Китайский изготовленный на заказ датчик NTC и кабель

Сенсорный зонд и кабель представляют собой упаковочную форму датчика., который является самым основным блоком датчика. Датчик упакован в разумную электронную схему и внешнюю структуру упаковки.. Он имеет несколько независимых функциональных компонентов, которые нам нужны.. Как и датчик, обычно делится на: Термисторный зонд NTC, Зонд PT100, Зонд PT1000, Зонд Дс18б20, датчик температуры воды, автомобильный датчик-зонд, Зонд RTD, датчик контроля температуры, датчик регулировки температуры, датчик датчика бытовой техники, и т. д..

Датчик-зонд DS18b20 с кабелем

Датчик контроля температуры с кабелем

Датчик температуры PT100 с кабелем

Структура датчика NTC, основанная на прогнозировании температуры, и метод ее измерения температуры., зонд включает в себя: несколько датчиков NTC; медный корпус; металлическая опорная конструкция, проволока и теплопроводник.
Шаг 1, среди m датчиков NTC, получить температуры T0, T1, …, Tn измеряется через равные промежутки времени через каждый датчик NTC., где n представляет серийный номер собранной температуры;
Шаг 2, рассчитать разницу температур vn=TnTn1, полученную в соседние моменты измерения температуры;
Шаг 3, вычислить параметр α=vn/vn1;
Шаг 4, рассчитать прогнозируемую температуру Tp=Tn1+vn/(1а) одного зонда;
Шаг 5, рассчитать измеренную температуру Tb. Настоящее изобретение может дополнительно уменьшить ошибку и имеет хорошую общую применимость..

Полный анализ термисторов!

🤔 Знаете ли вы, что такое термистор?? Это маленький эксперт в электронных схемах!

👍 Термисторы, простыми словами, представляют собой тип чувствительного элемента, который может регулировать значение своего сопротивления в зависимости от изменений температуры..

🔥Термистор с положительным температурным коэффициентом (ПТК), Когда температура повышается, значение его сопротивления значительно увеличится. Эта особенность делает его незаменимым в схемах автоматического управления.!

Датчик температуры воды с кабелем

Зонд для барбекю, датчик NTC для духовки с кабелем

Датчик NTC и кабель

❄️ Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (НТЦ) это наоборот, сопротивление уменьшается при повышении температуры. В бытовых приборах, часто используется для плавного пуска, схемы автоматического обнаружения и контроля.

💡 Теперь вы глубже разбираетесь в термисторах.! В электронном мире, это незаменимая роль!

1. Введение в НТЦ
Термистор NTC — это термистор, названный в честь аббревиатуры отрицательного температурного коэффициента.. Обычно, термин “термистор” относится к термисторам NTC. Его открыл Майкл Фарадей., который в то время изучал полупроводники сульфида серебра, в 1833, и коммерциализирован Сэмюэлем Рубеном в 1930-х годах.. NTC-термистор представляет собой оксидно-полупроводниковую керамику, состоящую из марганца. (Мин.), никель (В) и кобальт (Ко).
Это можно увидеть повсюду в нашей жизни.. В связи с тем, что сопротивление уменьшается с повышением температуры., он используется не только в качестве датчика температуры в термометрах и кондиционерах., или устройство контроля температуры в смартфонах, чайники и утюги, но также используется для контроля тока в оборудовании электропитания.. Недавно, по мере увеличения степени электрификации транспортных средств, термисторы все чаще используются в автомобильной продукции..

2. Принцип работы
В целом, сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Это происходит потому, что тепло усиливает вибрацию решетки., и средняя скорость движения свободных электронов соответственно уменьшается.

В отличие, доля свободных электронов и дырок в полупроводниках увеличивается за счет теплопроводности, и эта часть больше, чем доля той части, где скорость уменьшается, поэтому значение сопротивления уменьшается.

Кроме того, из-за существования запрещенной зоны в полупроводниках, при внешнем обогреве, Электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости и проводят электричество.. Другими словами, значение сопротивления уменьшается с увеличением температуры.

