Hiina kohandatud NTC anduri sond ja kaabel

Anduri sond ja kaabel on anduri pakendivorm, mis on anduri kõige põhilisem seade. Andur on pakendatud läbi mõistliku elektroonilise vooluahela ja välise pakendistruktuuri. Sellel on mõned sõltumatud funktsionaalsed komponendid, mida vajame. Nagu andur, see jaguneb tavaliselt: NTC termistori sond, PT100 sond, PT1000 sond, Ds18b20 sond, vee temperatuuri andur, auto anduri sond, RTD sond, temperatuuri kontrollsond, temperatuuri reguleerimise sond, kodumasina anduri sond, jne.

Ds18b20 anduri sond koos kaabliga

Temperatuuri kontrollsond kaabliga

Temperatuurianduri PT100 sond koos kaabliga

NTC sondi struktuur, mis põhineb temperatuuri ennustamisel ja selle temperatuuri mõõtmise meetodil, sond sisaldab: mitu NTC sondi; vasest kest; metallist tugikonstruktsioon, traat ja soojusjuht.
Samm 1, m NTC sondi hulgas, saada temperatuurid T0, T1, …, Tn mõõdetakse võrdsete ajavahemike järel läbi iga NTC sondi, kus n tähistab kogutud temperatuuri seerianumbrit;
Samm 2, arvutada külgnevatel temperatuurimõõtmisaegadel kogutud temperatuuride erinevus vn=TnTn1;
Samm 3, arvutada parameeter α=vn/vn1;
Samm 4, arvutage prognoositav temperatuur Tp=Tn1+vn/(1a) ühest sondist;
Samm 5, arvutada mõõdetud temperatuur Tb. Käesolev leiutis võib viga veelgi vähendada ja sellel on hea üldine rakendatavus.

Termistoride täielik analüüs!

🤔 Kas sa tead, mis on termistor?? See on elektroonikaahelate väike ekspert!

👍 Termistorid, lihtsas mõttes, on teatud tüüpi tundlikud elemendid, mis võivad oma takistuse väärtust reguleerida vastavalt temperatuurimuutustele.

🔥 Positiivse temperatuuri koefitsiendiga termistor (PTC), kui temperatuur tõuseb, selle takistuse väärtus suureneb oluliselt. See funktsioon paneb selle automaatjuhtimisahelates särama!

Vee temperatuuri anduri andur koos kaabliga

BBQ sondi ahi NTC andur koos kaabliga

NTC anduri sond ja kaabel

❄️ Negatiivse temperatuuri koefitsiendi termistor (NTC) on vastupidine, mille takistus väheneb temperatuuri tõustes. Kodumasinates, seda kasutatakse sageli pehmeks käivitamiseks, automaatsed tuvastamis- ja juhtimisahelad.

💡 Nüüd on teil termistoridest sügavam arusaam! Elektroonilises maailmas, see on asendamatu roll!

1. Sissejuhatus NTC-sse
NTC termistor on termistor, mis on saanud nime negatiivse temperatuurikoefitsiendi akronüümi järgi. Tavaliselt, terminit “termistor” viitab NTC termistoritele. Selle avastas Michael Faraday, kes õppis tol ajal hõbesulfiidpooljuhte, sisse 1833, ja turustas Samuel Reuben 1930. aastatel. NTC termistor on mangaanist koosnev oksiidpooljuhtkeraamika (Mn), nikkel (sisse) ja koobalt (Co).
Seda võib meie elus kõikjal näha. Selle omaduse tõttu, et takistus väheneb temperatuuri tõustes, seda ei kasutata mitte ainult termomeetrite ja kliimaseadmete temperatuuriandurina, või nutitelefonides temperatuuri reguleerimise seade, veekeetjad ja triikrauad, kuid kasutatakse ka voolu juhtimiseks toiteseadmetes. Hiljuti, kui sõiduki elektrifitseerimise aste suureneb, termistoreid kasutatakse autotööstuses üha enam.

2. Tööpõhimõte
Üldiselt, metallide takistus suureneb temperatuuri tõustes. Seda seetõttu, et soojus intensiivistab võre vibratsiooni, ja vastavalt väheneb vabade elektronide keskmine liikumiskiirus.

Seevastu, pooljuhtides vabade elektronide ja aukude osakaal suureneb soojusjuhtivuse tõttu, ja see osa on suurem kui selle osa proportsioon, kus kiirus väheneb, seega takistuse väärtus väheneb.

Lisaks, pooljuhtide ribalaiuse olemasolu tõttu, väljast kuumutamisel, valentsribas olevad elektronid liiguvad juhtivusriba ja juhivad elektrit. Teisisõnu, takistuse väärtus väheneb temperatuuri tõustes.

