Niestandardowa sonda i kabel czujnika NTC w Chinach

Sonda i kabel czujnika to forma opakowania czujnika, która jest najbardziej podstawową jednostką czujnika. Czujnik jest pakowany przez rozsądny obwód elektroniczny i zewnętrzną strukturę opakowań. Ma pewne niezależne elementy funkcjonalne, których potrzebujemy. Podobnie jak czujnik, zwykle dzieli się na: Sonda termistorowa NTC, Sonda PT100, Sonda PT1000, Sonda ds18b20, sonda temperatury wody, sonda czujnika samochodowego, Sonda RTD, sonda kontroli temperatury, sonda do regulacji temperatury, sonda czujnika urządzenia gospodarstwa domowego, itp.

Sonda czujnika DS18B20 z kablem

Sonda kontroli temperatury z kablem

Sonda czujnika temperatury PT100 z kablem

Struktura sondy NTC oparta na prognozowaniu temperatury i metodzie pomiaru temperatury, Sonda obejmuje: Wiele sond NTC; miedziana skorupa; Struktura wspornika metalu, przewodnik drutu i ciepła.
Krok 1, Wśród sond M NTC, Uzyskaj temperatury T0, T1, …, Tn mierzone w równych odstępach czasu przez każdą sondę NTC, gdzie n reprezentuje liczbę seryjną zebranej temperatury;
Krok 2, Oblicz różnicę temperatur VN = TNTN1 zebrana w sąsiednich czasach pomiaru temperatury;
Krok 3, Oblicz parametr α = VN/VN1;
Krok 4, Oblicz przewidywaną temperaturę TP = TN1+VN/(1A) jednej sondy;
Krok 5, Obliczyć zmierzoną temperaturę TB. Niniejszy wynalazek może jeszcze bardziej zmniejszyć błąd i ma dobre ogólne zastosowanie.

Pełna analiza termistorów!

🤔 Czy wiesz, czym jest termistor? To mały ekspert w dziedzinie obwodów elektronicznych!

👍 Termistory, w prostych kategoriach, są rodzajem wrażliwego elementu, który może dostosować wartość rezystancji zgodnie ze zmianami temperatury.

🔥 Uprawy termistor współczesnego temperatury (PTC), gdy temperatura wzrasta, Jego wartość odporności znacznie wzrośnie. Ta funkcja sprawia, że świeci w automatycznych obwodach sterowania!

Sonda czujnika temperatury wody z kablem

Sonda do grillowania, czujnik NTC piekarnika z kablem

Sonda czujnika NTC i kabel

❄️ Ujemny termistor współczesnego temperatury (NTC) jest odwrotnie, wraz ze spadkiem oporu, gdy temperatura rośnie. W urządzeniach gospodarstw domowych, jest często używany do miękkiego startu, automatyczne obwody wykrywania i sterowania.

💡 Teraz masz głębsze zrozumienie termistorów! W świecie elektronicznym, jest to niezbędna rola!

1. Wprowadzenie do NTC
NTC Thermistor to termistor nazwany po akronimie ujemnego współczynnika temperatury. Zazwyczaj, termin “termistor” odnosi się do termistorów NTC. Został odkryty przez Michaela Faradaya, który wówczas studiował półprzewodniki siarczku srebra, W 1833, i komercjalizowane przez Samuela Reubena w latach 30. XX wieku. NTC Thermistor to ceramika półprzewodnika tlenku złożona z manganu (Mn), nikiel (W) i kobalt (Współ).
Można to zobaczyć wszędzie w naszym życiu. Ze względu na charakterystykę, że oporność maleje wraz ze wzrostem temperatury, Jest używany nie tylko jako urządzenie wykrywające temperaturę w termometrach i klimatyzatach, lub urządzenie kontroli temperatury w smartfonach, czajniki i żelazo, ale również używane do kontroli prądu w urządzeniach zasilających. Ostatnio, Wraz ze wzrostem stopnia elektryfikacji pojazdu, Termistory są coraz częściej stosowane w produktach motoryzacyjnych.

2. Zasada pracy
Ogólnie, Opór metali wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Wynika to z faktu, że ciepło nasila wibracje sieci, a średnia prędkość ruchomej wolnych elektronów zmniejsza się odpowiednio.

W przeciwieństwie do tego, Rośnie odsetek wolnych elektronów i otworów w półprzewodnikach z powodu przewodnictwa cieplnego, i ta część jest większa niż odsetek części, w której prędkość maleje, Tak więc wartość oporu zmniejsza się.

Ponadto, Z powodu istnienia luki pasma w półprzewodnikach, po ogrzewaniu zewnętrznie, Elektrony w paśmie walencyjnym przenoszą się do pasma przewodnictwa i prowadzić energię elektryczną. Innymi słowy, Wartość oporności maleje wraz ze wzrostem temperatury.

