โพรบและสายเคเบิลเซ็นเซอร์ NTC แบบกำหนดเองของจีน

โพรบเซ็นเซอร์และสายเคเบิลเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ของเซ็นเซอร์, ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของเซ็นเซอร์. เซ็นเซอร์ถูกบรรจุผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เหมาะสมและโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ภายนอก. มีองค์ประกอบการทำงานอิสระบางอย่างที่เราต้องการ. เหมือนเซ็นเซอร์เลย, มักจะแบ่งออกเป็น: โพรบเทอร์มิสเตอร์ NTC, โพรบ PT100, โพรบ PT1000, โพรบ Ds18b20, หัววัดอุณหภูมิน้ำ, หัววัดเซ็นเซอร์ยานยนต์, การสอบสวน RTD, หัววัดอุณหภูมิ, หัววัดปรับอุณหภูมิ, หัววัดเซ็นเซอร์เครื่องใช้ในบ้าน, ฯลฯ.

โพรบเซ็นเซอร์ DS18B20 พร้อมสายเคเบิล

โพรบควบคุมอุณหภูมิด้วยสายเคเบิล

โพรบเซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 พร้อมสายเคเบิล

โครงสร้างโพรบ NTC ขึ้นอยู่กับการทำนายอุณหภูมิและวิธีการวัดอุณหภูมิ, โพรบรวมถึง: โพรบ NTC หลายตัว; เปลือกทองแดง; โครงสร้างรองรับโลหะ, สายไฟและความร้อน.
ขั้นตอน 1, ในบรรดาโพรบ M NTC, รับอุณหภูมิ T0, T1, …, TN วัดตามช่วงเวลาเท่ากันผ่านแต่ละโพรบ NTC, โดยที่ n หมายถึงหมายเลขซีเรียลของอุณหภูมิที่รวบรวม;
ขั้นตอน 2, คำนวณความแตกต่างของอุณหภูมิ vn = tntn1 ที่รวบรวมที่เวลาการวัดอุณหภูมิที่อยู่ติดกัน;
ขั้นตอน 3, คำนวณพารามิเตอร์α = VN/VN1;
ขั้นตอน 4, คำนวณอุณหภูมิที่คาดการณ์ไว้ TP = TN1+VN/(1อัน) ของโพรบเดี่ยว;
ขั้นตอน 5, คำนวณวัณโรคอุณหภูมิที่วัดได้. การประดิษฐ์ในปัจจุบันสามารถลดข้อผิดพลาดเพิ่มเติมและมีการบังคับใช้ทั่วไปที่ดี.

การวิเคราะห์เทอร์มิสเตอร์เต็มรูปแบบ!

🤔คุณรู้หรือไม่ว่าเทอร์มิสเตอร์คืออะไร? เป็นผู้เชี่ยวชาญเล็กน้อยในวงจรอิเล็กทรอนิกส์!

👍เทอร์มิสเตอร์, ในแง่ง่าย, เป็นประเภทขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนที่สามารถปรับค่าความต้านทานตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ.

thermistor ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (พีทีซี), เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น, มูลค่าความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ. คุณสมบัตินี้ทำให้มันเปล่งประกายในวงจรควบคุมอัตโนมัติ!

โพรบเซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำด้วยสายเคเบิล

เตาย่างบาร์บีคิวเซ็นเซอร์ NTC พร้อมสายเคเบิล

หัววัดและสายเคเบิลเซ็นเซอร์ NTC

thermistor ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (กทช) เป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม, เมื่อความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น. ในเครื่องใช้ในครัวเรือน, มันมักจะใช้สำหรับการเริ่มต้นอ่อน, การตรวจจับและควบคุมอัตโนมัติ.

💡ตอนนี้คุณมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับเทอร์มิสเตอร์! ในโลกอิเล็กทรอนิกส์, มันเป็นบทบาทที่ขาดไม่ได้!

1. รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ NTC
NTC Thermistor เป็นเทอร์มิสเตอร์ที่ตั้งชื่อตามตัวย่อของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ. โดยปกติ, คำว่า “เทอร์มิสเตอร์” หมายถึงเทอร์มิสเตอร์ NTC. มันถูกค้นพบโดย Michael Faraday, ใครกำลังศึกษาเซมิคอนดักเตอร์เงินซัลไฟด์ในเวลานั้น, ใน 1833, และการค้าโดยซามูเอลรูเบนในช่วงทศวรรษที่ 1930. NTC Thermistor เป็นเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์ออกไซด์ประกอบด้วยแมงกานีส (MN), นิกเกิล (ใน) และโคบอลต์ (ร่วม).
สามารถมองเห็นได้ทุกที่ในชีวิตของเรา. เนื่องจากลักษณะที่ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น, ไม่เพียง แต่ใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิในเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องปรับอากาศ, หรืออุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิในสมาร์ทโฟน, กาต้มน้ำและเตารีด, แต่ยังใช้สำหรับการควบคุมปัจจุบันในอุปกรณ์แหล่งจ่ายไฟ. ล่าสุด, เมื่อระดับการใช้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น, เทอร์มิสเตอร์มีการใช้งานมากขึ้นในผลิตภัณฑ์ยานยนต์.

