Kinijos tinkintas NTC jutiklio zondas ir kabelis

Jutiklio zondas ir kabelis yra jutiklio pakuotės forma, kuris yra pagrindinis jutiklio blokas. Jutiklis supakuotas per pagrįstą elektroninę grandinę ir išorinę pakuotės struktūrą. Jame yra keletas nepriklausomų funkcinių komponentų, kurių mums reikia. Kaip ir jutiklis, paprastai jis skirstomas į: NTC termistoriaus zondas, PT100 zondas, PT1000 zondas, Ds18b20 zondas, vandens temperatūros zondas, automobilių jutiklio zondas, MTTP zondas, temperatūros kontrolės zondas, temperatūros reguliavimo zondas, buitinės technikos jutiklio zondas, ir tt.

Ds18b20 jutiklio zondas su kabeliu

Temperatūros reguliavimo zondas su kabeliu

PT100 temperatūros jutiklio zondas su kabeliu

NTC zondo struktūra, pagrįsta temperatūros numatymu ir jos temperatūros matavimo metodu, zondas apima: keli NTC zondai; varinis apvalkalas; metalinė atraminė konstrukcija, laidas ir šilumos laidininkas.
Žingsnis 1, tarp m NTC zondų, gauti temperatūrą T0, T1, …, Tn išmatuotas vienodais laiko intervalais per kiekvieną NTC zondą, kur n reiškia surinktos temperatūros serijos numerį;
Žingsnis 2, apskaičiuokite temperatūrų skirtumą vn=TnTn1, surinktą gretimais temperatūros matavimo laikais;
Žingsnis 3, apskaičiuokite parametrą α=vn/vn1;
Žingsnis 4, apskaičiuokite numatomą temperatūrą Tp=Tn1+vn/(1a) vieno zondo;
Žingsnis 5, apskaičiuokite išmatuotą temperatūrą Tb. Šis išradimas gali dar labiau sumažinti klaidą ir yra gerai pritaikomas.

Pilna termistorių analizė!

🤔 Ar žinote, kas yra termistorius?? Tai mažas elektroninių grandinių ekspertas!

👍 Termistoriai, paprastais žodžiais, yra jautrių elementų tipas, galintis reguliuoti savo atsparumo vertę pagal temperatūros pokyčius.

🔥 Teigiamo temperatūros koeficiento termistorius (PTC), kai pakyla temperatūra, jo pasipriešinimo vertė žymiai padidės. Dėl šios savybės jis šviečia automatinio valdymo grandinėse!

Vandens temperatūros jutiklio zondas su kabeliu

BBQ zondo orkaitės NTC jutiklis su kabeliu

NTC jutiklio zondas ir kabelis

❄️ Neigiamo temperatūros koeficiento termistorius (NTC) yra priešingai, atsparumui mažėjant kylant temperatūrai. Buitiniuose prietaisuose, jis dažnai naudojamas švelniam paleidimui, automatinės aptikimo ir valdymo grandinės.

💡 Dabar jūs giliau suprantate termistorius! Elektroniniame pasaulyje, tai nepakeičiamas vaidmuo!

1. Įvadas į NTC
NTC termistorius yra termistorius, pavadintas neigiamo temperatūros koeficiento akronimu. Paprastai, terminas “Termistorius” reiškia NTC termistorius. Jį atrado Michaelas Faradėjus, kuris tuo metu studijavo sidabro sulfido puslaidininkius, in 1833, o trečiajame dešimtmetyje jį komercializavo Samuelis Reubenas. NTC termistorius yra oksidinė puslaidininkinė keramika, sudaryta iš mangano (Mn), nikelio (Į) ir kobalto (Co).
Tai galima pamatyti visur mūsų gyvenime. Dėl charakteristikos, kad atsparumas mažėja didėjant temperatūrai, jis naudojamas ne tik kaip temperatūros jutiklis termometruose ir oro kondicionieriuose, arba temperatūros valdymo įtaisas išmaniuosiuose telefonuose, virduliai ir lygintuvai, bet taip pat naudojamas srovės valdymui maitinimo įrangoje. Neseniai, didėjant transporto priemonių elektrifikacijos laipsniui, termistoriai vis dažniau naudojami automobilių gaminiuose.

2. Darbo principas
Apskritai, metalų atsparumas didėja kylant temperatūrai. Taip yra todėl, kad šiluma sustiprina gardelės vibraciją, ir atitinkamai mažėja vidutinis laisvųjų elektronų judėjimo greitis.

Priešingai, laisvųjų elektronų ir skylių dalis puslaidininkiuose didėja dėl šilumos laidumo, ir ši dalis yra didesnė už dalies, kurioje greitis mažėja, proporciją, todėl pasipriešinimo reikšmė mažėja.

Be to, dėl puslaidininkių juostos tarpo, kai šildomas iš išorės, elektronai valentinėje juostoje pereina į laidumo juostą ir praleidžia elektrą. Kitaip tariant, atsparumo reikšmė mažėja kylant temperatūrai.

