China Custom NTC-Sensorsonde und -kabel

Sensorsonde und Kabel sind die Verpackungsform des Sensors, Dies ist die grundlegendste Einheit des Sensors. Der Sensor ist durch eine angemessene elektronische Schaltung und eine externe Verpackungsstruktur verpackt. Es verfügt über einige unabhängige Funktionskomponenten, die wir benötigen. Wie der Sensor, es ist normalerweise unterteilt in: NTC-Thermistorsonde, PT100-Sonde, PT1000-Sonde, Ds18b20-Sonde, Wassertemperaturfühler, Kfz-Sensorsonde, RTD-Sonde, Temperaturkontrollfühler, Temperatur-Einstellfühler, Sensorsonde für Haushaltsgeräte, usw.

Ds18b20 Sensorsonde mit Kabel

Temperaturkontrollfühler mit Kabel

PT100-Temperatursensorsonde mit Kabel

Eine NTC-Sondenstruktur basierend auf Temperaturvorhersage und ihrer Temperaturmessmethode, Die Sonde umfasst: mehrere NTC-Fühler; Kupferschale; Metallstützstruktur, Draht und Wärmeleiter.
Schritt 1, unter m NTC-Fühlern, erhalten Sie die Temperaturen T0, T1, …, Tn wird in gleichen Zeitintervallen durch jede NTC-Sonde gemessen, wobei n die Seriennummer der erfassten Temperatur darstellt;
Schritt 2, Berechnen Sie die Temperaturdifferenz vn=TnTn1, die zu benachbarten Temperaturmesszeitpunkten erfasst wurde;
Schritt 3, Berechnen Sie den Parameter α=vn/vn1;
Schritt 4, Berechnen Sie die vorhergesagte Temperatur Tp=Tn1+vn/(1A) einer einzelnen Sonde;
Schritt 5, Berechnen Sie die gemessene Temperatur Tb. Die vorliegende Erfindung kann den Fehler weiter reduzieren und ist allgemein gut anwendbar.

Vollständige Analyse von Thermistoren!

🤔 Wissen Sie, was ein Thermistor ist?? Er ist ein kleiner Experte für elektronische Schaltkreise!

👍 Thermistoren, in einfachen Worten, sind eine Art empfindliches Element, das seinen Widerstandswert entsprechend Temperaturänderungen anpassen kann.

🔥 Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), Wenn die Temperatur steigt, sein Widerstandswert wird deutlich ansteigen. Diese Eigenschaft lässt ihn in automatischen Steuerkreisen glänzen!

Wassertemperatursensorsonde mit Kabel

BBQ Sonde Ofen NTC-Sensor mit Kabel

NTC-Sensorsonde und Kabel

❄️ Der Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) ist das Gegenteil, wobei der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt. In Haushaltsgeräten, Es wird häufig für den Sanftanlauf verwendet, automatische Erkennungs- und Steuerschaltungen.

💡 Jetzt haben Sie ein tieferes Verständnis für Thermistoren! In der elektronischen Welt, Es ist eine unverzichtbare Rolle!

1. Einführung in NTC
Der NTC-Thermistor ist ein Thermistor, der nach dem Akronym „Negative Temperature Coefficient“ benannt ist. Normalerweise, der Begriff “Thermistor” bezieht sich auf NTC-Thermistoren. Es wurde von Michael Faraday entdeckt, der sich damals mit Silbersulfid-Halbleitern beschäftigte, In 1833, und in den 1930er Jahren von Samuel Reuben kommerzialisiert. Der NTC-Thermistor ist eine Oxidhalbleiterkeramik aus Mangan (Mn), Nickel (In) und Kobalt (Co).
Es ist überall in unserem Leben zu sehen. Aufgrund der Eigenschaft, dass der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, Es wird nicht nur als Temperatursensor in Thermometern und Klimaanlagen verwendet, oder ein Temperaturkontrollgerät in Smartphones, Wasserkocher und Bügeleisen, wird aber auch zur Stromsteuerung in Stromversorgungsgeräten verwendet. Kürzlich, mit zunehmendem Elektrifizierungsgrad der Fahrzeuge, Thermistoren werden zunehmend in Automobilprodukten eingesetzt.

