Kineska prilagođena NTC senzorska sonda i kabel

Senzorska sonda i kabel oblik su pakiranja senzora, što je najosnovnija jedinica senzora. Senzor je pakiran kroz razuman elektronički sklop i vanjsku strukturu pakiranja. Ima neke neovisne funkcionalne komponente koje su nam potrebne. Kao senzor, obično se dijeli na: Sonda NTC termistora, PT100 sonda, PT1000 sonda, Ds18b20 sonda, sonda za temperaturu vode, automobilska senzorska sonda, RTD sonda, sonda za kontrolu temperature, sonda za podešavanje temperature, sonda senzora kućanskih aparata, itd.

Ds18b20 senzorska sonda sa kablom

Sonda za kontrolu temperature s kabelom

PT100 sonda senzora temperature s kabelom

Struktura NTC sonde temeljena na predviđanju temperature i metodi mjerenja temperature, sonda uključuje: više NTC sondi; bakrena ljuska; metalna potporna konstrukcija, žica i vodič topline.
Korak 1, među m NTC sondama, dobiti temperature T0, T1, …, Tn mjeren u jednakim vremenskim intervalima kroz svaku NTC sondu, gdje n predstavlja serijski broj prikupljene temperature;
Korak 2, izračunajte temperaturnu razliku vn=TnTn1 prikupljenu u susjednim vremenima mjerenja temperature;
Korak 3, izračunati parametar α=vn/vn1;
Korak 4, izračunati predviđenu temperaturu Tp=Tn1+vn/(1a) jedne sonde;
Korak 5, izračunati izmjerenu temperaturu Tb. Ovaj izum može dodatno smanjiti pogrešku i ima dobru opću primjenjivost.

Potpuna analiza termistora!

🤔 Znate li što je termistor?? To je mali stručnjak za elektroničke sklopove!

👍 Termistori, jednostavnim rječnikom rečeno, su vrsta osjetljivog elementa koji može prilagoditi svoju vrijednost otpora prema promjenama temperature.

🔥 Termistor s pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC), kad temperatura poraste, njegova će se vrijednost otpora značajno povećati. Ova značajka čini da blista u automatskim upravljačkim krugovima!

Sonda senzora temperature vode sa kablom

BBQ sonda za pećnicu NTC senzor s kabelom

NTC senzorska sonda i kabel

❄️ Termistor s negativnim temperaturnim koeficijentom (NTC) je suprotnost, pri čemu se otpor smanjuje kada temperatura poraste. U kućanskim aparatima, često se koristi za meki start, automatska detekcija i upravljački krugovi.

💡 Sada imate dublje razumijevanje termistora! U elektroničkom svijetu, to je neizostavna uloga!

1. Uvod u NTC
NTC termistor je termistor nazvan po akronimu negativnog temperaturnog koeficijenta. Obično, pojam “termistor” odnosi se na NTC termistore. Otkrio ga je Michael Faraday, koji je u to vrijeme proučavao poluvodiče srebrnog sulfida, u 1833, a komercijalizirao Samuel Reuben 1930-ih. NTC termistor je oksidna poluvodička keramika koja se sastoji od mangana (Mn), nikal (U) i kobalt (Co).
Može se vidjeti posvuda u našim životima. Zbog karakteristike da otpor opada s porastom temperature, ne koristi se samo kao uređaj za mjerenje temperature u termometrima i klima uređajima, ili uređaj za kontrolu temperature u pametnim telefonima, kuhala za vodu i glačala, ali se također koristi za kontrolu struje u opremi za napajanje. Nedavno, kako se povećava stupanj elektrifikacije vozila, termistori se sve više koriste u automobilskim proizvodima.

2. Princip rada
Općenito, otpornost metala raste s porastom temperature. To je zato što toplina pojačava vibracije rešetke, a prosječna brzina gibanja slobodnih elektrona se sukladno tome smanjuje.

Nasuprot tome, udio slobodnih elektrona i šupljina u poluvodičima raste zbog provođenja topline, a taj dio je veći od udjela dijela gdje se brzina smanjuje, pa se smanjuje vrijednost otpora.

Uz to, zbog postojanja zabranjenog pojasa u poluvodičima, pri vanjskom zagrijavanju, elektroni u valentnom pojasu prelaze u vodljivi pojas i provode elektricitet. Drugim riječima, vrijednost otpora se smanjuje kako temperatura raste.