2. หลักการทำงาน
โดยทั่วไป, ความต้านทานของโลหะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น. นี่เป็นเพราะความร้อนทวีความรุนแรงมากขึ้นการสั่นสะเทือนของตาข่าย, และความเร็วในการเคลื่อนที่โดยเฉลี่ยของอิเล็กตรอนอิสระจะลดลงตามลำดับ.

ในทางตรงกันข้าม, สัดส่วนของอิเล็กตรอนและรูฟรีในเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้นเนื่องจากการนำความร้อน, และส่วนนี้มากกว่าสัดส่วนของชิ้นส่วนที่ความเร็วลดลง, ดังนั้นค่าความต้านทานจึงลดลง.

นอกจากนี้, เนื่องจากการดำรงอยู่ของช่องว่างของวงดนตรีในเซมิคอนดักเตอร์, เมื่อร้อนจากภายนอก, อิเล็กตรอนในแถบวาเลนซ์ย้ายไปยังวงนำและดำเนินการไฟฟ้า. กล่าวอีกนัยหนึ่ง, ค่าความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น.

3. ลักษณะพื้นฐาน
3.1 ลักษณะความต้านทานอุณหภูมิ (ลักษณะ R-T)
ค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC ถูกวัดที่กระแสที่มีความร้อนต่ำเพียงพอ (ความร้อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ใช้). เป็นมาตรฐาน, ขอแนะนำให้ใช้กระแสการทำงานสูงสุด. และ, ค่าความต้านทานจะต้องแสดงเป็นคู่กับอุณหภูมิ.
เส้นโค้งลักษณะอธิบายโดยสูตรต่อไปนี้:

R0, R1: ค่าความต้านทานที่อุณหภูมิ t0, T1

T0, T1: อุณหภูมิสัมบูรณ์

บี: B ค่าคงที่

ลักษณะ R-T ของเทอร์มิสเตอร์ NTC

รูป 1: ลักษณะ R-T ของเทอร์มิสเตอร์ NTC

3.2 B ค่าคงที่
ค่าคงที่ B เป็นค่าเดียวที่แสดงถึงเทอร์มิสเตอร์ NTC. การปรับค่าคงที่ B ต้องใช้สองจุดเสมอ. ค่าคงที่ B อธิบายความชันของสองจุด.
หากทั้งสองจุดแตกต่างกัน, ค่าคงที่ B จะแตกต่างกัน, ดังนั้นโปรดให้ความสนใจเมื่อเปรียบเทียบ. (ดูรูป 2)

แกนแนวนอนเป็นลักษณะอุณหภูมิของ 1-t

รูป 2: ค่าคงที่ B ที่แตกต่างกันเลือกที่ 2 คะแนน

จากนี้, จะเห็นได้ว่า B คือความชันของ LNR vs. 1/T โค้ง:

Murata ใช้ 25 ° C และ 50 ° C เพื่อกำหนดค่าคงที่ B, เขียนเป็น b (25/50).

ดังแสดงในรูป 3, 1/ต (t คืออุณหภูมิสัมบูรณ์) อยู่ในสัดส่วนลอการิทึมกับค่าความต้านทาน. จะเห็นได้ว่าความสัมพันธ์อยู่ใกล้กับเส้นตรง.

ลักษณะ V-I ของเทอร์มิสเตอร์ NTC

รูป 3: ลักษณะอุณหภูมิที่มี 1/t เป็นแกนแนวนอน

3.3 ลักษณะโวลต์แอมป์ (ลักษณะ V-I)
ลักษณะ V-I ของเทอร์มิสเตอร์ NTC แสดงในรูป 4.

ค่าคงที่การกระจายความร้อนต่อองค์ประกอบหน่วย

รูป 4: ลักษณะ V-I ของเทอร์มิสเตอร์ NTC

ในพื้นที่ที่มีกระแสต่ำ, แรงดันไฟฟ้าของการสัมผัสโอห์มิกค่อยๆเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ. ความร้อนตัวเองที่เกิดจากการไหลของกระแสไม่ได้ทำให้อุณหภูมิของตัวต้านทานเพิ่มขึ้นโดยการกระจายความร้อนจากพื้นผิวของเทอร์มิสเตอร์และส่วนอื่น ๆ.
อย่างไรก็ตาม, เมื่อการสร้างความร้อนมีขนาดใหญ่, อุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์เพิ่มขึ้นและค่าความต้านทานลดลง. ในพื้นที่ดังกล่าว, ความสัมพันธ์ที่เป็นสัดส่วนระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าจะไม่ถืออีกต่อไป.

