China Custom NTC Sensor Probe and Cable

Probe dan kabel sensor adalah bentuk pembungkusan sensor, yang merupakan unit paling asas bagi penderia. Sensor dibungkus melalui litar elektronik yang munasabah dan struktur pembungkusan luaran. Ia mempunyai beberapa komponen berfungsi bebas yang kami perlukan. Seperti sensor, biasanya dibahagikan kepada: NTC Thermistor Probe, Probe PT100, Probe PT1000, DS18B20 Probe, Siasatan suhu air, Probe sensor automotif, RTDS Probe, Siasatan kawalan suhu, Penyiasatan pelarasan suhu, Probe sensor perkakas rumah, dll.

Kuar penderia Ds18b20 dengan kabel

Kuar kawalan suhu dengan kabel

Kuar penderia suhu PT100 dengan kabel

Struktur siasatan NTC berdasarkan ramalan suhu dan kaedah pengukuran suhunya, siasatan termasuk: berbilang kuar NTC; cangkerang tembaga; struktur sokongan logam, wayar dan konduktor haba.
Langkah 1, antara m kuar NTC, dapatkan suhu T0, T1, …, Tn diukur pada selang masa yang sama melalui setiap kuar NTC, di mana n mewakili nombor siri suhu yang dikumpul;
Langkah 2, kirakan perbezaan suhu vn=TnTn1 yang dikumpul pada masa pengukuran suhu bersebelahan;
Langkah 3, hitung parameter α=vn/vn1;
Langkah 4, hitung suhu yang diramalkan Tp=Tn1+vn/(1a) daripada satu siasatan;
Langkah 5, kirakan suhu yang diukur Tb. Ciptaan sekarang boleh mengurangkan lagi kesilapan dan mempunyai kebolehgunaan am yang baik.

Analisis penuh termistor!

🤔 Adakah anda tahu apa itu termistor? Ia adalah pakar kecil dalam litar elektronik!

👍 Termistor, secara ringkas, adalah sejenis unsur sensitif yang boleh melaraskan nilai rintangannya mengikut perubahan suhu.

🔥 Termistor pekali suhu positif (PTC), apabila suhu meningkat, nilai rintangannya akan meningkat dengan ketara. Ciri ini menjadikannya bersinar dalam litar kawalan automatik!

Kuar penderia suhu air dengan kabel

BBQ Probe Oven NTC Sensor dengan kabel

Probe dan kabel sensor NTC

❄️ Termistor pekali suhu negatif (NTC) adalah sebaliknya, dengan rintangan berkurangan apabila suhu meningkat. Dalam peralatan rumah tangga, ia sering digunakan untuk permulaan lembut, pengesanan automatik dan litar kawalan.

💡 Kini anda mempunyai pemahaman yang lebih mendalam tentang termistor! Dalam dunia elektronik, ia adalah satu peranan yang amat diperlukan!

1. Pengenalan kepada NTC
Termistor NTC ialah termistor yang dinamakan sempena akronim Pekali Suhu Negatif. Biasanya, istilah “Thermistor” merujuk kepada termistor NTC. Ia ditemui oleh Michael Faraday, yang sedang belajar semikonduktor sulfida perak pada masa itu, dalam 1833, dan dikomersialkan oleh Samuel Reuben pada tahun 1930-an. Termistor NTC ialah seramik semikonduktor oksida yang terdiri daripada mangan (Mn), Nikel (Dalam) dan kobalt (Co).
Ia boleh dilihat di mana-mana dalam kehidupan kita. Disebabkan oleh ciri bahawa rintangan berkurangan dengan peningkatan suhu, ia bukan sahaja digunakan sebagai alat pengesan suhu dalam termometer dan penghawa dingin, atau peranti kawalan suhu dalam telefon pintar, cerek dan seterika, tetapi juga digunakan untuk kawalan semasa dalam peralatan bekalan kuasa. Baru-baru ini, apabila tahap elektrifikasi kenderaan meningkat, termistor semakin banyak digunakan dalam produk automotif.

2. Prinsip kerja
Secara amnya, rintangan logam meningkat apabila suhu meningkat. Ini kerana haba memperhebatkan getaran kekisi, dan purata kelajuan bergerak elektron bebas berkurangan dengan sewajarnya.

Sebaliknya, bahagian elektron bebas dan lubang dalam semikonduktor meningkat disebabkan oleh pengaliran haba, dan bahagian ini lebih besar daripada bahagian bahagian yang kelajuannya berkurangan, jadi nilai rintangan berkurangan.

Di samping itu, disebabkan kewujudan jurang jalur dalam semikonduktor, apabila dipanaskan secara luaran, elektron dalam jalur valens bergerak ke jalur pengaliran dan mengalirkan elektrik. Dengan kata lain, nilai rintangan berkurangan apabila suhu meningkat.

