Кина прилагођена НТЦ сензорска сонда и кабл

Сонда и кабл сензора су облик паковања сензора, који је најосновнија јединица сензора. Сензор је упакован кроз разумно електронско коло и спољну структуру паковања. Има неке независне функционалне компоненте које су нам потребне. Као сензор, обично се дели на: НТЦ термисторска сонда, ПТ100 сонда, ПТ1000 сонда, Дс18б20 сонда, сонда за температуру воде, аутомобилска сензорска сонда, РТДс сонда, сонда за контролу температуре, сонда за подешавање температуре, сензорска сонда кућних апарата, итд.

Дс18б20 сензорска сонда са каблом

Сонда за контролу температуре са каблом

Сонда температурног сензора ПТ100 са каблом

Структура НТЦ сонде заснована на предвиђању температуре и њеном методу мерења температуре, сонда укључује: више НТЦ сонди; бакарна шкољка; метална носећа конструкција, жица и топлотни проводник.
Корак 1, међу м НТЦ сонди, добити температуре Т0, Т1, …, Тн мерено у једнаким временским интервалима кроз сваку НТЦ сонду, где н представља редни број сакупљене температуре;
Корак 2, израчунати температурну разлику вн=ТнТн1 прикупљену у суседним временима мерења температуре;
Корак 3, израчунати параметар α=вн/вн1;
Корак 4, израчунати предвиђену температуру Тп=Тн1+вн/(1а) једне сонде;
Корак 5, израчунати измерену температуру Тб. Овај проналазак може даље да смањи грешку и има добру општу применљивост.

Потпуна анализа термистора!

🤔 Знате ли шта је термистор? То је мали стручњак за електронска кола!

👍 Термистори, једноставним речима, су тип осетљивог елемента који може да подеси своју вредност отпора према променама температуре.

🔥 Термистор позитивног температурног коефицијента (ПТЦ), када температура порасте, његова вредност отпора ће се значајно повећати. Ова карактеристика га чини сјајним у аутоматским контролним круговима!

Сонда сензора температуре воде са каблом

НТЦ сензор за пећницу за роштиљ са каблом

НТЦ сензорска сонда и кабл

❄ Термистор негативног температурног коефицијента (НТЦ) је супротно, при чему се отпор смањује када температура расте. У кућним апаратима, често се користи за меки старт, кола за аутоматску детекцију и контролу.

💡 Сада имате дубље разумевање термистора! У електронском свету, то је незаобилазна улога!

1. Увод у НТЦ
НТЦ термистор је термистор назван по акрониму Негативни температурни коефицијент. Обично, термин “термистор” односи се на НТЦ термисторе. Открио га је Мајкл Фарадеј, који је у то време проучавао сребро-сулфидне полупроводнике, ин 1833, и комерцијализован од стране Семјуела Рубена 1930-их. НТЦ термистор је оксидна полупроводничка керамика састављена од мангана (Мн), никла (Ин) и кобалта (Цо).
Може се видети свуда у нашим животима. Због карактеристике да отпор опада са порастом температуре, не користи се само као уређај за сензор температуре у термометрима и клима уређајима, или уређај за контролу температуре у паметним телефонима, котлови и пегле, али се користи и за контролу струје у опреми за напајање. Недавно, како се степен електрификације возила повећава, термистори се све више користе у аутомобилским производима.

2. Принцип рада
Опћенито, отпор метала расте са порастом температуре. То је зато што топлота појачава вибрације решетке, те се сходно томе смањује и просечна брзина кретања слободних електрона.

Насупрот томе, удео слободних електрона и рупа у полупроводницима се повећава због провођења топлоте, а овај део је већи од пропорције дела где брзина опада, па се вредност отпора смањује.

Додатно, због постојања појасног појаса у полупроводницима, када се загрева споља, електрони у валентном појасу прелазе у појас проводљивости и проводе електрицитет. Другим речима, вредност отпора опада са порастом температуре.