โดยทั่วไป, เทอร์มิสเตอร์ถูกใช้ในพื้นที่ที่การให้ความร้อนด้วยตนเองต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้. เป็นมาตรฐาน, ขอแนะนำว่ากระแสการดำเนินงานจะถูกเก็บไว้ต่ำกว่ากระแสการทำงานสูงสุด.

หากใช้ในพื้นที่เกินจุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้า, ปฏิกิริยาการหลบหนีความร้อนเช่นการให้ความร้อนซ้ำ ๆ และความต้านทานที่ลดลงอาจเกิดขึ้นได้, ทำให้เทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนเป็นสีแดงหรือแตก. โปรดหลีกเลี่ยงการใช้ในช่วงนี้.

3.4 ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (อัน)
อัตราการเปลี่ยนแปลงของเทอร์มิสเตอร์ NTC ต่ออุณหภูมิหน่วยคือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ, ซึ่งคำนวณโดยสูตรต่อไปนี้.

ตัวอย่าง: เมื่ออุณหภูมิใกล้ถึง 50 ° C และค่าคงที่ B คือ 3380K
a = −3380/(273.15 + 50)²× 100 [%/องศาเซลเซียส] = −3.2 [%/องศาเซลเซียส]
ดังนั้น, ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานมีดังนี้.

ค่าคงที่เวลาความร้อนของเทอร์มิสเตอร์ NTC

a = - b/t²× 100 [%/องศาเซลเซียส]

3.5 ค่าคงที่การกระจายความร้อน (d)
เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมคือ T1, เมื่อเทอร์มิสเตอร์ใช้พลังงาน P (MW) และอุณหภูมิเปลี่ยนเป็น T2, สูตรต่อไปนี้มี.

P = D (T2 - T1)

Δเป็นค่าคงที่การกระจายความร้อน (MW/° C). สูตรข้างต้นถูกเปลี่ยนเป็นดังนี้.

NCU15 แรงดันไฟฟ้าสูงสุด derating

d = p/ (T2 - T1)

ค่าคงที่การกระจายความร้อนΔหมายถึงพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิ 1 ° C ภายใต้สภาวะความร้อนด้วยตนเอง.

ค่าคงที่การกระจายความร้อนΔถูกกำหนดโดยความสมดุลระหว่าง “ความร้อนด้วยตนเองเนื่องจากการใช้พลังงาน” และ “การกระจายความร้อน”, และดังนั้นจึงแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการทำงานของเทอร์มิสเตอร์.

กระแสไฟฟ้าสูงสุด (IOP), แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (GTC)

Murata กำหนดแนวคิดของ “ค่าคงที่การกระจายความร้อนต่อองค์ประกอบหน่วย”.

3.6 ค่าคงที่เวลาความร้อน (T)

เมื่อเทอร์มิสเตอร์เก็บรักษาที่อุณหภูมิ T0 จะเปลี่ยนเป็นอุณหภูมิโดยรอบ T1 ทันที, เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนไปใช้อุณหภูมิเป้าหมาย T1 เรียกว่าค่าคงที่เวลาความร้อน (T). โดยปกติ, ค่านี้หมายถึงเวลาที่ต้องใช้ในการเข้าถึง 63.2% ของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่าง T0 และ T1.

วิธีการวัดค่าความต้านทานของ Murata

เมื่อเทอร์มิสเตอร์เก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิเดียว (T0) สัมผัสกับอุณหภูมิอื่น (T1), อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงแบบทวีคูณ, และอุณหภูมิ (ต) หลังจากผ่านไปของเวลา (T) แสดงเป็นดังนี้.

t = (T1 - T0) (1 - exp (−t/t) ) + T0

ใช้ t = τ,

t = (T1 - T0) (1−1/e) + T0

(t - t0)/(T1 - T0) ＝ 1 - 1/e ＝ 0.632

นั่นคือเหตุผลที่ระบุτเป็นเวลาที่จะเข้าถึง 63.2% ของความแตกต่างของอุณหภูมิ.
รูป 6: ค่าคงที่เวลาความร้อนของเทอร์มิสเตอร์ NTC

3.7 แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Vmax)

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถนำไปใช้โดยตรงกับเทอร์มิสเตอร์. เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เกินแรงดันไฟฟ้าสูงสุด, ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์จะลดลงหรือถูกทำลาย.