3. Ciri-ciri asas
3.1 Ciri-ciri rintangan-suhu (Ciri R-T)
Nilai rintangan termistor NTC diukur pada arus dengan pemanasan sendiri yang cukup rendah (haba yang terhasil akibat arus yang dikenakan). Sebagai standard, adalah disyorkan untuk menggunakan arus operasi maksimum. Dan, nilai rintangan perlu dinyatakan secara berpasangan dengan suhu.
Lengkung ciri diterangkan oleh formula berikut:

R0, R1: nilai rintangan pada suhu T0, T1

T0, T1: suhu mutlak

B: B tetap

Ciri R-T Termistor NTC

Rajah 1: Ciri R-T termistor NTC

3.2 B tetap
Pemalar B ialah nilai tunggal yang mencirikan termistor NTC. Pelarasan pemalar B sentiasa memerlukan dua mata. Pemalar B menerangkan kecerunan dua titik.
Jika dua mata berbeza, pemalar B juga akan berbeza, jadi sila ambil perhatian semasa membuat perbandingan. (Lihat Rajah 2)

Paksi mendatar ialah ciri suhu 1-T

Rajah 2: Pemalar B berbeza dipilih pada 2 mata

Daripada ini, dapat dilihat bahawa B ialah cerun bagi lnR vs. 1/Lengkung T:

Murata menggunakan 25°C dan 50°C untuk mentakrifkan pemalar B, ditulis sebagai B (25/50).

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, 1/T (T ialah suhu mutlak) adalah dalam perkadaran logaritma dengan nilai rintangan. Dapat dilihat bahawa hubungan itu hampir kepada garis lurus.

V-I Ciri-ciri Termistor NTC

Rajah 3: Ciri suhu dengan 1/T sebagai paksi mengufuk

3.3 Ciri-ciri volt-ampere (Ciri-ciri V-I)
Ciri-ciri V-I bagi termistor NTC ditunjukkan dalam Rajah 4.

Pemalar pelesapan terma per unit elemen

Rajah 4: Ciri V-I termistor NTC

Di kawasan yang mempunyai arus rendah, voltan sesentuh ohmik meningkat secara beransur-ansur apabila arus meningkat secara beransur-ansur. Pemanasan sendiri yang disebabkan oleh aliran arus tidak menyebabkan suhu perintang meningkat dengan menghilangkan haba dari permukaan termistor dan bahagian lain.
Walau bagaimanapun, apabila penjanaan haba adalah besar, suhu termistor itu sendiri meningkat dan nilai rintangan berkurangan. Di kawasan sebegitu, hubungan berkadar antara arus dan voltan tidak lagi berlaku.

Secara amnya, termistor digunakan di kawasan di mana pemanasan sendiri adalah serendah mungkin. Sebagai standard, adalah disyorkan bahawa arus operasi dikekalkan di bawah arus operasi maksimum.

Jika digunakan di kawasan yang melebihi puncak voltan, tindak balas pelarian haba seperti pemanasan berulang dan rintangan berkurangan mungkin berlaku, menyebabkan termistor menjadi merah atau pecah. Sila elakkan menggunakannya dalam julat ini.

3.4 Pekali suhu rintangan (a)
Kadar perubahan termistor NTC per unit suhu ialah pekali suhu, yang dikira dengan formula berikut.

Contoh: Apabila suhu menghampiri 50°C dan pemalar B ialah 3380K
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° C.] = −3.2 [%/° C.]
Oleh itu, pekali suhu rintangan adalah seperti berikut.

Pemalar Masa Terma NTC Thermistor

α = − B/T² × 100 [%/° C.]

3.5 Pemalar pelesapan terma (d)
Apabila suhu persekitaran ialah T1, apabila termistor menggunakan kuasa P (mw) dan suhunya berubah kepada T2, formula berikut berlaku.

P = d (T2 − T1)

δ ialah pemalar pelesapan haba (mW/°C). Formula di atas diubah seperti berikut.

Penurunan voltan maksimum NCU15

δ = P/ (T2 − T1)

Pemalar pelesapan haba δ merujuk kepada kuasa yang diperlukan untuk meningkatkan suhu sebanyak 1°C di bawah keadaan pemanasan sendiri.

Pemalar pelesapan haba δ ditentukan oleh keseimbangan antara “pemanasan sendiri kerana penggunaan kuasa” dan “pelesapan haba”, dan oleh itu berbeza dengan ketara bergantung pada persekitaran operasi termistor.

Arus operasi maksimum (Iop), voltan operasi maksimum (Vop)

Murata mentakrifkan konsep “pemalar pelesapan haba per unit elemen”.

