الصين مخصص مسبار الاستشعار NTC والكابل

مسبار المستشعر والكابل هو شكل تغليف المستشعر, وهي الوحدة الأساسية في المستشعر. يتم تعبئة المستشعر من خلال دائرة إلكترونية معقولة وهيكل تغليف خارجي. لديها بعض المكونات الوظيفية المستقلة التي نحتاجها. مثل المستشعر, وعادة ما ينقسم إلى: مسبار الثرمستور NTC, PT100 التحقيق, PT1000 التحقيق, DS18B20 التحقيق, مسبار درجة حرارة الماء, مسبار مستشعر السيارات, مسبار RTDS, مسبار التحكم في درجة الحرارة, مسبار ضبط درجة الحرارة, مسبار مستشعر الأجهزة المنزلية, إلخ.

مسبار مستشعر DS18B20 مع كابل

مسبار التحكم في درجة الحرارة مع الكابل

مسبار مستشعر درجة الحرارة PT100 مع كابل

بنية مسبار NTC بناءً على التنبؤ بدرجة الحرارة وطريقة قياس درجة الحرارة الخاصة بها, يشمل التحقيق: تحقيقات NTC متعددة; قذيفة النحاس; هيكل دعم المعادن, موصل الأسلاك والحرارة.
خطوة 1, بين تحقيقات M NTC, الحصول على درجات الحرارة T0, T1, …, تم قياس TN على فترات زمنية متساوية من خلال كل مسبار NTC, حيث يمثل n العدد التسلسلي لدرجة الحرارة التي تم جمعها;
خطوة 2, احسب فرق درجة الحرارة VN = TNTN1 الذي تم جمعه في أوقات قياس درجة الحرارة المجاورة;
خطوة 3, احسب المعلمة α = vn/vn1;
خطوة 4, احسب درجة الحرارة المتوقعة TP = TN1+VN/(1أ) من مسبار واحد;
خطوة 5, احسب درجة الحرارة المقاسة. يمكن أن يؤدي الاختراع الحالي إلى تقليل الخطأ ولديه قابلية تطبيق عامة جيدة.

التحليل الكامل للثرمستورات!

🤔 هل تعرف ما هو الثرمستور? إنه خبير صغير في الدوائر الإلكترونية!

👍 الثرمستور, بعبارات بسيطة, هي نوع من العناصر الحساسة التي يمكن أن تعدل قيمة مقاومتها وفقًا لتغيرات درجة الحرارة.

🔥 معامل درجة الحرارة الإيجابية الثرمستور (المؤسسة العامة للاتصالات), عندما ترتفع درجة الحرارة, ستزيد قيمة مقاومتها بشكل كبير. هذه الميزة تجعلها تتألق في دوائر التحكم التلقائية!

مسبار مستشعر درجة حرارة الماء مع الكابل

مستشعر BBQ Probe Oven NTC مع كابل

مسبار وكابل مستشعر NTC

❄ معامل درجة الحرارة السلبية الثرمستور (المجلس الوطني الانتقالي) عكس ذلك, مع انخفاض المقاومة عندما ترتفع درجة الحرارة. في الأجهزة المنزلية, غالبًا ما يتم استخدامه للبدء الناعم, دوائر الكشف التلقائي والتحكم.

💡 الآن لديك فهم أعمق للثرمستور! في العالم الإلكتروني, إنه دور لا غنى عنه!

1. مقدمة إلى NTC
NTC Thermistor هو الثرمستور سمي على اسم اختصار معامل درجة الحرارة السلبية. عادة, على المدى “الثرمستور” يشير إلى الثرمستورات NTC. اكتشفه مايكل فاراداي, الذي كان يدرس أشباه الموصلات الفضية في ذلك الوقت, في 1833, وتسويقه صموئيل روبن في ثلاثينيات القرن العشرين. NTC Thermistor هو سيراميك أشباه الموصلات أكسيد يتكون من المنغنيز (MN), النيكل (في) والكوبالت (شارك).
يمكن رؤيته في كل مكان في حياتنا. بسبب الخصائص التي تنقصها المقاومة مع زيادة درجة الحرارة, لا يتم استخدامه فقط كجهاز استشعار درجة الحرارة في موازين الحرارة ومكيفات الهواء, أو جهاز التحكم في درجة الحرارة في الهواتف الذكية, الغلايات والمكواة, ولكن يستخدم أيضًا للتحكم الحالي في معدات إمدادات الطاقة. حديثاً, مع زيادة درجة كهربة السيارة, يتم استخدام الثرمستورات بشكل متزايد في منتجات السيارات.