3. Podstawowe cechy
3.1 Charakterystyka oporności temperatury (Charakterystyka R-T)
Wartość rezystancyjna termistora NTC jest mierzona w prądzie z wystarczająco niskim samongalowaniem (ciepło wygenerowane z powodu przyłożonego prądu). Jako standard, Zaleca się użycie maksymalnego prądu roboczego. I, Wartość oporu należy wyrażać w parach z temperaturą.
Charakterystyczna krzywa jest opisana przez następujący wzór:

R0, R1: Wartość oporu w temperaturze T0, T1

T0, T1: temperatura bezwzględna

B: B stała

Charakterystyka R-T termistorów NTC

Postać 1: R-T charakterystyka termistora NTC

3.2 B stała
Stała B jest pojedynczą wartością, która charakteryzuje termistor NTC. Dostosowanie stały B zawsze wymaga dwóch punktów. Stała B opisuje nachylenie dwóch punktów.
Jeśli dwa punkty są różne, stała B będzie również inna, Więc proszę zwrócić uwagę na porównanie. (Patrz rysunek 2)

Oś pozioma jest charakterystyką temperatury 1-T

Postać 2: Różne stałe B wybrane na 2 zwrotnica

Z tego, Można zauważyć, że B jest nachyleniem LNR vs. 1/T krzywa:

Murata używa 25 ° C i 50 ° C do zdefiniowania stałej B, napisane jako b (25/50).

Jak pokazano na rysunku 3, 1/T (T jest temperaturą absolutną) jest w logarytmicznej proporcji do wartości oporności. Można zauważyć, że związek jest blisko linii prostej.

V-I Charakterystyka termistorów NTC

Postać 3: Charakterystyka temperatury z 1/t jako osą poziomą

3.3 Charakterystyka Volt-Ampere (Charakterystyka V-I)
Charakterystyka V-I termistorów NTC pokazano na rysunku 4.

Stała rozpraszania termicznego na jednostkę elementu

Postać 4: V-I Charakterystyka termistorów NTC

W okolicy z niskim prądem, Napięcie kontaktu omowego stopniowo rośnie wraz ze stopniowym wzrostem prądu. Samoczekiwanie spowodowane przepływem prądu nie powoduje wzrostu temperatury rezystora poprzez rozpraszanie ciepła z powierzchni termistora i innych części.
Jednakże, Kiedy wytwarzanie ciepła jest duże, Temperatura samego termistora wzrasta, a wartość oporu zmniejsza się. W takim obszarze, proporcjonalny związek między prądem a napięciem już nie jest.

Ogólnie, Termistory są używane w obszarze, w którym samoleczenie jest tak niskie, jak to możliwe. Jako standard, it is recommended that the operating current be kept below the maximum operating current.

If used in an area exceeding the voltage peak, thermal runaway reactions such as repeated heating and reduced resistance may occur, causing the thermistor to turn red or break. Please avoid using it in this range.

3.4 Temperature coefficient of resistance (A)
The rate of change of the NTC thermistor per unit temperature is the temperature coefficient, which is calculated by the following formula.

Przykład: When the temperature is close to 50°C and the B constant is 3380K
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/°C] = −3.2 [%/°C]
Dlatego, the temperature coefficient of resistance is as follows.

Thermal Time Constant of NTC Thermistor

α = − B/T² × 100 [%/°C]

3.5 Thermal dissipation constant (δ)
When the ambient temperature is T1, Kiedy termistor zużywa moc p (mw) i jego temperatura zmienia się w T2, Zatrzymuje się następujący formuła.

P = d (T2 - T1)

δ jest stałą rozpraszania termicznego (MW/° C.). Powyższy formuła jest przekształcana w następujący sposób.

Maksymalne napięcie NCU15

D = p/ (T2 - T1)

Stała rozpraszania termicznego δ odnosi się do mocy wymaganej do zwiększenia temperatury o 1 ° C w warunkach samongalowania.

Stała rozpraszania termicznego δ jest określana przez równowagę między “Ze względu na zużycie energii” I “Rozpraszanie ciepła”, i dlatego różni się znacznie w zależności od środowiska operacyjnego termistora.

Maksymalny prąd roboczy (IOP), maksymalne napięcie robocze (GTC)

Murata zdefiniował pojęcie “stała rozpraszania termicznego na jednostkę elementu”.

3.6 Stała czasowa termiczna (T)

Kiedy termistor utrzymywał się w temperaturze T0, nagle zmienia się na temperaturę otoczenia T1, Czas potrzebny na zmianę temperatury docelowej T1 nazywa się stałą czasową termiczną (T). Zazwyczaj, Ta wartość odnosi się do czasu wymaganego do osiągnięcia 63.2% różnicy temperatury między T0 i T1.