3. Osnovne karakteristike
3.1 Otporno-temperaturne karakteristike (R-T karakteristike)
Vrijednost otpora NTC termistora mjeri se pri struji s dovoljno niskim samozagrijavanjem (toplina nastala zbog primijenjene struje). Kao standard, preporuča se koristiti najveću radnu struju. I, vrijednost otpora treba izraziti u paru s temperaturom.
Karakteristična krivulja opisana je sljedećom formulom:

R0, R1: vrijednost otpora pri temperaturi T0, T1

T0, T1: apsolutna temperatura

B: B konstanta

R-T karakteristike NTC termistora

Lik 1: R-T karakteristika NTC termistora

3.2 B konstanta
Konstanta B je jedna vrijednost koja karakterizira NTC termistor. Podešavanje konstante B uvijek zahtijeva dvije točke. Konstanta B opisuje nagib dviju točaka.
Ako su dvije točke različite, B konstanta će također biti drugačija, stoga obratite pozornost pri usporedbi. (Pogledajte sliku 2)

Vodoravna os je temperaturna karakteristika 1-T

Lik 2: Različite B konstante odabrane na 2 bodova

Iz ovoga, može se vidjeti da je B nagib lnR vs. 1/T krivulja:

Murata koristi 25°C i 50°C za definiranje B konstante, napisano kao B (25/50).

Kao što je prikazano na slici 3, 1/T (T je apsolutna temperatura) je u logaritamskom razmjeru s vrijednošću otpora. Vidi se da je odnos blizak ravnoj liniji.

V-I karakteristike NTC termistora

Lik 3: Temperaturne karakteristike s 1/T kao vodoravnom osi

3.3 Volt-amperske karakteristike (V-I karakteristike)
V-I karakteristike NTC termistora prikazane su na slici 4.

Konstanta toplinske disipacije po jedinici elementa

Lik 4: V-I karakteristike NTC termistora

U području niske struje, napon omskog kontakta postupno raste kako struja postupno raste. Samozagrijavanje uzrokovano protokom struje ne uzrokuje porast temperature otpornika rasipanjem topline s površine termistora i drugih dijelova.
Međutim, kada je stvaranje topline veliko, temperatura samog termistora raste, a vrijednost otpora opada. U takvom području, proporcionalni odnos između struje i napona više ne vrijedi.

Općenito, termistori se koriste u područjima gdje je samozagrijavanje što je moguće niže. Kao standard, preporuča se da radna struja bude ispod maksimalne radne struje.

Ako se koristi u području koje prelazi vršni napon, mogu se pojaviti toplinske reakcije kao što je ponovljeno zagrijavanje i smanjeni otpor, uzrokujući da termistor pocrveni ili se pokvari. Izbjegavajte ga koristiti u ovom rasponu.

3.4 Temperaturni koeficijent otpora (a)
Brzina promjene NTC termistora po jedinici temperature je temperaturni koeficijent, koji se izračunava sljedećom formulom.

Primjer: Kada je temperatura blizu 50°C i B konstanta je 3380K
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° C] = −3,2 [%/° C]
Stoga, temperaturni koeficijent otpora je sljedeći.

Termička vremenska konstanta NTC termistora

α = − B/T² × 100 [%/° C]

3.5 Konstanta toplinske disipacije (d)
Kada je temperatura okoline T1, kada termistor troši snagu P (mw) a temperatura mu se mijenja na T2, vrijedi sljedeća formula.

P = d (T2 − T1)

δ je konstanta toplinske disipacije (mW/°C). Gornja formula se transformira na sljedeći način.

NCU15 maksimalno smanjenje napona

δ = P/ (T2 − T1)

Konstanta toplinske disipacije δ odnosi se na snagu potrebnu za povećanje temperature za 1°C u uvjetima samozagrijavanja.

Konstanta toplinske disipacije δ određena je ravnotežom između “samozagrijavanje zbog potrošnje energije” i “rasipanje topline”, i stoga značajno varira ovisno o radnom okruženju termistora.

Maksimalna radna struja (Iop), maksimalni radni napon (Vop)

Murata je definirao koncept “konstanta toplinske disipacije po jedinici elementa”.

3.6 Termička vremenska konstanta (t)

Kada se termistor održava na temperaturi T0 iznenada promijeni na temperaturu okoline T1, vrijeme potrebno za promjenu na ciljnu temperaturu T1 naziva se termička vremenska konstanta (t). Obično, ova se vrijednost odnosi na vrijeme potrebno za postizanje 63.2% temperaturne razlike između T0 i T1.

