Sonde et câble de capteur NTC personnalisés en Chine

La sonde et le câble du capteur constituent la forme d'emballage du capteur., qui est l'unité la plus basique du capteur. Le capteur est emballé dans un circuit électronique raisonnable et une structure d'emballage externe. Il possède des composants fonctionnels indépendants dont nous avons besoin. Comme le capteur, il est généralement divisé en: Sonde à thermistance NTC, Sonde PT100, Sonde PT1000, Sonde Ds18b20, sonde de température d'eau, sonde de capteur automobile, Sonde RTD, sonde de contrôle de température, sonde de réglage de la température, sonde de capteur d'appareil ménager, etc..

Sonde capteur Ds18b20 avec câble

Sonde de contrôle de température avec câble

Sonde capteur de température PT100 avec câble

Une structure de sonde NTC basée sur la prédiction de température et sa méthode de mesure de température, la sonde comprend: plusieurs sondes NTC; coque en cuivre; structure de support en métal, fil et conducteur de chaleur.
Étape 1, parmi m sondes NTC, obtenir les températures T0, T1, …, Tn mesuré à intervalles de temps égaux via chaque sonde NTC, où n représente le numéro de série de la température collectée;
Étape 2, calculer la différence de température vn=TnTn1 collectée à des moments de mesure de température adjacents;
Étape 3, calculer le paramètre α=vn/vn1;
Étape 4, calculer la température prévue Tp=Tn1+vn/(1un) d'une seule sonde;
Étape 5, calculer la température mesurée Tb. La présente invention peut réduire davantage l'erreur et présente une bonne applicabilité générale..

Analyse complète des thermistances!

🤔 Savez-vous ce qu'est une thermistance? C'est un petit expert en circuits électroniques!

👍 Thermistances, en termes simples, sont un type d'élément sensible qui peut ajuster sa valeur de résistance en fonction des changements de température.

🔥 Thermistance à coefficient de température positif (CTP), Lorsque la température augmente, sa valeur de résistance augmentera considérablement. Cette fonctionnalité le fait briller dans les circuits de contrôle automatique!

Sonde capteur de température d'eau avec câble

Sonde BBQ four capteur NTC avec câble

Sonde et câble de capteur NTC

❄️ La thermistance à coefficient de température négatif (CTN) c'est le contraire, la résistance diminuant lorsque la température augmente. Dans les appareils électroménagers, il est souvent utilisé pour un démarrage progressif, circuits de détection et de contrôle automatiques.

💡 Vous avez maintenant une compréhension plus approfondie des thermistances! Dans le monde électronique, c'est un rôle indispensable!

1. Introduction au CTN
La thermistance NTC est une thermistance nommée d'après l'acronyme de Negative Temperature Coefficient. Généralement, le terme “thermistance” fait référence aux thermistances NTC. Il a été découvert par Michael Faraday, qui étudiait à l'époque les semi-conducteurs au sulfure d'argent, dans 1833, et commercialisé par Samuel Reuben dans les années 1930. La thermistance NTC est une céramique semi-conductrice à oxyde composée de manganèse (Mn), nickel (Dans) et cobalt (Co).
On peut le voir partout dans nos vies. En raison de la caractéristique selon laquelle la résistance diminue avec l'augmentation de la température, il n'est pas seulement utilisé comme dispositif de détection de température dans les thermomètres et les climatiseurs, ou un dispositif de contrôle de la température dans les smartphones, bouilloires et fers à repasser, mais également utilisé pour le contrôle du courant dans les équipements d'alimentation électrique. Récemment, à mesure que le degré d’électrification des véhicules augmente, les thermistances sont de plus en plus utilisées dans les produits automobiles.

2. Principe de fonctionnement
En général, la résistance des métaux augmente à mesure que la température augmente. C'est parce que la chaleur intensifie les vibrations du réseau., et la vitesse de déplacement moyenne des électrons libres diminue en conséquence.

En revanche, la proportion d'électrons libres et de trous dans les semi-conducteurs augmente en raison de la conduction thermique, et cette partie est supérieure à la proportion de la partie où la vitesse diminue, donc la valeur de la résistance diminue.

En outre, en raison de l'existence de la bande interdite dans les semi-conducteurs, lorsqu'il est chauffé à l'extérieur, les électrons de la bande de valence se déplacent vers la bande de conduction et conduisent l'électricité. Autrement dit, la valeur de la résistance diminue à mesure que la température augmente.

