TTI / Epcos Hochzuverlässiger NTC-Sensor

Bisher wurden Temperaturen von über 500 °C überwiegend mit Platin-Temperaturfühlern gemessen. Alternativ gibt es beim Distributor TTI nun einen neuen EPCOS NTC-Hochleistungs-Temperatursensor für Temperaturen bis 650 °C.

Von Ros Kruger, Director, Supplier Marketing Europe – Emech, Sensors and Power, TTI, Inc.

Die Anwendungsfelder für diese Art der Sensoren sind vielfältig und reichen von Automotive- und Industrie-Anwendungen bis hin zu Haushaltsgeräten. So kann der neue Sensor etwa in Abgasrückführungs-Systemen, 3D-Druckern oder Öfen eingesetzt werden.

Das Heißleiterelement zeichnet sich durch…

...seine hohe Auflösung und einen äußerst robusten Aufbau aus. Mit einer Empfindlichkeit von -0,72 %/K bei 600°C bietet es eine erheblich höhere Auflösung und damit auch genauere Temperaturmessung als Platin-Temperaturfühler, die nur eine Empfindlichkeit von 0,10 %/K aufweisen. Bei Langzeittests mit einer durchschnittlichen Anwendungstemperatur von 300°C konnte ein exzellentes Alterungsverhalten nachgewiesen werden. Die typische Drift liegt dabei im Bereich von nur ±0,2 K. Bei dem AEC-Q200-qualifizierten Bauelement wird dank der NTC-Technik auf den Einsatz von Edelmetallen wie Platin oder Gold komplett verzichtet.

Das EPCOS NTC-Element basiert auf…

...einer glasumhüllten Hochleistungs-Perowskitkeramik mit einem biegesteifen Aluminiumoxid-Anschluss, auf den Leiterbahnen aus Silber aufgebracht sind. Die Nenntemperatur liegt bei 200°C, wobei hierbei die kleinste Toleranz von ±1 K erreicht wird. Optional kann das NTC-Element mit zusätzlichem Anschlussdraht für Schweißverbindungen gefertigt werden. Auch eine Variante mit einem Leiterrahmen und Steckverbinder steht für die vereinfachte Montage zum Beispiel für die Kunststoffumspritzung zur Verfügung. Da das NTC-Element nach AEC-Q200 qualifiziert und für Temperaturen bis zu 650°C geeignet ist, kann es in Anwendungen wie der Abgasrückführung eingesetzt werden. Diese Systeme werden in Dieselmotoren eingesetzt, um die Bildung von toxischen Stickoxiden bei der Verbrennung zu reduzieren.

In 3D-Druckern kann das NTC-Element die Temperatur in der Druckerkammer überwachen und somit das Gerät und das Material vor Überhitzung schützen. Nicht zuletzt sind die neuen Hochtemperatursensoren auch in Haushaltsgeräten wie selbstreinigenden Backöfen, die nach dem Pyrolyseprinzip arbeiten, einsetzbar.

Überzeugend ist auch das innovative Bauelemente-Design:…

...Der NTC-Thermistorchip ist mit einem Aluminiumoxidstab verbunden, der an zwei gegenüberliegenden Seiten metallisiert ist. Die Glasumhüllung schützt den NTC-Keramikchip inklusive der Verbindung zu dem Aluminiumoxid-Stab und die Anschlüsse der aufgebrachten Silber-Elektroden. Darüber hinaus sind sämtliche Materialien des Sensorelements frei von Blei und Halogen und erfüllen somit alle RoHS-Vorschriften.

Das NTC-Element ist 16 mm lang,…

...hat einen maximalen Durchmesser von 1,8 mm und ist für Messungen in einem Temperaturbereich von –40°C bis 600°C ausgelegt. Die Betriebstemperatur kann für 1000 Stunden 650°C betragen. Der Nennwiderstand beträgt 5.000 Ω mit sehr geringen Toleranzen bei einer Nenntemperatur von 200°C. Diese Spezifikation ermöglicht eine Temperaturmessgenauigkeit von ca. ±1 K bei 200°C Nenntemperatur. Neben der hohen Stabilität bis zu einer Temperatur von 650°C besticht das EPCOS NTC-Element dank seiner im Vergleich zu Platin-Temperatursensoren relativ steilen R/T-Kennlinie durch hohe Empfindlichkeit. Sie beträgt –4,1 %/K bei 25°C; zum Vergleich: Platin weist eine Empfindlichkeit von nur +0,35 %/K auf.

Die Prüftemperatur wurde für die angegebene maximale Betriebstemperatur auf 650°C angehoben. Bei Langzeittests, wie der Lagerung bei 300°C (10.000 Stunden), was als durchschnittliche Anwendungstemperatur gilt, liegt die typische Drift bei ca. 0,2 K. Diese sehr geringe Drift wurde erst durch die Verwendung einer zuverlässigen Keramik in Kombination mit dem robusten neuen Design möglich.

TDK bietet über seinen Distributor TTI Europe

...ein breites Angebot an EPCOS NTC-Sensorelementen. Alle Standardfamilien sind nach AEC Q200 qualifiziert. Zu den Heißleitern gehören die SMT-NTC-Sensorelemente der Serie S860 mit Nennwiderständen R25 von 5 kΩ bis 100 kΩ und einer Chipgröße von 0,45 mm bis 1,70 mm. Bedrahtete NTC-Sensorsen weisen ein glasvergossenes Element für Temperaturen von –55 °C bis zu 300 °C und R25-Werte von 2 kΩ bis zu 230 kΩ auf. Die Ansprechzeit ist sehr kurz. Glasvergossene NTC-Elemente können auch isoliert geliefert werden. Für Temperaturen bis 155 C sind epoxidharzbeschichtete Miniatursensoren oder bedrahtete NTC-Sensoren erhältlich. Die Miniatursensoren überzeugen durch biegefähige Drähte (Litzendrähte auf Anfrage), R25-Werte von 2 kΩ bis 100 kΩ und kurze Ansprechzeiten. Außerdem sind Ausführungen mit isolierten Anschlussdrähten erhältlich. Bedrahtete NTC-Sensoren sind über einen großen Widerstandsbereich von 1 kΩ bis zu 470 kΩ erhältlich.

TTI nimmt die neuen EPCOS Hochtemperatursensoren H650 im Mai in sein TDK Sensoren-Portfolio auf.