2. مبدأ العمل
عمومًا, تزداد مقاومة المعادن مع زيادة درجة الحرارة. وذلك لأن الحرارة تكثف اهتزاز الشبكة, ومتوسط سرعة الحركة للإلكترونات الحرة يتناقص وفقًا لذلك.

في المقابل, تزداد نسبة الإلكترونات والثقوب الحرة في أشباه الموصلات بسبب توصيل الحرارة, وهذا الجزء أكبر من نسبة الجزء الذي تنخفض فيه السرعة, لذلك تنخفض قيمة المقاومة.

فضلاً عن ذلك, بسبب وجود فجوة الفرقة في أشباه الموصلات, عندما يتم تسخينها خارجيا, تنتقل الإلكترونات في نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل وإجراء الكهرباء. بعبارة أخرى, تنخفض قيمة المقاومة مع زيادة درجة الحرارة.

3. الخصائص الأساسية
3.1 خصائص درجة حرارة المقاومة (خصائص R-T)
يتم قياس قيمة مقاومة الثرمستور NTC في تيار مع تدخين ذاتي منخفض بما فيه الكفاية (الحرارة الناتجة بسبب التيار المطبق). كمعيار, يوصى باستخدام الحد الأقصى لتيار التشغيل. و, يجب التعبير عن قيمة المقاومة في أزواج مع درجة الحرارة.
تم وصف المنحنى المميز بالصيغة التالية:

R0, R1: قيمة المقاومة في درجة الحرارة T0, T1

T0, T1: درجة الحرارة المطلقة

ب: ب ثابت

خصائص R-T من الثرمستور NTC

شكل 1: سمة R-T من الثرمستور NTC

3.2 ب ثابت
ثابت B هو قيمة واحدة تميز الثرمستور NTC. يتطلب ضبط ثابت B دائمًا نقطتين. يصف ثابت B ميل النقطتين.
إذا كانت النقطتين مختلفتين, سيكون ثابت B أيضًا مختلفًا, لذا يرجى الانتباه عند المقارنة. (انظر الشكل 2)

المحور الأفقي هو سمة درجة حرارة 1-T

شكل 2: ثوابت ب مختلفة مختارة في 2 نقاط

من هذا, يمكن ملاحظة أن B هو منحدر LNR vs. 1/تي منحنى:

يستخدم Murata 25 درجة مئوية و 50 درجة مئوية لتحديد ثابت B, مكتوبة كما ب (25/50).

كما هو مبين في الشكل 3, 1/ت (T هي درجة حرارة مطلقة) في نسبة لوغاريتمية إلى قيمة المقاومة. يمكن أن نرى أن العلاقة قريبة من خط مستقيم.

خصائص V-I من الثرمستور NTC

شكل 3: خصائص درجة الحرارة مع 1/T كمحور أفقي

3.3 خصائص الفولت (خصائص V-I)
يتم عرض خصائص V-I من الثرمستورات NTC في الشكل 4.

ثابت التبديد الحراري لكل عنصر وحدة

شكل 4: خصائص V-I من الثرمستور NTC

في المنطقة ذات التيار المنخفض, يزداد جهد التلامس الأحمي تدريجياً مع زيادة التيار تدريجياً. لا يتسبب التسخين الذاتي الناجم عن تدفق التيار.
لكن, عندما يكون توليد الحرارة كبيرًا, ترتفع درجة حرارة الثرمستور نفسه وتنخفض قيمة المقاومة. في مثل هذه المنطقة, العلاقة النسبية بين التيار والجهد لم تعد تحمل.