3. Caractéristiques de base
3.1 Caractéristiques résistance-température (Caractéristiques RT)
La valeur de résistance d'une thermistance NTC est mesurée à un courant avec un auto-échauffement suffisamment faible (chaleur générée en raison du courant appliqué). En tant que norme, il est recommandé d'utiliser le courant de fonctionnement maximum. Et, la valeur de la résistance doit être exprimée par paires avec la température.
La courbe caractéristique est décrite par la formule suivante:

R0, R1: valeur de résistance à la température T0, T1

T0, T1: température absolue

B: B constant

Caractéristiques R-T des thermistances CTN

Chiffre 1: Caractéristique R-T de la thermistance NTC

3.2 B constant
La constante B est une valeur unique qui caractérise la thermistance NTC. L'ajustement de la constante B nécessite toujours deux points. La constante B décrit la pente des deux points.
Si les deux points sont différents, la constante B sera également différente, alors faites attention lorsque vous comparez. (Voir la figure 2)

L'axe horizontal est la caractéristique de température de 1-T

Chiffre 2: Différentes constantes B sélectionnées à 2 points

De ceci, on peut voir que B est la pente de lnR vs. 1/Courbe T:

Murata utilise 25°C et 50°C pour définir la constante B, écrit B (25/50).

Comme le montre la figure 3, 1/T (T est la température absolue) est en proportion logarithmique à la valeur de la résistance. On voit que la relation est proche d’une ligne droite.

Caractéristiques VI des thermistances CTN

Chiffre 3: Caractéristiques de température avec 1/T comme axe horizontal

3.3 Caractéristiques voltampères (Caractéristiques VI)
Les caractéristiques VI des thermistances NTC sont illustrées dans la figure 4.

Constante de dissipation thermique par élément unitaire

Chiffre 4: Caractéristiques VI des thermistances NTC

Dans la zone à faible courant, la tension du contact ohmique augmente progressivement à mesure que le courant augmente progressivement. L'auto-échauffement provoqué par le flux de courant ne provoque pas d'augmentation de la température de la résistance en dissipant la chaleur de la surface de la thermistance et d'autres pièces..
Cependant, lorsque la génération de chaleur est importante, la température de la thermistance elle-même augmente et la valeur de la résistance diminue. Dans un tel domaine, la relation proportionnelle entre le courant et la tension ne tient plus.

En général, les thermistances sont utilisées dans une zone où l'auto-échauffement est aussi faible que possible. En tant que norme, il est recommandé que le courant de fonctionnement soit maintenu en dessous du courant de fonctionnement maximum.

Si utilisé dans une zone dépassant le pic de tension, thermal runaway reactions such as repeated heating and reduced resistance may occur, causing the thermistor to turn red or break. Please avoid using it in this range.

3.4 Coefficient de température de résistance (un)
The rate of change of the NTC thermistor per unit temperature is the temperature coefficient, which is calculated by the following formula.

Exemple: When the temperature is close to 50°C and the B constant is 3380K
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/°C] = −3.2 [%/°C]
Donc, the temperature coefficient of resistance is as follows.

Thermal Time Constant of NTC Thermistor

α = − B/T² × 100 [%/°C]

3.5 Thermal dissipation constant (δ)
When the ambient temperature is T1, when the thermistor consumes power P (mw) and its temperature changes to T2, the following formula holds.

P = δ (T2 − T1)

δ is the thermal dissipation constant (mW/°C). La formule ci-dessus se transforme comme suit.

Déclassement de tension maximale NCU15

δ = P/ (T2 − T1)

La constante de dissipation thermique δ fait référence à la puissance nécessaire pour augmenter la température de 1°C dans des conditions d'auto-échauffement..

La constante de dissipation thermique δ est déterminée par l'équilibre entre “auto-échauffement dû à la consommation d'énergie” et “dissipation thermique”, et varie donc considérablement en fonction de l’environnement de fonctionnement de la thermistance.

Courant de fonctionnement maximal (Iop), tension de fonctionnement maximale (Vop)

Murata a défini le concept de “constante de dissipation thermique par élément unitaire”.

3.6 Constante de temps thermique (t)

Lorsqu'une thermistance maintenue à la température T0 passe soudainement à la température ambiante T1, le temps nécessaire pour atteindre la température cible T1 est appelé constante de temps thermique (t). Généralement, cette valeur fait référence au temps nécessaire pour atteindre 63.2% de la différence de température entre T0 et T1.