2. Funktionsprinzip
Allgemein, Der Widerstand von Metallen steigt mit steigender Temperatur. Dies liegt daran, dass Wärme die Gitterschwingung verstärkt, und die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit freier Elektronen nimmt entsprechend ab.

Im Gegensatz, Durch die Wärmeleitung erhöht sich der Anteil an freien Elektronen und Löchern in Halbleitern, und dieser Teil ist größer als der Anteil des Teils, in dem die Geschwindigkeit abnimmt, der Widerstandswert nimmt also ab.

Zusätzlich, aufgrund der Existenz der Bandlücke in Halbleitern, bei äußerer Erwärmung, Elektronen im Valenzband wandern in das Leitungsband und leiten Elektrizität. Mit anderen Worten, Der Widerstandswert nimmt mit zunehmender Temperatur ab.

3. Grundlegende Eigenschaften
3.1 Widerstands-Temperatur-Kennlinien (R-T-Eigenschaften)
Der Widerstandswert eines NTC-Thermistors wird bei einem Strom mit ausreichend geringer Eigenerwärmung gemessen (Durch den angelegten Strom entsteht Wärme). Als Standard, Es wird empfohlen, den maximalen Betriebsstrom zu verwenden. Und, Der Widerstandswert muss in Paaren mit der Temperatur ausgedrückt werden.
Die Kennlinie wird durch die folgende Formel beschrieben:

R0, R1: Widerstandswert bei Temperatur T0, T1

T0, T1: absolute Temperatur

B: B konstant

RT-Eigenschaften von NTC-Thermistoren

Figur 1: R-T-Charakteristik des NTC-Thermistors

3.2 B konstant
Die B-Konstante ist ein einzelner Wert, der den NTC-Thermistor charakterisiert. Die Anpassung der B-Konstante erfordert immer zwei Punkte. Die B-Konstante beschreibt die Steigung der beiden Punkte.
Wenn die beiden Punkte unterschiedlich sind, auch die B-Konstante wird unterschiedlich sein, Achten Sie also bitte beim Vergleich darauf. (Siehe Abbildung 2)

Die horizontale Achse ist die Temperaturcharakteristik von 1-T

Figur 2: Verschiedene B-Konstanten ausgewählt bei 2 Punkte

Daraus, Es ist ersichtlich, dass B die Steigung von lnR vs. ist. 1/T-Kurve:

Murata verwendet 25 °C und 50 °C, um die B-Konstante zu definieren, geschrieben als B (25/50).

Wie in Abbildung gezeigt 3, 1/T (T ist die absolute Temperatur) steht im logarithmischen Verhältnis zum Widerstandswert. Es ist ersichtlich, dass die Beziehung nahezu einer Geraden entspricht.

V-I-Eigenschaften von NTC-Thermistoren

Figur 3: Temperaturcharakteristik mit 1/T als horizontaler Achse

3.3 Volt-Ampere-Eigenschaften (V-I-Eigenschaften)
Die V-I-Eigenschaften von NTC-Thermistoren sind in der Abbildung dargestellt 4.

Wärmeverlustkonstante pro Einheitselement

Figur 4: V-I-Eigenschaften von NTC-Thermistoren

Im Bereich mit geringer Strömung, Die Spannung des ohmschen Kontakts nimmt mit zunehmendem Strom allmählich zu. Die durch den Stromfluss verursachte Selbsterwärmung führt nicht dazu, dass die Temperatur des Widerstands ansteigt, indem Wärme von der Oberfläche des Thermistors und anderen Teilen abgeführt wird.
Jedoch, wenn die Wärmeentwicklung groß ist, die Temperatur des Thermistors selbst steigt und der Widerstandswert sinkt. In so einer Gegend, der proportionale Zusammenhang zwischen Strom und Spannung gilt nicht mehr.