3.6 Pemalar masa terma (t)

Apabila termistor dikekalkan pada suhu T0 tiba-tiba ditukar kepada suhu ambien T1, masa yang diperlukan untuk menukar kepada suhu sasaran T1 dipanggil pemalar masa terma (t). Biasanya, nilai ini merujuk kepada masa yang diperlukan untuk mencapai 63.2% perbezaan suhu antara T0 dan T1.

Kaedah pengukuran nilai rintangan Murata

Apabila termistor dikekalkan pada satu suhu (T0) terdedah kepada suhu lain (T1), suhu berubah secara eksponen, dan suhu (T) selepas masa berlalu (t) dinyatakan seperti berikut.

T = (T1 − T0) (1 − exp (−t/t) ) + T0

Ambil t = τ,

T = (T1 − T0) (1−1/e) + T0

(T − T0)/(T1 − T0) ＝ 1 − 1/e ＝ 0.632

Itulah sebabnya τ dinyatakan sebagai masa untuk sampai 63.2% daripada perbezaan suhu.
Rajah 6: Pemalar masa terma termistor NTC

3.7 Voltan maksimum (Vmax)

Voltan maksimum yang boleh digunakan terus kepada termistor. Apabila voltan yang digunakan melebihi voltan maksimum, prestasi produk akan merosot atau bahkan musnah.

Di samping itu, suhu komponen meningkat kerana pemanasan sendiri. Adalah perlu untuk memberi perhatian bahawa suhu komponen tidak melebihi julat suhu operasi.

Ciri-ciri keluaran litar berasaskan perintang dan litar pembumian termistor

Rajah 7: Penurunan voltan maksimum untuk jenis NCU15

3.8 Arus operasi maksimum (Iop), voltan operasi maksimum (Vop)
Murata mentakrifkan arus operasi maksimum dan voltan operasi maksimum sebagai arus dan voltan di mana pemanasan sendiri ialah 0.1 ℃ apabila digunakan. Dengan merujuk kepada nilai ini, termistor boleh mencapai ukuran suhu yang lebih tepat.

Oleh itu, mengenakan arus/voltan melebihi arus/voltan kendalian maksimum tidak menyebabkan kemerosotan prestasi termistor. Walau bagaimanapun, sila ambil perhatian bahawa pemanasan sendiri komponen akan menyebabkan ralat pengesanan.

Bagaimana Murata mengira arus operasi maksimum

Apabila mengira arus operasi maksimum, pemalar pelesapan haba (1mW/°C) ditakrifkan oleh komponen unit diperlukan. Pemalar pelesapan haba menunjukkan tahap pelesapan haba, tetapi keadaan pelesapan haba sangat berbeza bergantung pada persekitaran kerja.
Persekitaran kerja termasuk bahan, ketebalan, struktur, saiz kawasan pematerian, sentuhan plat panas, pembungkusan resin, dll. daripada substrat. Penggunaan definisi komponen unit menghapuskan faktor gangguan persekitaran.
Mengikut pengalaman, pemalar pelesapan haba dalam penggunaan sebenar adalah kira-kira 3 ke 4 kali ganda daripada komponen unit. Dengan mengandaikan bahawa pemalar pelesapan haba sebenar ialah 3.5 kali, arus operasi maksimum ditunjukkan dalam lengkung biru dalam rajah. Berbanding dengan kes 1mW/°C, ia sekarang 1.9 kali (√3.5 kali).

3.9 Nilai rintangan beban sifar
Nilai rintangan diukur pada arus (voltan) di mana pemanasan sendiri boleh diabaikan. Sebagai standard, adalah disyorkan untuk menggunakan arus operasi maksimum.

Pelarasan nilai R dan perubahan ciri keluaran

Rajah 9: Kaedah pengukuran nilai rintangan Murata

4. Cara menggunakan
4.1 Gambar rajah litar
Voltan keluaran mungkin berbeza bergantung pada gambarajah pendawaian termistor NTC. Anda boleh mensimulasikannya di URL berikut di laman web rasmi Murata.

SimSurfing: Simulator Termistor NTC (murata.co.jp)
Rajah 10 Ciri-ciri keluaran pembumian perintang dan litar pembumian termistor
4.2 Pelarasan R1 (perintang pembahagi voltan), R2 (perintang selari), R3 (perintang siri)

Voltan keluaran mungkin berbeza mengikut rajah litar.
Rajah 11 Pelarasan nilai R dan perubahan ciri keluaran

4.3 Pengiraan ralat pengesanan menggunakan alat rasmi Murata

Pilih parameter berkaitan termistor NTC dan parameter berkaitan litar pembahagi voltan (voltan rujukan dan perintang pembahagi voltan, ketepatan rintangan), dan kemudian keluk ralat pengesanan suhu boleh dijana secara normal, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Rajah 12 Menjana keluk ralat pengesanan suhu menggunakan alat rasmi