3. Основные характеристики
3.1 Температурные характеристики сопротивления (Характеристики Р-Т)
Значение сопротивления термистора NTC измеряется при токе с достаточно низким самонагревом. (тепло, выделяемое из-за приложенного тока). В качестве стандарта, рекомендуется использовать максимальный рабочий ток. И, значение сопротивления должно быть выражено в парах с температурой.
Характеристическая кривая описывается следующей формулой:

R0, Р1: значение сопротивления при температуре T0, T1

Т0, T1: абсолютная температура

Б: Б постоянен

Характеристики R-T термисторов NTC

Фигура 1: R-T характеристика термистора NTC

3.2 Б постоянен
Константа B — это единственное значение, которое характеризует термистор NTC.. Регулировка константы B всегда требует двух точек.. Константа B описывает наклон двух точек.
Если две точки различны, константа B также будет другой, поэтому, пожалуйста, обратите внимание при сравнении. (См. рисунок 2)

По горизонтальной оси — температурная характеристика 1-Т.

Фигура 2: Различные константы B, выбранные в 2 очки

Из этого, видно, что B — наклон зависимости lnR от. 1/Т-кривая:

Мурата использует 25°C и 50°C для определения константы B., написано как Б (25/50).

Как показано на рисунке 3, 1/Т (T - абсолютная температура) находится в логарифмической зависимости от значения сопротивления. Видно, что зависимость близка к прямой..

VI-I характеристики термисторов NTC

Фигура 3: Температурные характеристики с 1/T в качестве горизонтальной оси

3.3 Вольт-амперные характеристики (В-И характеристики)
Характеристики VI термисторов NTC показаны на рисунке. 4.

Константа тепловыделения на единицу элемента

Фигура 4: В-И характеристики термисторов NTC

В зоне слабого тока, напряжение омического контакта постепенно увеличивается по мере постепенного увеличения тока. Самонагрев, вызванный протеканием тока, не приводит к повышению температуры резистора за счет рассеивания тепла с поверхности термистора и других частей..
Однако, когда тепловыделение велико, температура самого терморезистора повышается, а значение сопротивления уменьшается. В такой области, пропорциональная связь между током и напряжением больше не сохраняется.

В целом, термисторы используются в местах, где самонагревание минимально возможно.. В качестве стандарта, рекомендуется поддерживать рабочий ток ниже максимального рабочего тока..

При использовании в зоне, превышающей пиковое напряжение, могут возникнуть термические реакции, такие как повторный нагрев и снижение сопротивления., вызывая покраснение или поломку термистора. Пожалуйста, избегайте использования его в этом диапазоне..

3.4 Температурный коэффициент сопротивления (а)
Скорость изменения термистора NTC на единицу температуры представляет собой температурный коэффициент., который рассчитывается по следующей формуле.

Пример: Когда температура близка к 50°C и константа B равна 3380K.
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/°С] = −3,2 [%/°С]
Поэтому, температурный коэффициент сопротивления следующий.

Термическая постоянная времени термистора NTC

α = − Б/Т² × 100 [%/°С]

3.5 Константа теплового рассеяния (д)
Когда температура окружающей среды равна T1, когда термистор потребляет мощность P (МВт) и его температура изменится до Т2, имеет место следующая формула.

П = д (Т2 − Т1)

δ — константа тепловой диссипации. (мВт/°С). Приведенная выше формула преобразуется следующим образом.

Снижение максимального напряжения NCU15

δ = Р/ (Т2 − Т1)

Константа теплового рассеяния δ относится к мощности, необходимой для повышения температуры на 1°C в условиях самонагрева..

Константа тепловой диссипации δ определяется балансом между “самонагрев из-за энергопотребления” и “рассеивание тепла”, и поэтому значительно варьируется в зависимости от условий эксплуатации термистора..

Максимальный рабочий ток (ИОП), максимальное рабочее напряжение (Воп)

Мурата определил понятие “постоянная тепловыделения на единицу элемента”.

3.6 Термическая постоянная времени (т)

Когда температура термистора, поддерживаемая при температуре T0, внезапно меняется на температуру окружающей среды T1., время, необходимое для достижения заданной температуры T1, называется тепловой постоянной времени. (т). Обычно, это значение относится к времени, необходимому для достижения 63.2% разницы температур между T0 и T1.