Metoda pomiaru wartości oporności Muraty

Kiedy termistor utrzymywał się w jednej temperaturze (T0) jest narażony na inną temperaturę (T1), temperatura zmienia się wykładniczo, i temperatura (T) Po upadku czasu (T) wyraża się następująco.

T = (T1 - T0) (1 - exp (−t/t) ) + T0

Weź t = τ,

T = (T1 - T0) (1−1/e) + T0

(T - T0)/(T1 - T0) ＝ 1 - 1/e ＝ 0.632

Dlatego τ jest określany jako czas do osiągnięcia 63.2% różnicy temperatury.
Postać 6: Termiczna stała czasowa termistora NTC

3.7 Maksymalne napięcie (Vmax)

Maksymalne napięcie, które można bezpośrednio zastosować do termistora. Gdy zastosowane napięcie przekracza maksymalne napięcie, Wydajność produktu ulegnie pogorszeniu lub nawet zniszczonym.

Ponadto, Temperatura komponentu wzrasta z powodu samongalowania. Należy zwrócić uwagę, że temperatura komponentu nie przekracza zakresu temperatur roboczych.

Charakterystyka wyjściowa obwodów uziemionych rezystorem i termistor

Postać 7: Maksymalne napięcie odszkodowanie dla typu NCU15

3.8 Maksymalny prąd roboczy (IOP), maksymalne napięcie robocze (GTC)
Murata określa maksymalny prąd roboczy i maksymalne napięcie robocze jako prąd i napięcie, przy którym samoleczenie wynosi 0,1 ℃. W odniesieniu do tej wartości, Termistory mogą osiągnąć dokładniejszy pomiar temperatury.

Dlatego, Zastosowanie prądu/napięcia przekraczające maksymalny prąd roboczy/napięcie nie powoduje degradacji wydajności termistorowej. Jednakże, Należy pamiętać, że samoleczenie komponentu spowoduje błędy wykrywania.

Jak Murata oblicza maksymalny prąd roboczy

Podczas obliczania maksymalnego prądu roboczego, stała rozpraszania termicznego (1MW/° C.) Wymagane jest zdefiniowane przez komponent jednostki. Stała rozpraszania termicznego wskazuje stopień rozpraszania ciepła, Ale stan rozpraszania ciepła jest znacznie różny w zależności od środowiska pracy.
Środowisko pracy obejmuje materiał, grubość, struktura, Rozmiar obszaru lutowania, kontakt z płytą gorącej, Opakowanie żywicy, itp. podłoża. Zastosowanie definicji komponentu jednostkowego eliminuje czynniki zakłócenia środowiska.
Według doświadczenia, Występuje stała rozpraszania termicznego w rzeczywistym użyciu 3 Do 4 razy komponent jednostki. Zakładając, że faktyczna stała rozpraszania termicznego jest 3.5 czasy, Maksymalny prąd roboczy jest pokazany na niebieskiej krzywej na rysunku. W porównaniu z przypadkiem 1 MW/° C, teraz jest 1.9 czasy (√3,5 razy).

3.9 Zerowa wartość odporności na obciążenie
Wartość rezystancji mierzona przy prądu (woltaż) gdzie samoleczenie jest znikome. Jako standard, Zaleca się użycie maksymalnego prądu roboczego.

Dostosowanie wartości R i zmiana charakterystyk wyjściowych

Postać 9: Metoda pomiaru wartości oporności Muraty

4. Jak używać
4.1 Schemat obwodu
Napięcie wyjściowe może się różnić w zależności od schematu okablowania termistorowego NTC. Możesz to symulować na następnym adresie URL na oficjalnej stronie Murata.

Simsurfing: NTC Thermistor Simulator (murata.co.jp)
Postać 10 Charakterystyka wyjściowa obwodów uziemienia rezystora i termistoru
4.2 Dostosowanie R1 (rezystor podziału napięcia), R2 (równoległy rezystor), R3 (Seria Resistor)

Napięcie wyjściowe może się różnić w zależności od schematu obwodu.
Postać 11 Dostosowanie wartości R i zmiana charakterystyk wyjściowych

4.3 Obliczanie błędu wykrywania za pomocą oficjalnego narzędzia Muraty

Wybierz odpowiednie parametry termistora NTC i odpowiednie parametry obwodu podziału napięcia (Napięcie odniesienia i rezystor podziału napięcia, Dokładność oporu), a następnie krzywą błędu wykrywania temperatury można wygenerować normalnie, Jak pokazano na poniższym rysunku:
Postać 12 Generowanie krzywej błędu wykrywania temperatury za pomocą oficjalnych narzędzi