3. Pagrindinės charakteristikos
3.1 Atsparumo-temperatūros charakteristikos (R-T charakteristikos)
NTC termistoriaus varžos vertė matuojama esant pakankamai mažo savaiminio įkaitimo srovei (šiluma, susidaranti dėl naudojamos srovės). Kaip standartas, rekomenduojama naudoti maksimalią darbinę srovę. Ir, atsparumo reikšmę reikia išreikšti poromis su temperatūra.
Charakteristikos kreivė apibūdinama tokia formule:

R0, R1: varžos vertė esant temperatūrai T0, T1

T0, T1: absoliuti temperatūra

B: B konstanta

NTC termistorių R-T charakteristikos

Paveikslas 1: NTC termistoriaus R-T charakteristika

3.2 B konstanta
B konstanta yra viena reikšmė, apibūdinanti NTC termistorių. B konstantai koreguoti visada reikia dviejų taškų. B konstanta apibūdina dviejų taškų nuolydį.
Jei du taškai skiriasi, B konstanta taip pat skirsis, todėl lygindami atkreipkite dėmesį. (Žr. pav 2)

Horizontalioji ašis yra 1-T temperatūros charakteristika

Paveikslas 2: Skirtingos B konstantos pasirinktos 2 taškų

Iš šito, matyti, kad B yra lnR nuolydis. 1/T kreivė:

Murata naudoja 25°C ir 50°C, kad nustatytų B konstantą, parašyta kaip B (25/50).

Kaip parodyta paveiksle 3, 1/T (T yra absoliuti temperatūra) yra logaritmiškai proporcingas pasipriešinimo vertei. Galima pastebėti, kad santykiai yra arti tiesios linijos.

V-I NTC termistorių charakteristikos

Paveikslas 3: Temperatūros charakteristikos, kai horizontalioji ašis yra 1/T

3.3 Voltų-amperų charakteristikos (V-I charakteristikos)
NTC termistorių V-I charakteristikos parodytos pav 4.

Vienetinio elemento šiluminės sklaidos konstanta

Paveikslas 4: NTC termistorių V-I charakteristikos

Teritorijoje su silpna srove, ominio kontakto įtampa palaipsniui didėja, kai srovė palaipsniui didėja. Dėl srovės srauto sukelto savaiminio įkaitimo rezistoriaus temperatūra nepakyla dėl šilumos išsklaidymo nuo termistoriaus paviršiaus ir kitų dalių..
Tačiau, kai šilumos generavimas yra didelis, pakyla paties termistoriaus temperatūra ir sumažėja varžos reikšmė. Tokioje srityje, nebegalioja proporcingas srovės ir įtampos santykis.

Apskritai, termistoriai naudojami zonoje, kur savaiminis įkaitimas yra kuo mažesnis. Kaip standartas, rekomenduojama, kad darbinė srovė būtų mažesnė už didžiausią darbinę srovę.

Jei naudojamas srityje, viršijančioje įtampos piką, gali atsirasti šiluminių pabėgimo reakcijų, tokių kaip pakartotinis kaitinimas ir sumažėjęs pasipriešinimas, dėl kurių termistorius parausta arba sulūžta. Nenaudokite jo šiame diapazone.

3.4 Temperatūros pasipriešinimo koeficientas (a)
NTC termistoriaus kitimo greitis vienam temperatūros vienetui yra temperatūros koeficientas, kuris apskaičiuojamas pagal šią formulę.

Pavyzdys: Kai temperatūra artima 50°C, o B konstanta yra 3380K
α = –3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° C.] = −3,2 [%/° C.]
Todėl, atsparumo temperatūros koeficientas yra toks.

NTC termistoriaus šiluminė laiko konstanta

α = − B/T² × 100 [%/° C.]

3.5 Šiluminės sklaidos konstanta (d)
Kai aplinkos temperatūra yra T1, kai termistorius suvartoja galią P (mw) o jo temperatūra pasikeičia iki T2, galioja tokia formulė.

P = d (T2 − T1)

δ yra šiluminio sklaidos konstanta (mW/°C). Aukščiau pateikta formulė transformuojama taip.

NCU15 maksimalios įtampos sumažinimas

δ = P/ (T2 − T1)

Šiluminės sklaidos konstanta δ reiškia galią, reikalingą temperatūrai padidinti 1 °C savaiminio įkaitimo sąlygomis.

Šilumos sklaidos konstanta δ nustatoma pagal pusiausvyrą tarp “savaime įkaista dėl energijos suvartojimo” ir “šilumos išsklaidymo”, ir todėl labai skiriasi priklausomai nuo termistoriaus veikimo aplinkos.

Maksimali darbinė srovė (Iop), maksimali darbinė įtampa (Vop)

Murata apibrėžė sąvoką “šilumos sklaidos konstanta elemento vienetui”.

3.6 Šiluminė laiko konstanta (t)

Kai termistorius, palaikomas T0 temperatūroje, staiga pakeičiamas į aplinkos temperatūrą T1, laikas, kurio reikia norint pasiekti tikslinę temperatūrą T1, vadinamas termine laiko konstanta (t). Paprastai, ši vertė nurodo laiką, reikalingą pasiekti 63.2% temperatūros skirtumo tarp T0 ir T1.