Méthode de mesure de la valeur de résistance de Murata

Lorsqu'une thermistance est maintenue à une température (T0) est exposé à une autre température (T1), la température change de façon exponentielle, et la température (T) après l'écoulement du temps (t) s'exprime ainsi.

T = (T1 - T0) (1 − exp. (−t/t) ) + T0

Prendre t = τ,

T = (T1 - T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 - T0) ＝ 1 − 1/e ＝ 0.632

C'est pourquoi τ est spécifié comme le temps pour atteindre 63.2% de la différence de température.
Chiffre 6: Constante de temps thermique de la thermistance NTC

3.7 Tension maximale (Vmax)

La tension maximale qui peut être directement appliquée à la thermistance. Lorsque la tension appliquée dépasse la tension maximale, les performances du produit se détérioreront, voire seront détruites.

En outre, la température du composant augmente en raison de l'auto-échauffement. Il faut faire attention à ce que la température du composant ne dépasse pas la plage de température de fonctionnement..

Caractéristiques de sortie des circuits mis à la terre par résistance et par thermistance

Chiffre 7: Déclassement de tension maximum pour le type NCU15

3.8 Courant de fonctionnement maximal (Iop), tension de fonctionnement maximale (Vop)
Murata définit le courant de fonctionnement maximum et la tension de fonctionnement maximale comme le courant et la tension auxquels l'auto-échauffement est de 0,1 ℃ lorsqu'il est appliqué.. En référence à cette valeur, les thermistances peuvent obtenir une mesure de température plus précise.

Donc, l'application d'un courant/tension dépassant le courant/tension de fonctionnement maximum n'entraîne pas de dégradation des performances de la thermistance. Cependant, veuillez noter que l'auto-échauffement du composant entraînera des erreurs de détection.

Comment Murata calcule le courant de fonctionnement maximum

Lors du calcul du courant de fonctionnement maximum, la constante de dissipation thermique (1mW/°C) défini par le composant unitaire est requis. La constante de dissipation thermique indique le degré de dissipation thermique, mais l'état de dissipation thermique varie considérablement en fonction de l'environnement de travail.
L'environnement de travail comprend le matériel, épaisseur, structure, taille de la zone de soudure, contact plaque chauffante, emballage en résine, etc.. du substrat. L'utilisation de la définition des composants unitaires élimine les facteurs d'interférence environnementale.
Selon l'expérience, la constante de dissipation thermique en utilisation réelle est d'environ 3 à 4 multiplié par celui du composant unitaire. En supposant que la constante de dissipation thermique réelle est 3.5 fois, le courant de fonctionnement maximum est indiqué dans la courbe bleue sur la figure. Comparé au cas de 1mW/°C, c'est maintenant 1.9 fois (√3,5 fois).

3.9 Valeur de résistance de charge nulle
La valeur de résistance mesurée à un courant (tension) où l'auto-échauffement est négligeable. En tant que norme, il est recommandé d'utiliser le courant de fonctionnement maximum.

Ajustement de la valeur R et modification des caractéristiques de sortie

Chiffre 9: Méthode de mesure de la valeur de résistance de Murata

4. Comment utiliser
4.1 Diagramme de circuit
La tension de sortie peut varier en fonction du schéma de câblage de la thermistance NTC. Vous pouvez le simuler à l'URL suivante sur le site officiel de Murata.

SimSurf: Simulateur de thermistance NTC (murata.co.jp)
Chiffre 10 Caractéristiques de sortie des circuits de mise à la terre des résistances et des thermistances
4.2 Ajustement de R1 (résistance diviseuse de tension), R2 (résistance parallèle), R3 (résistance série)

La tension de sortie peut varier selon le schéma de circuit.
Chiffre 11 Ajustement de la valeur R et modification des caractéristiques de sortie

4.3 Calcul de l'erreur de détection à l'aide de l'outil officiel de Murata

Sélectionnez les paramètres pertinents de la thermistance NTC et les paramètres pertinents du circuit diviseur de tension (tension de référence et résistance diviseuse de tension, précision de la résistance), puis la courbe d'erreur de détection de température peut être générée normalement, comme le montre la figure ci-dessous:
Chiffre 12 Génération d'une courbe d'erreur de détection de température à l'aide d'outils officiels