Ķīna pielāgota NTC sensora zonde un kabelis

Sensora zonde un kabelis ir sensora iepakojuma forma, kas ir sensora pamatvienība. Sensors ir iepakots, izmantojot saprātīgu elektronisko shēmu un ārējo iepakojuma struktūru. Tam ir daži neatkarīgi funkcionālie komponenti, kas mums nepieciešami. Tāpat kā sensors, tas parasti ir sadalīts: NTC termistora zonde, PT100 zonde, PT1000 zonde, DS18B20 zonde, ūdens temperatūras zonde, Automobiļu sensora zonde, RTDS zonde, temperatūras kontroles zonde, temperatūras regulēšanas zonde, Mājas ierīces sensora zonde, utt..

Ds18b20 sensora zonde ar kabeli

Temperatūras kontroles zonde ar kabeli

PT100 temperatūras sensora zonde ar kabeli

NTC zondes struktūra, kuras pamatā ir temperatūras prognozēšana un tās temperatūras mērīšanas metode, zonde ietver: vairākas NTC zondes; vara apvalks; metāla atbalsta konstrukcija, vads un siltuma vadītājs.
Solis 1, starp m NTC zondēm, iegūt temperatūru T0, T1, …, Tn mēra vienādos laika intervālos caur katru NTC zondi, kur n apzīmē savāktās temperatūras sērijas numuru;
Solis 2, aprēķina temperatūras starpību vn=TnTn1, kas savākta blakus temperatūras mērīšanas laikos;
Solis 3, aprēķina parametru α=vn/vn1;
Solis 4, aprēķināt paredzamo temperatūru Tp=Tn1+vn/(1a) vienas zondes;
Solis 5, aprēķina izmērīto temperatūru Tb. Šis izgudrojums var vēl vairāk samazināt kļūdu, un tam ir laba vispārēja pielietojamība.

Pilna termistoru analīze!

🤔 Vai jūs zināt, kas ir termistors?? Tas ir neliels elektronisko shēmu eksperts!

👍 Termistori, vienkāršā izteiksmē, ir jutīgu elementu veids, kas var pielāgot savu pretestības vērtību atbilstoši temperatūras izmaiņām.

🔥 Pozitīva temperatūras koeficienta termistors (Ptc), kad temperatūra paaugstinās, tā pretestības vērtība ievērojami palielināsies. Šī funkcija ļauj tai spīdēt automātiskās vadības ķēdēs!

Ūdens temperatūras sensora zonde ar kabeli

BBQ zondes krāsns ntc sensors ar kabeli

NTC sensora zonde un kabelis

❄️ Negatīvā temperatūras koeficienta termistors (NTC) ir pretējs, pretestībai samazinoties, kad temperatūra paaugstinās. Sadzīves tehnikā, to bieži izmanto mīkstajai palaišanai, automātiskās noteikšanas un kontroles ķēdes.

💡 Tagad jums ir dziļāka izpratne par termistoriem! Elektroniskajā pasaulē, tā ir neaizstājama loma!

1. Ievads NTC
NTC termistors ir termistors, kas nosaukts pēc negatīvās temperatūras koeficienta akronīma. Parasti, termins “termistors” attiecas uz NTC termistoriem. To atklāja Maikls Faradejs, kurš tajā laikā pētīja sudraba sulfīda pusvadītājus, iekšā 1833, un to komercializēja Semjuels Rūbens 1930. gados. NTC termistors ir oksīda pusvadītāju keramika, kas sastāv no mangāna (Mn), niķelis (In) un kobaltu (Co).
To var redzēt visur mūsu dzīvē. Sakarā ar to, ka pretestība samazinās, paaugstinoties temperatūrai, to izmanto ne tikai kā temperatūras sensoru termometros un gaisa kondicionieros, vai temperatūras kontroles ierīce viedtālruņos, tējkannas un gludekļi, bet arī izmanto strāvas kontrolei barošanas iekārtās. Nesen, pieaugot transportlīdzekļu elektrifikācijas pakāpei, termistori arvien vairāk tiek izmantoti automobiļu izstrādājumos.

2. Darba princips
Vispārīgi, metālu pretestība palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Tas ir tāpēc, ka siltums pastiprina režģa vibrāciju, un attiecīgi samazinās brīvo elektronu vidējais kustības ātrums.

Turpretī, brīvo elektronu un caurumu īpatsvars pusvadītājos palielinās siltuma vadīšanas dēļ, un šī daļa ir lielāka par tās daļas proporciju, kurā ātrums samazinās, tāpēc pretestības vērtība samazinās.

Papildus, pusvadītāju joslas spraugas esamības dēļ, ārēji sildot, elektroni valences joslā pāriet uz vadīšanas joslu un vada elektrību. Citiem vārdiem sakot, pretestības vērtība samazinās, paaugstinoties temperatūrai.

3. Pamatīpašības
3.1 Pretestības-temperatūras raksturlielumi (R-T īpašības)
NTC termistora pretestības vērtību mēra pie strāvas ar pietiekami zemu pašsildīšanu (siltums, kas rodas pielietotās strāvas dēļ). Kā standarts, ieteicams izmantot maksimālo darba strāvu. Un, pretestības vērtība ir jāizsaka pāros ar temperatūru.
Raksturīgo līkni apraksta ar šādu formulu:

R0, R1: pretestības vērtība temperatūrā T0, T1

T0, T1: absolūtā temperatūra

Bārts: B konstante

NTC termistoru R-T raksturlielumi

attēls 1: NTC termistora R-T raksturlielums

3.2 B konstante
B konstante ir viena vērtība, kas raksturo NTC termistoru. B konstantes regulēšanai vienmēr ir nepieciešami divi punkti. B konstante apraksta divu punktu slīpumu.
Ja abi punkti atšķiras, arī B konstante būs atšķirīga, tāpēc, lūdzu, pievērsiet uzmanību, salīdzinot. (Skatīt attēlu 2)

Horizontālā ass ir 1-T temperatūras raksturlielums

attēls 2: Atlasītas dažādas B konstantes 2 punktus

No šī, var redzēt, ka B ir lnR slīpums vs. 1/T līkne:

Murata izmanto 25°C un 50°C, lai noteiktu B konstanti, rakstīts kā B (25/50).

Kā parādīts attēlā 3, 1/T (T ir absolūtā temperatūra) ir logaritmiski proporcionāli pretestības vērtībai. Var redzēt, ka attiecības ir tuvu taisnai līnijai.

NTC termistoru V-I raksturlielumi

attēls 3: Temperatūras raksturlielumi ar 1/T kā horizontālo asi

3.3 Voltu-ampēru raksturlielumi (V-I īpašības)
NTC termistoru V-I raksturlielumi ir parādīti attēlā 4.

Termiskās izkliedes konstante uz elementa vienību

attēls 4: NTC termistoru V-I raksturlielumi

Apgabalā ar vāju strāvu, ohmiskā kontakta spriegums pakāpeniski palielinās, pakāpeniski palielinoties strāvai. Pašsasilšana, ko izraisa strāvas plūsma, neizraisa rezistora temperatūras paaugstināšanos, izkliedējot siltumu no termistora virsmas un citām daļām..
Lai arī, kad siltuma veidošanās ir liela, paša termistora temperatūra paaugstinās un pretestības vērtība samazinās. Tādā zonā, proporcionālā attiecība starp strāvu un spriegumu vairs nepastāv.

Vispārīgi, termistori tiek izmantoti apgabalā, kur pašsildīšanās ir pēc iespējas zemāka. Kā standarts, ir ieteicams, lai darba strāva būtu zemāka par maksimālo darba strāvu.

Ja to izmanto apgabalā, kas pārsniedz sprieguma maksimumu, var rasties termiskas bēgšanas reakcijas, piemēram, atkārtota karsēšana un samazināta pretestība, izraisot termistora sārtumu vai pārrāvumu. Lūdzu, nelietojiet to šajā diapazonā.

3.4 Temperatūras pretestības koeficients (a)
NTC termistora izmaiņu ātrums uz temperatūras vienību ir temperatūras koeficients, kuru aprēķina pēc šādas formulas.

Piemērs: Kad temperatūra ir tuvu 50°C un B konstante ir 3380K
α = –3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° C] = −3.2 [%/° C]
Tāpēc, pretestības temperatūras koeficients ir šāds.

NTC termistora termiskā laika konstante

α = − B/T² × 100 [%/° C]

3.5 Siltuma izkliedes konstante (d)
Kad apkārtējās vides temperatūra ir T1, kad termistors patērē jaudu P (mw) un tā temperatūra mainās uz T2, spēkā ir šāda formula.

P = d (T2 - T1)

δ ir siltuma izkliedes konstante (mW/°C). Iepriekš minētā formula tiek pārveidota šādi.

NCU15 maksimālā sprieguma samazināšana

δ = P/ (T2 - T1)

Termiskās izkliedes konstante δ attiecas uz jaudu, kas nepieciešama, lai paaugstinātu temperatūru par 1°C pašsasilšanas apstākļos.

Termiskās izkliedes konstanti δ nosaka līdzsvars starp “pašsasilst elektroenerģijas patēriņa dēļ” un “siltuma izkliedēšana”, un tāpēc ievērojami atšķiras atkarībā no termistora darbības vides.

Maksimālā darba strāva (Iop), maksimālais darba spriegums (Vop)

Murata definēja jēdzienu “siltuma izkliedes konstante uz elementa vienību”.

3.6 Termiskā laika konstante (t)

Kad termistors, kas tiek uzturēts temperatūrā T0, pēkšņi tiek mainīts uz apkārtējās vides temperatūru T1, laiku, kas nepieciešams, lai pārietu uz mērķa temperatūru T1, sauc par termisko laika konstanti (t). Parasti, šī vērtība attiecas uz laiku, kas nepieciešams, lai sasniegtu 63.2% no temperatūras starpības starp T0 un T1.

Murata pretestības vērtības mērīšanas metode

Kad termistors tiek uzturēts vienā temperatūrā (T0) ir pakļauts citai temperatūrai (T1), temperatūra mainās eksponenciāli, un temperatūru (T) pēc laika beigām (t) ir izteikts šādi.

T = (T1 – T0) (1 − exp (−t/t) ) + T0

Ņem t = τ,

T = (T1 – T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 – T0) ＝ 1 − 1/e＝ 0.632

Tāpēc τ ir norādīts kā laiks, kas jāsasniedz 63.2% no temperatūras starpības.
attēls 6: NTC termistora termiskā laika konstante

3.7 Maksimālais spriegums (Vmaks)

Maksimālais spriegums, ko var tieši pielietot termistoram. Kad pielietotais spriegums pārsniedz maksimālo spriegumu, produkta veiktspēja pasliktināsies vai pat tiks iznīcināta.

Papildus, komponenta temperatūra paaugstinās pašsasilšanas dēļ. Ir nepieciešams pievērst uzmanību, lai sastāvdaļas temperatūra nepārsniegtu darba temperatūras diapazonu.

Ar rezistoru iezemēto un ar termistoru iezemēto ķēžu izejas raksturlielumi

attēls 7: Maksimālā sprieguma samazināšana NCU15 tipam

3.8 Maksimālā darba strāva (Iop), maksimālais darba spriegums (Vop)
Murata definē maksimālo darba strāvu un maksimālo darba spriegumu kā strāvu un spriegumu, pie kura pašsildīšanās ir 0,1 ℃. Atsaucoties uz šo vērtību, termistori var sasniegt precīzāku temperatūras mērījumu.

Tāpēc, strāva/spriegums, kas pārsniedz maksimālo darba strāvu/spriegumu, neizraisa termistora veiktspējas pasliktināšanos. Lai arī, lūdzu, ņemiet vērā, ka komponenta pašsasilšana izraisīs noteikšanas kļūdas.

Kā Murata aprēķina maksimālo darba strāvu

Aprēķinot maksimālo darba strāvu, siltuma izkliedes konstante (1mW/°C) definēts vienības komponentā. Siltuma izkliedes konstante norāda siltuma izkliedes pakāpi, bet siltuma izkliedes stāvoklis ļoti atšķiras atkarībā no darba vides.
Darba vide ietver materiālu, biezums, struktūra, lodēšanas laukuma izmērs, karstās plāksnes kontakts, sveķu iepakojums, utt.. no substrāta. Vienības komponentu definīcijas izmantošana novērš vides traucējumu faktorus.
Pēc pieredzes, siltuma izkliedes konstante faktiskajā lietošanā ir aptuveni 3 līdz 4 reizes lielāka par vienības komponentu. Pieņemot, ka faktiskā siltuma izkliedes konstante ir 3.5 reizes, maksimālā darba strāva ir parādīta zilajā līknē attēlā. Salīdzinot ar 1mW/°C gadījumu, tas ir tagad 1.9 reizes (√3,5 reizes).

3.9 Nulles slodzes pretestības vērtība
Pretestības vērtība, ko mēra pie strāvas (spriegums) kur pašizsilšana ir niecīga. Kā standarts, ieteicams izmantot maksimālo darba strāvu.

R vērtības regulēšana un izejas raksturlielumu maiņa

attēls 9: Murata pretestības vērtības mērīšanas metode

4. Kā lietot
4.1 Shēmas shēma
Izejas spriegums var atšķirties atkarībā no NTC termistora elektroinstalācijas shēmas. Varat to simulēt, izmantojot šo vietni Murata oficiālajā vietnē.

SimSērfošana: NTC termistora simulators (murata.co.jp)
attēls 10 Rezistoru zemējuma un termistora zemējuma ķēžu izejas raksturlielumi
4.2 R1 pielāgošana (sprieguma dalītāja rezistors), R2 (paralēlais rezistors), R3 (sērijas rezistors)

Izejas spriegums var atšķirties atkarībā no shēmas.
attēls 11 R vērtības regulēšana un izejas raksturlielumu maiņa

4.3 Noteikšanas kļūdas aprēķins, izmantojot Murata oficiālo rīku

Izvēlieties atbilstošos NTC termistora parametrus un atbilstošos sprieguma dalītāja ķēdes parametrus (atsauces spriegums un sprieguma dalītāja rezistors, pretestības precizitāte), un tad temperatūras noteikšanas kļūdu līkni var ģenerēt normāli, kā parādīts zemāk esošajā attēlā:
attēls 12 Temperatūras noteikšanas kļūdu līknes ģenerēšana, izmantojot oficiālus rīkus