3. Основне карактеристике
3.1 Отпорно-температурне карактеристике (Р-Т карактеристике)
Вредност отпора НТЦ термистора се мери при струји са довољно малим самозагревањем (топлота настала услед примењене струје). Као стандард, препоручује се коришћење максималне радне струје. И, вредност отпора је потребно изразити у пару са температуром.
Карактеристична крива је описана следећом формулом:

Р0, Р1: вредност отпора на температури Т0, Т1

Т0, Т1: апсолутна температура

Б: Б константа

Р-Т карактеристике НТЦ термистора

Слика 1: Р-Т карактеристика НТЦ термистора

3.2 Б константа
Б константа је једна вредност која карактерише НТЦ термистор. Подешавање Б константе увек захтева две тачке. Константа Б описује нагиб две тачке.
Ако су две тачке различите, Б константа ће такође бити другачија, па обратите пажњу приликом поређења. (Види слику 2)

Хоризонтална оса је температурна карактеристика 1-Т

Слика 2: Различите Б константе изабране на 2 бодова

Од овога, може се видети да је Б нагиб лнР вс. 1/Т крива:

Мурата користи 25°Ц и 50°Ц да дефинише Б константу, написано као Б (25/50).

Као што је приказано на слици 3, 1/Т (Т је апсолутна температура) је у логаритамској пропорцији са вредношћу отпора. Види се да је однос близак праволинијском.

В-И карактеристике НТЦ термистора

Слика 3: Температурне карактеристике са 1/Т као хоризонталном осом

3.3 Волт-ампер карактеристике (В-И карактеристике)
В-И карактеристике НТЦ термистора су приказане на слици 4.

Константа топлотне дисипације по јединичном елементу

Слика 4: В-И карактеристике НТЦ термистора

У области са слабом струјом, напон омског контакта постепено расте како се струја постепено повећава. Самозагревање изазвано протоком струје не узрокује пораст температуре отпорника расипањем топлоте са површине термистора и других делова.
Међутим, када је производња топлоте велика, температура самог термистора расте и вредност отпора опада. У таквој области, пропорционални однос између струје и напона више не важи.

Опћенито, термистори се користе у областима где је самозагревање што је могуће ниже. Као стандард, препоручује се да се радна струја одржава испод максималне радне струје.

Ако се користи у области која прелази вршни напон, могу се јавити термичке реакције као што су поновљено загревање и смањени отпор, узрокујући да термистор поцрвени или се поквари. Избегавајте да га користите у овом опсегу.

3.4 Температурни коефицијент отпора (а)
Брзина промене НТЦ термистора по јединици температуре је температурни коефицијент, који се израчунава по следећој формули.

Пример: Када је температура близу 50°Ц и Б константа је 3380К
α = −3380/(273.15 + 50)² × 100 [%/° Ц] = −3.2 [%/° Ц]
Стога, температурни коефицијент отпора је следећи.

Термичка временска константа НТЦ термистора

α = − Б/Т² × 100 [%/° Ц]

3.5 Константа топлотне дисипације (д)
Када је температура околине Т1, када термистор троши снагу П (мв) а температура му се мења на Т2, важи следећа формула.

П = д (Т2 − Т1)

δ је константа топлотне дисипације (мВ/°Ц). Горња формула се трансформише на следећи начин.

НЦУ15 максимално смањење напона

δ = П/ (Т2 − Т1)

Константа топлотне дисипације δ се односи на снагу потребну за повећање температуре за 1°Ц у условима самозагревања.

Константа топлотне дисипације δ одређена је равнотежом између “самозагревања због потрошње струје” и “расипање топлоте”, и стога значајно варира у зависности од радног окружења термистора.

Максимална радна струја (Иоп), максимални радни напон (Воп)

Мурата је дефинисао појам “константа топлотне дисипације по јединичном елементу”.

3.6 Термичка временска константа (т)

Када се термистор који се одржава на температури Т0 изненада промени на температуру околине Т1, време које је потребно да се промени на циљну температуру Т1 назива се топлотна временска константа (т). Обично, ова вредност се односи на време потребно за достизање 63.2% температурне разлике између Т0 и Т1.