عمومًا, يتم استخدام الثرمستورات في منطقة يكون فيها التسخين الذاتي منخفضًا قدر الإمكان. كمعيار, يوصى بإبقاء تيار التشغيل أقل من الحد الأقصى لتيار التشغيل.

إذا تم استخدامه في منطقة تتجاوز ذروة الجهد, قد تحدث التفاعلات الحرارية الهاربة مثل التدفئة المتكررة وتقليل المقاومة, مما تسبب في تحول الثرمستور إلى اللون الأحمر أو الانهيار. يرجى تجنب استخدامه في هذا النطاق.

3.4 معامل درجة حرارة المقاومة (أ)
معدل تغيير الثرمستور NTC لكل وحدة درجة حرارة هو معامل درجة الحرارة, التي يتم حسابها بواسطة الصيغة التالية.

مثال: عندما تكون درجة الحرارة قريبة من 50 درجة مئوية وثابت B هو 3380K
a = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/درجة مئوية] = −3.2 [%/درجة مئوية]
لذلك, معامل درجة حرارة المقاومة على النحو التالي.

ثابت الوقت الحراري من الثرمستور NTC

a = - b/t² × 100 [%/درجة مئوية]

3.5 ثابت التبديد الحراري (د)
عندما تكون درجة الحرارة المحيطة T1, عندما يستهلك الثرمستور الطاقة ص (ميغاواط) وتتغيرات درجات الحرارة إلى T2, الصيغة التالية تحمل.

P = د (T2 - T1)

Δ هو ثابت التبديد الحراري (ميغاواط/درجة مئوية). يتم تحويل الصيغة أعلاه على النحو التالي.

NCU15 الحد الأقصى للجهد الدفتر

D = P/ (T2 - T1)

يشير ثابت التبديد الحراري Δ إلى الطاقة المطلوبة لزيادة درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية في ظل ظروف التسخين الذاتي.

يتم تحديد ثابت التبديد الحراري Δ بواسطة التوازن بين “تسخين ذاتي بسبب استهلاك الطاقة” و “تبديد الحرارة”, وبالتالي يختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على بيئة تشغيل الثرمستور.

الحد الأقصى لتيار التشغيل (IOP), الحد الأقصى للتشغيل الجهد (GTC)

حدد Murata مفهوم “ثابت التبديد الحراري لكل عنصر وحدة”.

3.6 الوقت الحراري ثابت (ر)

عندما يتم تغيير الثرمستور الذي يتم الحفاظ عليه عند درجة الحرارة T0 فجأة إلى درجة الحرارة المحيطة T1, يسمى الوقت الذي يستغرقه التغيير إلى درجة الحرارة المستهدفة T1 (ر). عادة, تشير هذه القيمة إلى الوقت اللازم للوصول 63.2% من اختلاف درجة الحرارة بين T0 و T1.

طريقة قياس قيمة مقاومة Murata

عندما يتم الحفاظ على الثرمستور في درجة حرارة واحدة (T0) يتعرض لدرجة حرارة أخرى (T1), تتغير درجة الحرارة بشكل كبير, ودرجة الحرارة (ت) بعد انقراض الوقت (ر) يتم التعبير عنه على النحو التالي.

t = (T1 - T0) (1 - إكسب (−t/t) ) + T0

خذ t = τ,

t = (T1 - T0) (1−1/e) + T0

(ر - T0)/(T1 - T0) ＝ 1 - 1/e ＝ 0.632

لهذا السبب يتم تحديد τ كوقت للوصول 63.2% من اختلاف درجة الحرارة.
شكل 6: ثابت الوقت الحراري من الثرمستور NTC

3.7 الحد الأقصى للجهد (vmax)

الحد الأقصى للجهد الذي يمكن تطبيقه مباشرة على الثرمستور. عندما يتجاوز الجهد المطبق الحد الأقصى للجهد, سوف يتدهور أداء المنتج أو حتى يتم تدميره.