Allgemein, Thermistoren werden in einem Bereich eingesetzt, in dem die Eigenerwärmung möglichst gering ist. Als Standard, Es wird empfohlen, den Betriebsstrom unter dem maximalen Betriebsstrom zu halten.

Bei Verwendung in einem Bereich, in dem die Spannungsspitze überschritten wird, Es kann zu thermischen Durchgehreaktionen wie wiederholtem Erhitzen und verringertem Widerstand kommen, Dies führt dazu, dass der Thermistor rot wird oder kaputt geht. Bitte vermeiden Sie die Verwendung in diesem Bereich.

3.4 Temperaturkoeffizient des Widerstands (A)
Die Änderungsrate des NTC-Thermistors pro Temperatureinheit ist der Temperaturkoeffizient, die nach folgender Formel berechnet wird.

Beispiel: Wenn die Temperatur nahe 50 °C liegt und die B-Konstante 3380 K beträgt
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/°C] = −3,2 [%/°C]
daher, Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist wie folgt.

Thermische Zeitkonstante des NTC-Thermistors

α = − B/T² × 100 [%/°C]

3.5 Wärmeableitungskonstante (D)
Wenn die Umgebungstemperatur T1 beträgt, wenn der Thermistor Strom P verbraucht (mw) und seine Temperatur ändert sich auf T2, Es gilt die folgende Formel.

P = d (T2 − T1)

δ ist die Wärmeverlustkonstante (mW/°C). Die obige Formel wird wie folgt transformiert.

NCU15 maximale Spannungsreduzierung

δ = P/ (T2 − T1)

Die Wärmeverlustkonstante δ bezieht sich auf die Leistung, die erforderlich ist, um die Temperatur unter Selbsterhitzungsbedingungen um 1 °C zu erhöhen.

Die Wärmeverlustkonstante δ wird durch das Gleichgewicht zwischen bestimmt “Eigenerwärmung durch Stromverbrauch” Und “Wärmeableitung”, und variiert daher erheblich je nach Betriebsumgebung des Thermistors.

Maximaler Betriebsstrom (Iop), maximale Betriebsspannung (Vop)

Murata definierte das Konzept von “Wärmeverlustkonstante pro Einheitselement”.

3.6 Wärmezeitkonstante (T)

Wenn ein Thermistor, der auf der Temperatur T0 gehalten wird, plötzlich auf Umgebungstemperatur T1 wechselt, Die Zeit, die benötigt wird, um die Zieltemperatur T1 zu erreichen, wird als thermische Zeitkonstante bezeichnet (T). Normalerweise, Dieser Wert bezieht sich auf die Zeit, die zum Erreichen benötigt wird 63.2% der Temperaturdifferenz zwischen T0 und T1.

Muratas Widerstandswert-Messmethode

Wenn ein Thermistor eine Temperatur beibehält (T0) einer anderen Temperatur ausgesetzt wird (T1), die Temperatur ändert sich exponentiell, und die Temperatur (T) nach Ablauf der Zeit (T) wird wie folgt ausgedrückt.

T = (T1 − T0) (1 − exp (−t/t) ) + T0

Nehmen Sie t = τ,

T = (T1 − T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 − T0) ＝ 1 − 1/e ＝ 0.632

Deshalb wird τ als Zeit bis zum Erreichen angegeben 63.2% des Temperaturunterschiedes.
Figur 6: Thermische Zeitkonstante des NTC-Thermistors

3.7 Maximale Spannung (Vmax)

Die maximale Spannung, die direkt an den Thermistor angelegt werden kann. Wenn die angelegte Spannung die maximale Spannung überschreitet, die Produktleistung wird sich verschlechtern oder sogar zerstört werden.