Murata metoda mjerenja vrijednosti otpora

Kada se termistor održava na jednoj temperaturi (T0) je izložen drugoj temperaturi (T1), temperatura se eksponencijalno mijenja, i temperaturu (T) nakon proteka vremena (t) izražava se na sljedeći način.

T = (T1 − T0) (1 − eksp (−t/t) ) + T0

Uzmi t = τ,

T = (T1 − T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 − T0) ＝ 1 − 1/e ＝ 0.632

Zato je τ navedeno kao vrijeme koje treba postići 63.2% temperaturne razlike.
Lik 6: Termička vremenska konstanta NTC termistora

3.7 Maksimalni napon (Vmax)

Maksimalni napon koji se može izravno primijeniti na termistor. Kada primijenjeni napon prijeđe maksimalni napon, performanse proizvoda će se pogoršati ili čak biti uništene.

Uz to, temperatura komponente raste zbog samozagrijavanja. Potrebno je obratiti pozornost da temperatura komponente ne prelazi raspon radne temperature.

Izlazne karakteristike krugova s uzemljenjem otpornika i termistora

Lik 7: Maksimalno smanjenje napona za tip NCU15

3.8 Maksimalna radna struja (Iop), maksimalni radni napon (Vop)
Murata definira maksimalnu radnu struju i maksimalni radni napon kao struju i napon pri kojima je samozagrijavanje 0,1 ℃ kada se primijeni. S obzirom na ovu vrijednost, termistori mogu postići preciznije mjerenje temperature.

Stoga, primjena struje/napona koji prelazi maksimalnu radnu struju/napon ne uzrokuje degradaciju performansi termistora. Međutim, imajte na umu da će samozagrijavanje komponente uzrokovati pogreške u detekciji.

Kako Murata izračunava maksimalnu pogonsku struju

Pri proračunu maksimalne pogonske struje, konstanta toplinske disipacije (1mW/°C) definirana jediničnom komponentom. Konstanta rasipanja topline označava stupanj rasipanja topline, ali stanje rasipanja topline uvelike varira ovisno o radnom okruženju.
Radno okruženje uključuje materijal, debljina, struktura, veličina područja lemljenja, kontakt vruće ploče, ambalaža od smole, itd. podloge. Upotreba definicije komponente jedinice eliminira čimbenike smetnje iz okoline.
Prema iskustvu, konstanta rasipanja topline u stvarnoj uporabi iznosi oko 3 do 4 puta više od komponente jedinice. Uz pretpostavku da je stvarna konstanta rasipanja topline 3.5 puta, najveća radna struja prikazana je plavom krivuljom na slici. U usporedbi sa slučajem od 1mW/°C, sada je 1.9 puta (√3,5 puta).

3.9 Vrijednost otpora pri nultom opterećenju
Vrijednost otpora izmjerena pri struji (napon) gdje je samozagrijavanje zanemarivo. Kao standard, preporuča se koristiti najveću radnu struju.

Podešavanje R vrijednosti i promjena izlaznih karakteristika

Lik 9: Murata metoda mjerenja vrijednosti otpora

4. Kako koristiti
4.1 Dijagram spoja
Izlazni napon može varirati ovisno o dijagramu ožičenja NTC termistora. Možete ga simulirati na sljedećem URL-u na službenoj web stranici Murata.

SimSurfing: Simulator NTC termistora (murata.co.jp)
Lik 10 Izlazne karakteristike krugova za uzemljenje otpornika i termistora
4.2 Podešavanje R1 (otpornik razdjelnika napona), R2 (paralelni otpornik), R3 (serijski otpornik)

Izlazni napon može varirati ovisno o dijagramu strujnog kruga.
Lik 11 Podešavanje R vrijednosti i promjena izlaznih karakteristika

4.3 Izračun greške detekcije pomoću službenog alata Murata

Odaberite relevantne parametre NTC termistora i relevantne parametre kruga razdjelnika napona (referentni napon i otpornik razdjelnika napona, točnost otpora), i tada se krivulja pogreške detekcije temperature može normalno generirati, kao što je prikazano na donjoj slici:
Lik 12 Generiranje krivulje pogreške detekcije temperature pomoću službenih alata