senzori de măsurare a tempe­raturii NTC (TDK și EPCOS)
Elementele NTC (EPCOS)
− Senzori încapsulați cu sticlă, tipurile G1540, G1550, G1560
− Senzori încapsulați în sticlă pentru temperaturi ridicate, tip H650
− Senzori incluși în sticlă, cu izolație, tipurile G1541, G1551, G1561
− Termistori NTC cu diametru de 2.5 mm, tip M891
− Termistori NTC cu terminale spațiate la 2.5 mm, tipurile S871, S881, S891
− Termistori NTC cu terminale spațiate la 5 mm, tipurile K164, S885
− Termistori NTC fără terminale, tip K1150, K220, K350, M820, S680
− Senzori miniaturali cu fire flexibile, tipurile S861, S863, S864, S867, S869

Ansamblu senzor NTC / Sisteme (EPCOS)
− Ansambluri de sonde pentru măsurarea temperaturii, tipurile F120, K227, K276, K301, K45, K500, K501, K504, K514, K560, M1703, M2020, M500, M703, T120, Z81
− Ansambluri de sonde pentru măsurarea temperaturii, etanșate cu inel O, tip K301-A001

Elementele NTC (TDK)
− Încapsulate în sticlă, tip NTCDS
− Acoperite cu rășină, tip NTCGF

Figura 6: TDK InvenSense Senzor de presiune diferențial 10-WFLGA, high accuracy, low power, waterp, cod ICP-10100, 4.35 PSI ~ 15.95 PSI (30 kPa ~ 110 kPa). Familia senzorilor de presiune barometrică ICP-101xx se bazează pe tehnologia capacitivă MEMS, care oferă zgomot ultra-scăzut la cea mai mică putere, asigurând precizia, viteza de răspuns și stabilitatea la temperatură. Senzorul de presiune poate măsura diferențele de presiune cu o precizie de ± 1 Pa, o precizie care permite diferențele de măsurare a altitudinii de numai 5 cm, mai puțin decât înălțimea unui singur pas de scară.

Ansamblu senzor NTC/Sisteme (TDK)
− Elementul multistrat, tip NTCGP
− Încapsulare în sticlă, terminale axiale, tip NTCDP
− Încapsulare în sticlă, terminale radiale, tip NTCRP

Termistori SMD NTC (EPCOS)
Măsurarea temperaturii și compensarea în aplicațiile auto, Kit
Termistori SMD NTC, carcasă 1206 (3216), Serie standard B57621C5, 1 – 10 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0805 (2012), Seria auto B57442V5, B57451V5, B57452V5, 4.7 – 100 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0805 (2012), Serii standard B57401V2, B57421V2, B57471V2, B57620C5, 1 – 680 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0603 (1608), Seria de auto B57332V5 – B57356V5 10 – 100 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0603 (1608), Seria standard B57301V2 – B57374V2, 1 – 470 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0402 (1005), Seria auto B57232V5, B57251V5, B57254V5, B57256V5, 4.7 – 100 KOhm@25°C
Termistori SMD NTC, carcasă 0402 (1005), Serie standard B57221V2, B57230V2, B57250V2, B57261V2, 3.3 – 100 KOhm@25°C
Componente de uz general utilizate pentru măsurarea și compensarea temperaturii, Kit

Senzori de nivel (EPCOS)
Senzor de nivel punctual, încapsulat în sticlă, senzor de nivel al uleiului (depășirea unui nivel).
Senzor de nivel punctual, carcasă din oțel inoxidabil, senzor de nivel al apei în rezervoare și aparate casnice (ex. mașina de spălat).

Senzori de temperatură limită (EPCOS)
Limită de temperatură, senzori discuri cu terminale, cu acoperire de protecție, miniaturizate: ≤ 250 Ohm
Limită de temperatură, dimensiunile carcaselor EIA 0402, 0603, 0805: 10000, 110, 470, 680 Ohm
Limită de temperatură, dimensiunile EIA 0402, 0603 și 0805: 470, 680 Ohm
Limită de temperatură, discurile cu terminale, cu acoperire de protecție: ≤100 Ohm
Limită de temperatură, ansambluri de sonde: ≤100 Ohm
Limită de temperatură, ansambluri de sonde: ≤330 Ohm
Kit de mostre – Serii superioare

Senzorii de protecție a motorului (EPCOS)
Asigură protecția termică, fiind poziționați în bobinajele motoarelor, monitorizând limite de tempe­ratură. Au încapsulare izolată electric.
Protecția motorului, senzori unici
Protecția motorului, senzori tripli

Figura 7:TDK (EPCOS) Transmițătoare de presiune cu montare pe plăci. Măsoară diferențial: presiune gaz, presiune la nivel de lichid, 0 – 10bar (max), alimentare 4.75…5V.