Muratos varžos vertės matavimo metodas

Kai termistorius palaikomas vienoje temperatūroje (T0) yra veikiamas kitos temperatūros (T1), temperatūra kinta eksponentiškai, ir temperatūra (T) pasibaigus laikui (t) išreiškiamas taip.

T = (T1 − T0) (1 − exp (−t/t) ) + T0

Paimkite t = τ,

T = (T1 − T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 − T0) ＝ 1 – 1/e＝ 0.632

Štai kodėl τ nurodomas kaip laikas, per kurį reikia pasiekti 63.2% temperatūros skirtumo.
Paveikslas 6: NTC termistoriaus terminė laiko konstanta

3.7 Maksimali įtampa (Vmax)

Didžiausia įtampa, kurią galima tiesiogiai prijungti prie termistoriaus. Kai naudojama įtampa viršija maksimalią įtampą, gaminio veikimas pablogės arba net bus sunaikintas.

Be to, komponento temperatūra pakyla dėl savaiminio įkaitimo. Būtina atkreipti dėmesį, kad komponento temperatūra neviršytų darbinės temperatūros diapazono.

Rezistoriais įžemintų ir termistorių įžemintų grandinių išėjimo charakteristikos

Paveikslas 7: Didžiausios įtampos sumažinimas NCU15 tipui

3.8 Maksimali darbinė srovė (Iop), maksimali darbinė įtampa (Vop)
„Murata“ apibrėžia didžiausią darbinę srovę ir didžiausią darbinę įtampą kaip srovę ir įtampą, kuriai esant savaiminis įkaitimas yra 0,1 ℃.. Atsižvelgiant į šią vertę, termistoriai gali pasiekti tikslesnį temperatūros matavimą.

Todėl, srovės/įtampos, viršijančios didžiausią darbinę srovę/įtampą, naudojimas nesukelia termistoriaus veikimo pablogėjimo. Tačiau, atkreipkite dėmesį, kad dėl savaiminio komponento įkaitimo gali atsirasti aptikimo klaidų.

Kaip Murata apskaičiuoja didžiausią darbinę srovę

Skaičiuojant didžiausią darbinę srovę, šiluminės sklaidos konstanta (1mW/°C) apibrėžiamas vieneto komponentas. Šilumos sklaidos konstanta rodo šilumos sklaidos laipsnį, tačiau šilumos išsklaidymo būsena labai skiriasi priklausomai nuo darbo aplinkos.
Darbo aplinka apima medžiagas, storio, struktūra, litavimo ploto dydis, kaitvietės kontaktas, dervos pakuotė, ir tt. substrato. Vieneto komponento apibrėžimo naudojimas pašalina aplinkos trukdžių veiksnius.
Pagal patirtį, šiluminės sklaidos konstanta faktiškai naudojant yra apie 3 į 4 kartų didesnis už vieneto komponentą. Darant prielaidą, kad tikroji šilumos sklaidos konstanta yra 3.5 kartų, didžiausia darbinė srovė parodyta paveikslėlyje mėlynoje kreivėje. Palyginti su 1mW/°C atveju, tai dabar 1.9 kartų (√3,5 karto).

3.9 Nulinė apkrovos pasipriešinimo vertė
Atsparumo vertė, išmatuota esant srovei (įtampa) kur savaiminis įšilimas yra nereikšmingas. Kaip standartas, rekomenduojama naudoti maksimalią darbinę srovę.

R reikšmės reguliavimas ir išėjimo charakteristikų keitimas

Paveikslas 9: Muratos varžos vertės matavimo metodas

4. Kaip vartoti
4.1 Grandinės schema
Išėjimo įtampa gali skirtis priklausomai nuo NTC termistoriaus laidų schemos. Galite jį imituoti šiuo URL oficialioje Murata svetainėje.

SimSurfing: NTC termistoriaus simuliatorius (murata.co.jp)
Paveikslas 10 Rezistorių įžeminimo ir termistoriaus įžeminimo grandinių išėjimo charakteristikos
4.2 R1 reguliavimas (įtampos daliklio rezistorius), R2 (lygiagretus rezistorius), R3 (serijos rezistorius)

Išėjimo įtampa gali skirtis priklausomai nuo schemos.
Paveikslas 11 R reikšmės reguliavimas ir išėjimo charakteristikų keitimas

4.3 Aptikimo klaidos apskaičiavimas naudojant oficialų Murata įrankį

Pasirinkite atitinkamus NTC termistoriaus parametrus ir atitinkamus įtampos skirstytuvo grandinės parametrus (atskaitos įtampa ir įtampos daliklio rezistorius, pasipriešinimo tikslumas), ir tada temperatūros nustatymo klaidos kreivė gali būti sukurta įprastai, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau:
Paveikslas 12 Temperatūros aptikimo klaidos kreivės generavimas naudojant oficialius įrankius