Zusätzlich, Durch die Eigenerwärmung steigt die Temperatur des Bauteils. Es ist darauf zu achten, dass die Temperatur des Bauteils den Betriebstemperaturbereich nicht überschreitet.

Ausgangseigenschaften von Stromkreisen mit Widerstands- und Thermistorerdung

Figur 7: Maximale Spannungsreduzierung für Typ NCU15

3.8 Maximaler Betriebsstrom (Iop), maximale Betriebsspannung (Vop)
Murata definiert den maximalen Betriebsstrom und die maximale Betriebsspannung als den Strom und die Spannung, bei denen die Selbsterwärmung bei Anwendung 0,1℃ beträgt. Bezogen auf diesen Wert, Thermistoren können eine genauere Temperaturmessung erreichen.

daher, Das Anlegen von Strom/Spannung, die den maximalen Betriebsstrom/die maximale Betriebsspannung überschreitet, führt nicht zu einer Verschlechterung der Thermistorleistung. Jedoch, Bitte beachten Sie, dass eine Eigenerwärmung des Bauteils zu Erkennungsfehlern führen kann.

So berechnet Murata den maximalen Betriebsstrom

Bei der Berechnung des maximalen Betriebsstroms, die Wärmeverlustkonstante (1mW/°C) Die durch die Einheit definierte Komponente ist erforderlich. Die Wärmeableitungskonstante gibt den Grad der Wärmeableitung an, Der Wärmeableitungszustand variiert jedoch stark je nach Arbeitsumgebung.
Das Arbeitsumfeld umfasst das Material, Dicke, Struktur, Größe der Lötfläche, Kontakt der heißen Platte, Harzverpackung, usw. des Untergrundes. Durch die Verwendung der Einheitskomponentendefinition werden umweltbedingte Störfaktoren eliminiert.
Erfahrungsgemäß, Die Wärmeverlustkonstante im tatsächlichen Gebrauch beträgt ca 3 Zu 4 mal so groß wie die Einheitskomponente. Unter der Annahme, dass die tatsächliche Wärmeableitung konstant ist 3.5 mal, Der maximale Betriebsstrom ist in der blauen Kurve in der Abbildung dargestellt. Verglichen mit dem Fall von 1 mW/°C, es ist jetzt 1.9 mal (√3,5-fach).

3.9 Nulllastwiderstandswert
Der bei einem Strom gemessene Widerstandswert (Stromspannung) wo die Eigenerwärmung vernachlässigbar ist. Als Standard, Es wird empfohlen, den maximalen Betriebsstrom zu verwenden.

Anpassung des R-Wertes und Änderung der Ausgangseigenschaften

Figur 9: Muratas Widerstandswert-Messmethode

4. Wie zu verwenden
4.1 Schaltbild
Die Ausgangsspannung kann je nach Schaltplan des NTC-Thermistors variieren. Sie können es unter der folgenden URL auf der offiziellen Website von Murata simulieren.

SimSurfen: NTC-Thermistor-Simulator (murata.co.jp)
Figur 10 Ausgangseigenschaften von Widerstandserdungs- und Thermistorerdungsschaltungen
4.2 Anpassung von R1 (Spannungsteilerwiderstand), R2 (Parallelwiderstand), R3 (Vorwiderstand)

Die Ausgangsspannung kann je nach Schaltplan variieren.
Figur 11 Anpassung des R-Wertes und Änderung der Ausgangseigenschaften

4.3 Berechnung des Erkennungsfehlers mit dem offiziellen Tool von Murata

Wählen Sie die relevanten Parameter des NTC-Thermistors und die relevanten Parameter der Spannungsteilerschaltung aus (Referenzspannung und Spannungsteilerwiderstand, Widerstandsgenauigkeit), und dann kann die Fehlerkurve der Temperaturerkennung normal generiert werden, wie in der Abbildung unten gezeigt:
Figur 12 Generieren einer Temperaturerkennungsfehlerkurve mit offiziellen Tools