นอกจากนี้, อุณหภูมิของส่วนประกอบเพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนด้วยตนเอง. จำเป็นต้องให้ความสนใจว่าอุณหภูมิของส่วนประกอบไม่เกินช่วงอุณหภูมิการทำงาน.

ลักษณะเอาท์พุทของวงจรตัวต้านทานและพื้นดิน

รูป 7: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับประเภท NCU15

3.8 กระแสไฟฟ้าสูงสุด (IOP), แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (GTC)
Murata กำหนดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการดำเนินงานและแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเป็นกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่การให้ความร้อนด้วยตนเองคือ 0.1 ℃เมื่อใช้. โดยอ้างอิงถึงค่านี้, เทอร์มิสเตอร์สามารถวัดอุณหภูมิที่แม่นยำยิ่งขึ้น.

ดังนั้น, การใช้กระแส/แรงดันไฟฟ้าเกินกระแสสูงสุดในการทำงาน/แรงดันไฟฟ้าจะไม่ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ลดลง. อย่างไรก็ตาม, โปรดทราบว่าการให้ความร้อนด้วยตนเองของส่วนประกอบจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการตรวจจับ.

Murata คำนวณกระแสไฟฟ้าสูงสุดอย่างไร

เมื่อคำนวณกระแสไฟฟ้าสูงสุด, ค่าคงที่การกระจายความร้อน (1MW/° C) กำหนดโดยองค์ประกอบหน่วยเป็นสิ่งจำเป็น. ค่าคงที่การกระจายความร้อนแสดงถึงระดับของการกระจายความร้อน, แต่สถานะการกระจายความร้อนแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการทำงาน.
สภาพแวดล้อมการทำงานรวมถึงวัสดุ, ความหนา, โครงสร้าง, ขนาดพื้นที่บัดกรี, หน้าสัมผัสจานร้อน, บรรจุภัณฑ์เรซิ่น, ฯลฯ. ของสารตั้งต้น. การใช้คำนิยามองค์ประกอบของหน่วยช่วยลดปัจจัยการรบกวนด้านสิ่งแวดล้อม.
จากประสบการณ์, ค่าคงที่การกระจายความร้อนในการใช้งานจริงเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 3 ถึง 4 เท่าของส่วนประกอบหน่วย. สมมติว่าค่าคงที่การกระจายความร้อนที่แท้จริงคือ 3.5 ครั้ง, กระแสไฟฟ้าสูงสุดจะแสดงในเส้นโค้งสีน้ำเงินในรูป. เมื่อเทียบกับกรณีของ 1MW/° C, ตอนนี้ 1.9 ครั้ง (√3.5ครั้ง).

3.9 ค่าความต้านทานโหลดเป็นศูนย์
ค่าความต้านทานที่วัดได้ที่กระแสไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ในกรณีที่การอุ่นตัวเองเล็กน้อย. เป็นมาตรฐาน, ขอแนะนำให้ใช้กระแสการทำงานสูงสุด.

การปรับค่า R และการเปลี่ยนแปลงลักษณะเอาต์พุต

รูป 9: วิธีการวัดค่าความต้านทานของ Murata

4. วิธีใช้
4.1 ไดอะแกรมวงจร
แรงดันเอาต์พุตอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับไดอะแกรมการเดินสายของ NTC Thermistor. คุณสามารถจำลองได้ที่ URL ต่อไปนี้บนเว็บไซต์ทางการ Murata.

การเล่นเดี่ยว: NTC Thermistor Simulator (murata.co.jp)
รูป 10 ลักษณะเอาท์พุทของสายดินตัวต้านทานและวงจรการลงดินเทอร์มิสเตอร์
4.2 การปรับ R1 (ตัวต้านทานตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า), R2 (ตัวต้านทานคู่ขนาน), R3 (ตัวต้านทานซีรีส์)

แรงดันเอาต์พุตอาจแตกต่างกันไปตามแผนภาพวงจร.
รูป 11 การปรับค่า R และการเปลี่ยนแปลงลักษณะเอาต์พุต

4.3 การคำนวณข้อผิดพลาดในการตรวจจับโดยใช้เครื่องมืออย่างเป็นทางการของ Murata

เลือกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของเทอร์มิสเตอร์ NTC และพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าอ้างอิงและตัวต้านทานตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า, ความแม่นยำในการต่อต้าน), จากนั้นเส้นโค้งข้อผิดพลาดของการตรวจจับอุณหภูมิสามารถสร้างได้ตามปกติ, ดังแสดงในรูปด้านล่าง:
รูป 12 การสร้างเส้นโค้งข้อผิดพลาดการตรวจจับอุณหภูมิโดยใช้เครื่องมืออย่างเป็นทางการ