فضلاً عن ذلك, ترتفع درجة حرارة المكون بسبب التسخين الذاتي. من الضروري الانتباه إلى أن درجة حرارة المكون لا تتجاوز نطاق درجة حرارة التشغيل.

خصائص الإخراج للدوائر ذات الأرض المقاوم والمقاوم الثرمستور

شكل 7: الحد الأقصى للجهد المشتق لنوع NCU15

3.8 الحد الأقصى لتيار التشغيل (IOP), الحد الأقصى للتشغيل الجهد (GTC)
يحدد Murata الحد الأقصى لتيار التشغيل والجهد العملي القصوى على أنه التيار والجهد الذي يكون فيه التسخين الذاتي 0.1 ℃ عند تطبيقه. مع الإشارة إلى هذه القيمة, يمكن للثرمستورات تحقيق قياس درجة حرارة أكثر دقة.

لذلك, لا يتسبب تطبيق التيار/الجهد الذي يتجاوز الحد الأقصى لتيار التشغيل/الجهد في تدهور أداء الثرمستور. لكن, يرجى ملاحظة أن التسخين الذاتي للمكون سيؤدي إلى أخطاء في الكشف.

كيف تحسب Murata الحد الأقصى لتيار التشغيل

عند حساب الحد الأقصى لتيار التشغيل, ثابت التبديد الحراري (1ميغاواط/درجة مئوية) مطلوب بواسطة مكون الوحدة مطلوب. يشير ثابت التبديد الحراري إلى درجة تبديد الحرارة, لكن حالة تبديد الحرارة تختلف اختلافًا كبيرًا حسب بيئة العمل.
تشمل بيئة العمل المادة, سماكة, بناء, حجم منطقة لحام, اتصال لوحة ساخنة, تغليف الراتنج, إلخ. من الركيزة. استخدام تعريف مكون الوحدة يلغي عوامل التداخل البيئي.
وفقا للتجربة, ثابت التبديد الحراري في الاستخدام الفعلي حول 3 ل 4 أضعاف ذلك في مكون الوحدة. على افتراض أن ثابت التبديد الحراري الفعلي هو 3.5 مرات, يظهر الحد الأقصى لتيار التشغيل في المنحنى الأزرق في الشكل. مقارنة مع حالة 1MW/° C, هو الآن 1.9 مرات (√3.5 مرات).

3.9 قيمة مقاومة تحميل الصفر
قيمة المقاومة المقاسة في التيار (الجهد االكهربى) حيث يكون التسخين الذاتي ضئيلًا. كمعيار, يوصى باستخدام الحد الأقصى لتيار التشغيل.

ضبط قيمة R وتغيير خصائص الإخراج

شكل 9: طريقة قياس قيمة مقاومة Murata

4. كيفية استخدام
4.1 مخطط الدائرة
قد يختلف جهد الخرج حسب مخطط الأسلاك الثرمستور NTC. يمكنك محاكاة ذلك في عنوان URL التالي على موقع Murata الرسمي.

سيمزورف: NTC Thermistor Simulator (murata.co.jp)
شكل 10 خصائص الإخراج لدوائر تأريض المقاوم ودوائر تأريض الثرمستور
4.2 تعديل R1 (مقاوم فاصل الجهد), R2 (المقاوم الموازي), R3 (سلسلة المقاوم)

قد يختلف جهد الخرج وفقًا لمخطط الدائرة.
شكل 11 ضبط قيمة R وتغيير خصائص الإخراج

4.3 حساب خطأ في الكشف باستخدام الأداة الرسمية لـ Murata

حدد المعلمات ذات الصلة من الثرمستور NTC والمعلمات ذات الصلة لدائرة مقسم الجهد (الجهد المرجعي ومقسم الجهد, دقة المقاومة), ثم يمكن إنشاء منحنى الخطأ للكشف عن درجة الحرارة بشكل طبيعي, كما هو مبين في الشكل أدناه:
شكل 12 توليد منحنى خطأ الكشف عن درجة الحرارة باستخدام الأدوات الرسمية