3. Põhiomadused
3.1 Vastupidavuse-temperatuuri omadused (R-T omadused)
NTC termistori takistuse väärtust mõõdetakse piisavalt madala isekuumenemisega voolul (rakendatud voolu tõttu tekkiv soojus). Standardina, soovitatav on kasutada maksimaalset töövoolu. Ja, takistuse väärtust tuleb väljendada paarides temperatuuriga.
Karakteristikut kirjeldatakse järgmise valemiga:

R0, R1: takistuse väärtus temperatuuril T0, T1

T0, T1: absoluutne temperatuur

B: B konstant

NTC termistoride R-T karakteristikud

Joonis 1: NTC termistori R-T tunnusjoon

3.2 B konstant
B konstant on üks väärtus, mis iseloomustab NTC termistorit. B-konstandi reguleerimiseks on alati vaja kahte punkti. B-konstant kirjeldab kahe punkti kallet.
Kui need kaks punkti on erinevad, B-konstant on samuti erinev, seega pöörake võrdlemisel tähelepanu. (Vaata joonist 2)

Horisontaalne telg on 1-T temperatuurikarakteristik

Joonis 2: Erinevad B konstandid valitud aadressil 2 punktid

Sellest, on näha, et B on lnR kalle vs. 1/T kõver:

Murata kasutab B-konstandi määratlemiseks temperatuure 25 °C ja 50 °C, kirjutatud kui B (25/50).

Nagu on näidatud joonisel 3, 1/T (T on absoluutne temperatuur) on logaritmilises proportsioonis takistuse väärtusega. On näha, et suhe on sirgjooneline.

NTC termistoride V-I omadused

Joonis 3: Temperatuuri karakteristikud 1/T horisontaalteljega

3.3 Volt-ampri omadused (V-I omadused)
NTC termistoride V-I karakteristikud on näidatud joonisel 4.

Termilise hajumise konstant elemendiühiku kohta

Joonis 4: NTC termistoride V-I omadused

Nõrga vooluga piirkonnas, oomilise kontakti pinge suureneb järk-järgult, kui vool järk-järgult suureneb. Vooluvoolust põhjustatud isesoojenemine ei põhjusta takisti temperatuuri tõusu termistori ja muude osade pinnalt soojust hajutades..
Siiski, kui soojuse teke on suur, termistori enda temperatuur tõuseb ja takistuse väärtus väheneb. Sellises piirkonnas, voolu ja pinge proportsionaalne seos enam ei kehti.

Üldiselt, termistoreid kasutatakse piirkonnas, kus isekuumenemine on võimalikult madal. Standardina, soovitatav on hoida töövool alla maksimaalsest töövoolust.

Kui seda kasutatakse piirkonnas, mis ületab pinge tipptaseme, võivad tekkida termilised põgenemisreaktsioonid, nagu korduv kuumutamine ja vähenenud takistus, mis põhjustab termistori punaseks muutumist või purunemist. Vältige selle kasutamist selles vahemikus.

3.4 Temperatuuri takistustegur (a)
NTC termistori muutumise kiirus temperatuuriühiku kohta on temperatuuri koefitsient, mis arvutatakse järgmise valemiga.

Näide: Kui temperatuur on 50°C lähedal ja B konstant on 3380K
α = –3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/°C] = −3,2 [%/°C]
Seetõttu, temperatuuri takistustegur on järgmine.

NTC termistori termiline ajakonstant

α = − B/T² × 100 [%/°C]

3.5 Termilise hajumise konstant (d)
Kui ümbritseva õhu temperatuur on T1, kui termistor tarbib voolu P (mw) ja selle temperatuur muutub T2-ks, kehtib järgmine valem.

P = d (T2 – T1)

δ on soojuse hajumise konstant (mW/°C). Ülaltoodud valem teisendatakse järgmiselt.

NCU15 maksimaalse pinge alandamine

δ = P/ (T2 – T1)

Termilise hajumise konstant δ viitab võimsusele, mis on vajalik temperatuuri tõstmiseks 1 °C võrra isekuumenemise tingimustes.

Soojushajumise konstant δ määratakse tasakaaluga “isesoojenev elektritarbimise tõttu” ja “soojuse hajumine”, ja seetõttu varieerub see oluliselt olenevalt termistori töökeskkonnast.

Maksimaalne töövool (Iop), maksimaalne tööpinge (Vop)

Murata määratles mõiste “soojuse hajumise konstant elemendiühiku kohta”.