Elementele senzori de presiune (EPCOS)
Bazate pe tehnologia piezoelectrică MEMS, dia­frag­mă pătrată, dimensiuni mici, stabilitate pe termen lung. Se conectează în punte Wheatstone cu ieșire în mV, proporțională cu tensiunea de alimen­tare. Măsurătoare: presiune absolută sau presiune diferențială (măsurătoarea standard).
Senzori de presiune absolută, seria C32, 1600 – 25000 mbar, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune în punte deschisă, seria C32, 1600 – 40000 mbar, măsurătoare standard, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune în punte deschisă, seria C32, seria C32, 400 mbar, 1000 mbar, măsurătoare standard, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune absolută, seria C32, 1600 – 40000 mbar, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune în punte deschisă, seria C32, 1600 – 40000 mbar, măsurătoare standard, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune absolută, rezistent la mediu având spatele din sticlă, seria C32, 1600 – 25000 mbar, 1.65 × 1.65 mm
Senzori de presiune, seria C27, 100 – 1000 mbar, măsurătoare standard, 3.05 × 3.05 mm
Senzori de presiune absolută, seria C27, 250 – 1000 mbar, 3.05 × 3.05 mm
Senzori de presiune absolută, seria C28, 2500 – 25000 mbar, 2.05 × 2.05 mm
Senzori de presiune absolută, seria C33, 1200 – 7000 mbar, 1 × 1 mm
Senzori de presiune absolută, seria C39, 1200 mbar, 0.65 × 0.65 mm
Senzor de presiune, seria C41, 25 mbar, 60 mbar, măsurătoare standard, 5.05 × 5.05 mm
Senzori de presiune, montare pe partea din spate a PCB, seria C28, 2500 – 25000 mbar, măsurătoare standard, 2.05 × 2.05 mm
Senzori de presiune absolută, cu pad-uri de lipit pe o parte, seria C38, 10000 mbar, 25000 mbar, 1.65 × 1.65 mm
Senzor de presiune, aplicație frontală, seria C28, 2500 – 25000 mbar, măsurătoare standard, 2.05 × 2.05 mm
Senzor de presiune absolută, rezistent la mediu având spatele din sticlă, seria C29, 1000 – 10000 mbar, 2.2 × 2.7 mm
Traductor de presiune, seria AK2, 25 – 1000 mbar, măsurătoare standard, Carcasă din oțel inoxidabil/ plastic
Traductor de presiune absolută, seria AT2, 1600 – 25000 mbar, Carcasă din oțel inoxidabil

Traductor de presiune cu transmițător (EPCOS)
Transmițătorii se bazează pe senzori de presiune realizați prin tehnologia MEMS piezo­re­zistivă, cu siliciu. Seria T compensează electronic erorile de neliniaritate și temperatură și furni­zează un semnal de ieșire precis calibrat, cu imunitate ridicată împotriva influențelor electromagnetice (EMI).
■ Medii măsurate (presiune absolută): aer, gaze neagresive (umiditatea gazelor 0 … 85%r.h., fără rouă). Este nepotrivit pentru substanțele care reacționează cu sticla, siliciul, aurul, aluminiu, oțel inoxidabil, NBR, adeziv siliconic sau gel de silicon.
■ Medii măsurate (presiune diferențială): aer, gaze neagresive (umiditatea gazului 0…100%r.h.) și fluide non-agresive. Este ne­potrivit pentru substanțele care reacționează cu sticlă, siliciu, oțel inoxidabil, NBR (cauciuc sintetic), adeziv siliconic (pr≤10 bar) sau adeziv epoxidic (pr>10 bari).
■ Ieșire proporțională cu presiunea: curent pe 2 fire 4-20mA sau tensiune: 0.5…4.5V.
Traductor transmițător de presiune, ieșire în curent, seria CAU-T, 100 – 6000 mbar, presiune absolută, diferențială, diferențială simetrică, IP65.
Traductor transmițător de presiune, ieșire în tensiune, seria AC-T, 100 – 6000 mbar, presiune absolută, diferențială, diferențială simetrică. Variante constructive: Fără carcasă, Dual-in-line pentru PCB (Seria B58620L), IP65.

continuare în numărul viitor

Constantin Savu
Director General
Ecas Electro

ECAS Electro | www.ecas.ro

Detalii  și comerciale: birou.vanzari@ecas.ro
Detalii tehnice: emil@floroiu.ro

TDK are un portofoliu larg de componente pasive, cum ar fi condensatoare cera­mice, electrolitice și din aluminiu, ferite și inductoare, produse de înaltă frecvență și componente piezoelectrice și de protecție, precum și senzori și sisteme de senzori și surse de alimentare. Aceste produse sunt comercializate sub mărcile de produse TDK, EPCOS, InvenSense, Micronas, Tronics și TDK-Lambda.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre