Кинеска прилагодена NTC сензорска сонда и кабел

Сензорската сонда и кабелот е форма на пакување на сензорот, која е најосновната единица на сензорот. Сензорот е спакуван преку разумно електронско коло и надворешна структура на пакување. Има некои независни функционални компоненти што ни се потребни. Како сензорот, обично се дели на: NTC термистор сонда, PT100 сонда, PT1000 сонда, Сонда Ds18b20, сонда за температура на водата, автомобилски сензор сонда, RTD сонда, сонда за контрола на температурата, сонда за прилагодување на температурата, сонда со сензор за домашни апарати, итн.

Сензор сонда Ds18b20 со кабел

Сонда за контрола на температурата со кабел

Сонда со сензор за температура PT100 со кабел

Структура на сонда NTC базирана на предвидување на температурата и нејзиниот метод за мерење на температурата, сондата вклучува: повеќе NTC сонди; бакарна обвивка; метална потпорна конструкција, жица и топлински проводник.
Чекор 1, меѓу m NTC сонди, да се добијат температурите Т0, Т1, …, Tn се мери во еднакви временски интервали низ секоја NTC сонда, каде n го претставува серискиот број на собраната температура;
Чекор 2, пресметајте ја температурната разлика vn=TnTn1 собрана во соседните времиња на мерење на температурата;
Чекор 3, пресметај го параметарот α=vn/vn1;
Чекор 4, пресметај ја предвидената температура Tp=Tn1+vn/(1а) на една сонда;
Чекор 5, пресметајте ја измерената температура Tb. Овој пронајдок може дополнително да ја намали грешката и има добра општа применливост.

Целосна анализа на термистори!

🤔 Дали знаете што е термистор? Малку е експерт за електронски кола!

👍 Термистори, во едноставни термини, се еден вид чувствителен елемент кој може да ја прилагоди вредноста на неговата отпорност според температурните промени.

🔥 Термистор со позитивен температурен коефициент (ПТЦ), кога температурата се зголемува, неговата вредност на отпорот значително ќе се зголеми. Оваа карактеристика го прави да свети во кола за автоматска контрола!

Сонда со сензор за температура на водата со кабел

Сонда за скара NTC сензор со кабел

Сонда и кабел со сензор NTC

❄️ Термистор со негативен температурен коефициент (NTC) е спротивното, при што отпорот се намалува кога температурата се зголемува. Во апарати за домаќинство, често се користи за мек старт, кола за автоматско откривање и контрола.

💡 Сега имате подлабоко разбирање за термисторите! Во електронскиот свет, тоа е незаменлива улога!

1. Вовед во NTC
NTC термистор е термистор именуван по акронимот негативен температурен коефициент. Вообичаено, терминот “Термистор” се однесува на NTC термистори. Го откри Мајкл Фарадеј, кој во тоа време ги проучувал полупроводниците од сребро сулфид, во 1833, и комерцијализиран од Самуел Рубен во 1930-тите. NTC термисторот е оксидна полупроводничка керамика составена од манган (Мн), никел (Во) и кобалт (Ко).
Тоа може да се види насекаде во нашите животи. Поради карактеристиката што отпорот се намалува со зголемувањето на температурата, не се користи само како уред за мерење температура во термометри и клима уреди, или уред за контрола на температурата во паметните телефони, котлиња и пегли, но се користи и за контрола на струјата во опремата за напојување. Неодамна, како што се зголемува степенот на електрификација на возилото, термисторите се повеќе се користат во автомобилските производи.

2. Принцип на работа
Општо земено, отпорноста на металите се зголемува како што се зголемува температурата. Тоа е затоа што топлината ги интензивира вибрациите на решетката, а просечната брзина на движење на слободните електрони соодветно се намалува.

За разлика од тоа, процентот на слободни електрони и дупки во полупроводниците се зголемува поради спроводливоста на топлината, и овој дел е поголем од пропорцијата на делот каде што брзината се намалува, па вредноста на отпорот се намалува.

Покрај тоа, поради постоењето на јазот на појасот кај полупроводниците, кога се загрева надворешно, електроните во валентниот појас се движат кон проводниот опсег и спроведуваат електрицитет. Со други зборови, вредноста на отпорот се намалува како што се зголемува температурата.

3. Основни карактеристики
3.1 Карактеристики на отпорност-температура (R-T карактеристики)
Вредноста на отпорот на термисторот NTC се мери при струја со доволно ниско самозагревање (топлината што се создава поради применетата струја). Како стандард, се препорачува да се користи максималната работна струја. И, вредноста на отпорот треба да се изрази во парови со температурата.
Карактеристичната крива е опишана со следнава формула:

R0, R1: вредност на отпорот на температура T0, Т1

Т0, Т1: апсолутна температура

Б: B константа

R-T Карактеристики на NTC термистори

Слика 1: R-T карактеристика на NTC термистор

3.2 B константа
Константата B е единечна вредност што го карактеризира NTC термисторот. Приспособувањето на константата B секогаш бара две точки. Константата B го опишува наклонот на двете точки.
Ако двете точки се различни, константата B исто така ќе биде различна, затоа ве молиме внимавајте при споредувањето. (Видете ја сликата 2)

Хоризонталната оска е температурна карактеристика на 1-T

Слика 2: Различни B константи избрани во 2 поени

Од ова, може да се види дека B е наклонот на lnR vs. 1/T крива:

Мурата користи 25°C и 50°C за да ја дефинира константата B, напишано како Б (25/50).

Како што е прикажано на слика 3, 1/Т (Т е апсолутна температура) е во логаритамска пропорција со вредноста на отпорот. Се гледа дека врската е блиску до права линија.

V-I Карактеристики на NTC термистори

Слика 3: Температурни карактеристики со 1/T како хоризонтална оска

3.3 Карактеристики на волт-ампер (V-I карактеристики)
Карактеристиките V-I на NTC термисторите се прикажани на слика 4.

Константа на термичка дисипација по единица елемент

Слика 4: V-I карактеристики на NTC термистори

Во областа со мала струја, напонот на омскиот контакт постепено се зголемува додека струјата постепено се зголемува. Само-загревањето предизвикано од протокот на струја не предизвикува зголемување на температурата на отпорникот со исфрлање топлина од површината на термисторот и другите делови..
Сепак, кога создавањето на топлина е големо, температурата на самиот термистор се зголемува и вредноста на отпорот се намалува. Во таква област, повеќе не важи пропорционалниот однос помеѓу струјата и напонот.

Општо земено, термисторите се користат во области каде што самозагревањето е што е можно пониско. Како стандард, се препорачува работната струја да се држи под максималната работна струја.

Ако се користи во област што го надминува врвот на напонот, Може да се појават термички неизбежни реакции како што се повторно загревање и намален отпор, предизвикувајќи термисторот да поцрвене или да се скрши. Ве молиме избегнувајте да го користите во овој опсег.

3.4 Температурен коефициент на отпор (а)
Стапката на промена на термисторот NTC по единица температура е температурен коефициент, што се пресметува со следнава формула.

Пример: Кога температурата е блиску до 50°C, а константата B е 3380K
α = -3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° C.] = −3,2 [%/° C.]
Затоа, температурниот коефициент на отпор е како што следува.

Термичка временска константа на NTC термистор

α = − B/T² × 100 [%/° C.]

3.5 Константа на термичка дисипација (г)
Кога температурата на околината е T1, кога термисторот троши струја P (mw) а неговата температура се менува во Т2, важи следнава формула.

P = d (Т2 − Т1)

δ е константа на термичка дисипација (mW/°C). Горенаведената формула се трансформира на следниов начин.

NCU15 намалување на максималниот напон

δ = P/ (Т2 − Т1)

Константата на термичка дисипација δ се однесува на моќноста потребна за зголемување на температурата за 1°C во услови на самозагревање.

Константата на термичка дисипација δ се определува со рамнотежата помеѓу “само-загревање поради потрошувачката на енергија” и “дисипација на топлина”, и затоа значително варира во зависност од работната средина на термисторот.

Максимална работна струја (Иоп), максимален работен напон (Воп)

Мурата го дефинираше концептот на “константа на термичка дисипација по единица елемент”.

3.6 Термичка временска константа (т)

Кога термистор кој се одржува на температура T0 одеднаш се менува во амбиентална температура T1, времето потребно за промена на целната температура Т1 се нарекува термичка временска константа (т). Вообичаено, оваа вредност се однесува на времето потребно за достигнување 63.2% на температурната разлика помеѓу T0 и T1.

Метод на мерење на вредноста на отпорот на Мурата

Кога термистор се одржува на една температура (Т0) е изложен на друга температура (Т1), температурата се менува експоненцијално, и температурата (Т) по истекот на времето (Т.) се изразува на следниов начин.

Т = (Т1 − Т0) (1 − експ (−t/t) ) + Т0

Земете t = τ,

Т = (Т1 − Т0) (1−1/д) + Т0

(T − T0)/(Т1 − Т0) ＝ 1 − 1/e ＝ 0.632

Затоа τ е одредено како време за достигнување 63.2% на температурната разлика.
Слика 6: Термичка временска константа на NTC термистор

3.7 Максимален напон (Vmax)

Максималниот напон што може директно да се примени на термисторот. Кога применетиот напон го надминува максималниот напон, перформансите на производот ќе се влошат или дури и ќе бидат уништени.

Покрај тоа, температурата на компонентата се зголемува поради самозагревање. Неопходно е да се обрне внимание дека температурата на компонентата не го надминува опсегот на работната температура.

Излезни карактеристики на кола заземјени со отпор и заземјени кола со термистор

Слика 7: Максимално намалување на напонот за типот NCU15

3.8 Максимална работна струја (Иоп), максимален работен напон (Воп)
Мурата ја дефинира максималната работна струја и максималниот работен напон како струја и напон при кој самозагревањето е 0,1℃ кога се применува. Во врска со оваа вредност, термисторите можат да постигнат попрецизно мерење на температурата.

Затоа, примената на струја/напон што ја надминува максималната работна струја/напон не предизвикува деградација на перформансите на термисторот. Сепак, имајте предвид дека самозагревањето на компонентата ќе предизвика грешки при откривање.

Како Мурата ја пресметува максималната работна струја

При пресметување на максималната работна струја, константата на термичка дисипација (1mW/°C) дефинирани со единица компонента е потребно. Константата на термичка дисипација го означува степенот на дисипација на топлина, но состојбата на дисипација на топлина варира многу во зависност од работната средина.
Работната средина го вклучува материјалот, дебелина, структура, големина на областа за лемење, контакт со топла плоча, пакување со смола, итн. на подлогата. Употребата на дефиницијата на единицата компонента ги елиминира факторите на пречки во околината.
Според искуството, константата на термичка дисипација при вистинска употреба е околу 3 до 4 пати повеќе од единечната компонента. Под претпоставка дека вистинската константа на термичка дисипација е 3.5 пати, максималната работна струја е прикажана во сината крива на сликата. Во споредба со случајот од 1mW/°C, сега е 1.9 пати (√3,5 пати).

3.9 Вредност на отпорност на нулта оптоварување
Вредноста на отпорот измерена на струја (напон) каде што самозагревањето е занемарливо. Како стандард, се препорачува да се користи максималната работна струја.

Прилагодување на вредноста R и промена на излезните карактеристики

Слика 9: Метод на мерење на вредноста на отпорот на Мурата

4. Како да се користи
4.1 Дијаграм на коло
Излезниот напон може да варира во зависност од дијаграмот за поврзување на термисторот NTC. Можете да го симулирате на следниот URL на официјалната веб-страница на Мурата.

СимСурфање: NTC Термистор Симулатор (мурата.co.jp)
Слика 10 Излезни карактеристики на заземјувачките кола на отпорникот и заземјувањето на термисторот
4.2 Прилагодување на R1 (отпорник на делител на напон), R2 (паралелен отпорник), R3 (сериски отпорник)

Излезниот напон може да варира според шемата на колото.
Слика 11 Прилагодување на вредноста R и промена на излезните карактеристики

4.3 Пресметка на грешка при откривање со помош на официјалната алатка на Мурата

Изберете ги релевантните параметри на термисторот NTC и соодветните параметри на колото за делител на напон (референтен напон и отпорник на делител на напон, точност на отпорот), а потоа кривата на грешка при откривање на температурата може да се генерира нормално, како што е прикажано на сликата подолу:
Слика 12 Генерирање на крива на грешка за откривање температура со помош на официјални алатки