3.6 Termiline ajakonstant (t)

Kui termistor, mida hoitakse temperatuuril T0, muudetakse ootamatult ümbritseva õhu temperatuurile T1, Aega, mis kulub sihttemperatuurile T1 üleminekuks, nimetatakse termiliseks ajakonstandiks (t). Tavaliselt, see väärtus viitab jõudmiseks kuluvale ajale 63.2% temperatuuride erinevusest T0 ja T1 vahel.

Murata takistuse väärtuse mõõtmise meetod

Kui termistorit hoitakse ühel temperatuuril (T0) puutub kokku muu temperatuuriga (T1), temperatuur muutub eksponentsiaalselt, ja temperatuur (T) pärast aja möödumist (t) väljendatakse järgmiselt.

T = (T1 − T0) (1 − eksp (−t/t) ) + T0

Võtke t = τ,

T = (T1 − T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 − T0) ＝ 1 − 1/e＝ 0.632

Seetõttu on τ määratud jõudmise ajaks 63.2% temperatuuride erinevusest.
Joonis 6: NTC termistori termiline ajakonstant

3.7 Maksimaalne pinge (Vmax)

Maksimaalne pinge, mida saab otse termistorile rakendada. Kui rakendatav pinge ületab maksimaalse pinge, toote jõudlus halveneb või isegi hävib.

Lisaks, komponendi temperatuur tõuseb isekuumenemise tõttu. Tähelepanu tuleb pöörata sellele, et komponendi temperatuur ei ületaks töötemperatuuri vahemikku.

Takisti ja termistoriga maandatud vooluahelate väljundomadused

Joonis 7: Maksimaalne pinge alandamine NCU15 tüübi jaoks

3.8 Maksimaalne töövool (Iop), maksimaalne tööpinge (Vop)
Murata määratleb maksimaalse töövoolu ja maksimaalse tööpinge kui voolu ja pinget, mille juures isekuumenemine on rakendamisel 0,1 ℃. Viidates sellele väärtusele, termistorid võivad saavutada täpsema temperatuuri mõõtmise.

Seetõttu, Maksimaalset töövoolu/pinget ületava voolu/pinge rakendamine ei põhjusta termistori jõudluse halvenemist. Siiski, Pange tähele, et komponendi isekuumenemine põhjustab tuvastamisvigu.

Kuidas Murata arvutab maksimaalse töövoolu

Maksimaalse töövoolu arvutamisel, soojuse hajumise konstant (1mW/°C) üksuse komponendi poolt määratud. Soojushajumise konstant näitab soojuse hajumise astet, kuid soojuse hajumise olek on olenevalt töökeskkonnast väga erinev.
Töökeskkond sisaldab materjali, paksus, struktuur, jootmisala suurus, kuumaplaadi kontakt, vaigu pakend, jne. substraadist. Üksuse komponendi määratluse kasutamine välistab keskkonna interferentsitegurid.
Kogemuste järgi, soojuse hajumise konstant tegelikul kasutamisel on umbes 3 juurde 4 korda ühikukomponendi omast. Eeldusel, et tegelik soojuse hajumise konstant on 3.5 korda, maksimaalne töövool on näidatud joonisel sinisel kõveral. Võrreldes 1mW/°C juhtumiga, praegu on 1.9 korda (√3,5 korda).

3.9 Koormustakistuse nullväärtus
Voolutugevusel mõõdetud takistuse väärtus (pinge) kus isekuumenemine on tühine. Standardina, soovitatav on kasutada maksimaalset töövoolu.

R väärtuse reguleerimine ja väljundkarakteristikute muutmine

Joonis 9: Murata takistuse väärtuse mõõtmise meetod

4. Kuidas kasutada
4.1 Vooluskeem
Väljundpinge võib olenevalt NTC termistori juhtmestikust erineda. Saate seda simuleerida järgmisel URL-il Murata ametlikul veebisaidil.

SimSurfing: NTC termistori simulaator (murata.co.jp)
Joonis 10 Takisti maanduse ja termistori maandusahelate väljundomadused
4.2 R1 reguleerimine (pingejaguri takisti), R2 (paralleeltakisti), R3 (seeria takisti)

Väljundpinge võib varieeruda vastavalt skeemile.
Joonis 11 R väärtuse reguleerimine ja väljundkarakteristikute muutmine

4.3 Tuvastamisvea arvutamine Murata ametliku tööriista abil

Valige NTC termistori ja pingejaoturi ahela asjakohased parameetrid (võrdluspinge ja pingejaguri takisti, takistuse täpsus), ja seejärel saab normaalselt genereerida temperatuuri tuvastamise veakõvera, nagu on näidatud alloleval joonisel:
Joonis 12 Temperatuuri tuvastamise veakõvera genereerimine ametlike tööriistade abil