Метода мерења вредности Муратиног отпора

Када се термистор одржава на једној температури (Т0) је изложен другој температури (Т1), температура се експоненцијално мења, и температура (Т) по истеку времена (т) изражава се на следећи начин.

Т = (Т1 − Т0) (1 − екп (−т/т) ) + Т0

Узмимо т = τ,

Т = (Т1 − Т0) (1−1/е) + Т0

(Т − Т0)/(Т1 − Т0) ＝ 1 − 1/е ＝ 0.632

Због тога је τ одређено као време за достизање 63.2% од температурне разлике.
Слика 6: Термичка временска константа НТЦ термистора

3.7 Максимални напон (Вмак)

Максимални напон који се може директно применити на термистор. Када примењени напон пређе максимални напон, перформансе производа ће се погоршати или чак уништити.

Додатно, температура компоненте расте услед самозагревања. Неопходно је обратити пажњу да температура компоненте не прелази опсег радне температуре.

Излазне карактеристике кола са уземљењем отпорником и термистором

Слика 7: Смањење максималног напона за тип НЦУ15

3.8 Максимална радна струја (Иоп), максимални радни напон (Воп)
Мурата дефинише максималну радну струју и максимални радни напон као струју и напон при којима је самозагревање 0,1℃ када се примени. С обзиром на ову вредност, термистори могу постићи прецизније мерење температуре.

Стога, примена струје/напона који премашује максималну радну струју/напон не узрокује деградацију перформанси термистора. Међутим, имајте на уму да ће самозагревање компоненте изазвати грешке у детекцији.

Како Мурата израчунава максималну радну струју

Приликом израчунавања максималне радне струје, константа топлотне дисипације (1мВ/°Ц) потребно је дефинисано компонентом јединице. Константа топлотне дисипације указује на степен дисипације топлоте, али стање дисипације топлоте веома варира у зависности од радне средине.
Радно окружење укључује материјал, дебљина, структура, величина подручја лемљења, контакт вруће плоче, паковање од смоле, итд. подлоге. Коришћење дефиниције компоненте јединице елиминише факторе утицаја околине.
Према искуству, константа топлотне дисипације у стварној употреби је око 3 до 4 пута више од компоненте јединице. Под претпоставком да је стварна константа топлотне дисипације 3.5 пролаз, максимална радна струја је приказана плавом кривом на слици. У поређењу са случајем од 1мВ/°Ц, сада је 1.9 пролаз (√3,5 пута).

3.9 Вредност отпора нултог оптерећења
Вредност отпора мерена при струји (напон) где је самозагревање занемарљиво. Као стандард, препоручује се коришћење максималне радне струје.

Подешавање вредности Р и промена излазних карактеристика

Слика 9: Метода мерења вредности Муратиног отпора

4. Како користити
4.1 Дијаграм кола
Излазни напон може да варира у зависности од дијаграма ожичења НТЦ термистора. Можете га симулирати на следећем УРЛ-у на званичном сајту Мурате.

СимСурфинг: НТЦ симулатор термистора (мурата.цо.јп)
Слика 10 Излазне карактеристике кола за уземљење отпорника и уземљења термистора
4.2 Подешавање Р1 (отпорник за делилац напона), Р2 (паралелни отпорник), Р3 (серијски отпорник)

Излазни напон може да варира у зависности од шеме кола.
Слика 11 Подешавање вредности Р и промена излазних карактеристика

4.3 Израчунавање грешке детекције помоћу Муратиног званичног алата

Изаберите релевантне параметре НТЦ термистора и релевантне параметре кола разделника напона (референтни напон и отпорник за дјелитељ напона, тачност отпора), и тада се крива грешке детекције температуре може нормално генерисати, као што је приказано на слици испод:
Слика 12 Генерисање криве грешке детекције температуре помоћу званичних алата