Метод измерения сопротивления Мураты

Когда термистор поддерживается при одной температуре (Т0) подвергается воздействию другой температуры (T1), температура меняется экспоненциально, и температура (Т) по истечении времени (т) выражается следующим образом.

Т = (Т1 − Т0) (1 − опыт (-т/т) ) + Т0

Возьмем t = τ,

Т = (Т1 − Т0) (1−1/е) + Т0

(Т − Т0)/(Т1 − Т0) ＝ 1 − 1/е ＝ 0.632

Вот почему τ указывается как время достижения 63.2% разницы температур.
Фигура 6: Термическая постоянная времени термистора NTC

3.7 Максимальное напряжение (Вмакс)

Максимальное напряжение, которое может быть непосредственно приложено к термистору. Когда приложенное напряжение превышает максимальное напряжение, производительность продукта ухудшится или даже будет разрушена.

Кроме того, температура компонента повышается из-за саморазогрева. Необходимо обратить внимание, чтобы температура компонента не превышала диапазон рабочих температур..

Выходные характеристики цепей с заземленной резистором и термистором

Фигура 7: Снижение максимального напряжения для типа NCU15

3.8 Максимальный рабочий ток (ИОП), максимальное рабочее напряжение (Воп)
Мурата определяет максимальный рабочий ток и максимальное рабочее напряжение как ток и напряжение, при которых самонагрев составляет 0,1 ℃ при применении.. Ссылаясь на это значение, термисторы могут обеспечить более точное измерение температуры.

Поэтому, применение тока/напряжения, превышающего максимальный рабочий ток/напряжение, не приводит к ухудшению характеристик термистора.. Однако, Обратите внимание, что самонагрев компонента приведет к ошибкам обнаружения..

Как Мурата рассчитывает максимальный рабочий ток

При расчете максимального рабочего тока, постоянная теплового рассеяния (1мВт/°С) определяется единицей измерения, требуется компонент. Константа тепловыделения указывает на степень рассеивания тепла., но состояние тепловыделения сильно варьируется в зависимости от рабочей среды.
Рабочая среда включает в себя материал, толщина, структура, размер зоны пайки, контакт с горячей пластиной, упаковка из смолы, и т. д.. субстрата. Использование определения компонента агрегата исключает факторы воздействия окружающей среды..
По опыту, Константа теплового рассеяния при фактическом использовании составляет около 3 к 4 раз больше, чем у единичного компонента. Предполагая, что фактическая константа теплового рассеяния равна 3.5 раз, максимальный рабочий ток показан синей кривой на рисунке.. По сравнению со случаем 1 мВт/°C, это сейчас 1.9 раз (√3,5 раза).

3.9 Значение сопротивления нулевой нагрузки
Значение сопротивления, измеренное при токе (Напряжение) где самонагревание незначительно. В качестве стандарта, рекомендуется использовать максимальный рабочий ток.

Регулировка значения R и изменение выходных характеристик

Фигура 9: Метод измерения сопротивления Мураты

4. Как использовать
4.1 Принципиальная схема
Выходное напряжение может варьироваться в зависимости от схемы подключения термистора NTC.. Вы можете смоделировать это по следующему URL-адресу на официальном сайте Мураты..

СимСерфинг: Симулятор термистора NTC (murata.co.jp)
Фигура 10 Выходные характеристики цепей резисторного заземления и термисторного заземления
4.2 Регулировка R1 (резистор делителя напряжения), Р2 (параллельный резистор), Р3 (последовательный резистор)

Выходное напряжение может варьироваться в зависимости от принципиальной схемы..
Фигура 11 Регулировка значения R и изменение выходных характеристик

4.3 Расчет погрешности обнаружения с помощью официального инструмента Мураты

Выберите соответствующие параметры термистора NTC и соответствующие параметры схемы делителя напряжения. (опорное напряжение и резистор делителя напряжения, точность сопротивления), и тогда кривая ошибки определения температуры может быть сгенерирована нормально, Как показано на рисунке ниже:
Фигура 12 Создание кривой погрешности определения температуры с использованием официальных инструментов