Thermistor temperatura sensor

Ano ang thermistor?

Ang thermistor ay isang thermometer na ang resistensya ay nakasalalay sa temperatura. Ang term ay isang kumbinasyon ng "thermal" at "paglaban". Ito ay binubuo ng mga metal oxide, pinindot upang makabuo ng isang butil, disc o cylindrical na hugis, pagkatapos ay naka-encapsulate sa isang hindi masusunog na materyal tulad ng epoxy o baso. Mayroong dalawang uri ng thermistors: negatibong temperatura coefficient (NTC) at positibong temperatura coefficient (PTC). Sa isang thermistor ng NTC, habang tumataas ang temperatura, bumababa ang paglaban. Sa kabaligtaran, kapag bumababa ang temperatura, tataas ang paglaban. Ang ganitong uri ng thermistor ay ang pinaka malawak na ginagamit.

Ang isang PTC thermistor ay gumagana nang kaunti sa iba. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang resistensya at kapag bumababa ang temperatura, bumababa ang resistensya. Karaniwan, nakakamit ng isang thermistor ang mataas na kawastuhan sa loob ng isang limitadong saklaw ng temperatura na halos 50 ° C sa paligid ng target na temperatura. Ang saklaw na ito ay nakasalalay sa pangunahing paglaban.

Ang mga simbolo ng thermistor ay:

Larawan 1: Simbolo ng Thermistor - Estados Unidos at Japan

Ang arrow sa tabi ng T ay nangangahulugan na ang paglaban ay variable depende sa temperatura. Ang direksyon ng arrow o bar ay hindi makabuluhan.

Ang mga thermistor ay madaling gamitin, hindi magastos, masungit, at tumutugon nang hulaan sa mga pagbabago sa temperatura. Habang hindi sila gumana nang maayos sa sobrang init o malamig na temperatura, sila ang sensor ng pagpipilian para sa mga application na sumusukat sa temperatura sa isang makitid na saklaw. Mainam ito kung kinakailangan ang napaka tumpak na temperatura.

Ang ilan sa mga pinaka karaniwang gamit para sa mga thermistor ay mga digital thermometers, pagsukat ng temperatura ng langis at coolant, mga gamit sa bahay tulad ng mga oven at refrigerator.

Magbasa pa

Paano "sinusukat" ng temperatura ng thermistor?

Sa katotohanan, ang isang thermistor ay hindi "nagbasa" ng anuman, ang paglaban ng isang thermistor ay nagbabago sa temperatura. Ang antas ng pagkakaiba-iba ng paglaban ay nakasalalay sa uri ng materyal na ginamit sa thermistor.

Hindi tulad ng iba pang mga sensor, ang mga thermistor ay hindi linya, na nangangahulugang ang mga puntos sa isang grap na kumakatawan sa ugnayan sa pagitan ng paglaban at temperatura ay hindi bubuo ng isang tuwid na linya. Ang pagtatayo ng thermistor ay tumutukoy sa lokasyon ng linya at ang ebolusyon nito. Ang isang karaniwang graph ng thermistor ay ganito:

Larawan 2: paglaban bilang isang pagpapaandar ng temperatura


Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng isang thermistor at iba pang mga sensor?

Bilang karagdagan sa mga thermistor, maraming iba pang mga uri ng mga sensor ng temperatura ang ginagamit. Ang pinaka-karaniwan ay ang mga detector ng temperatura ng paglaban (RTDs) at mga integrated circuit (ICs). Aling mga sensor ang pinakamahusay na gumagana para sa isang partikular na paggamit ay batay sa maraming mga kadahilanan. 

Saklaw ng Temperatura: Ang tinatayang pangkalahatang saklaw ng temperatura kung saan maaaring magamit ang isang uri ng sensor. Sa loob ng isang naibigay na saklaw ng temperatura, ang ilang mga sensor ay mas mahusay na gumaganap kaysa sa iba.

Gastos: Kamag-anak na gastos kapag ang mga sensor na ito ay inihambing sa bawat isa. Halimbawa, ang mga thermistor ay mura kung ihahambing sa mga RTD, sa bahagi dahil ang materyal na pinili para sa mga RTD ay platinum.

Sensitivity: Tinatayang oras na kinakailangan upang lumipat mula sa isang halaga ng temperatura patungo sa isa pa. Ito ang oras, sa mga segundo, kinakailangan para sa isang thermistor na maabot ang 63,2% ng pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng paunang pagbasa at ang huling.


Anong mga anyo ng thermistor ang magagamit?


Ang mga thermistor ay may iba't ibang mga form: disc, chip, bead, o rod, at maaaring mai-mount o maisama sa isang system. Maaari silang ma-encapsulate sa epoxy dagta, baso, lutong o pininturahan phenolic dagta. Ang pinakamahusay na hugis ay madalas na nakasalalay sa materyal na sinusubaybayan, tulad ng isang solid, likido, o gas.

Ang isang chip ng thermistor ay karaniwang naka-mount sa isang naka-print na circuit board. Maraming, maraming iba't ibang mga anyo ng mga thermistor.

Pumili ng isang hugis na nagbibigay-daan sa maximum na pakikipag-ugnay sa ibabaw ng aparato na ang temperatura ay sinusubaybayan. Anuman ang uri ng thermistor, ang koneksyon sa sinusubaybayan na aparato ay dapat gawin gamit ang isang i-paste na may mataas na kondaktibiti ng thermal o isang epoxy na pandikit. Sa pangkalahatan ay mahalaga na ang i-paste o kola na ito ay hindi nakagagawa ng electrically conductive.


Paano gumagana ang isang thermistor sa isang kinokontrol na system?

Pangunahing ginagamit ang thermistor upang masukat ang temperatura ng isang aparato. Sa isang sistemang kinokontrol ng temperatura, ang thermistor ay isang maliit ngunit mahalagang bahagi ng isang mas malaking system. Sinusubaybayan ng isang temperatura controller ang temperatura ng thermistor. Sinasabi nito sa isang radiator o palamigan kung kailan dapat i-on o i-off upang mapanatili ang temperatura ng sensor. Ang ulo ng sensor ay nakakabit sa plate na paglamig na dapat panatilihin ang isang tukoy na temperatura upang palamig ang aparato, at ang mga wire ay konektado sa temperatura controller. Ang temperatura controller ay nakakonekta din sa elektronikong aparato sa Peltier, na nagpapainit at nagpapalamig sa target na aparato. Ang heat sink ay nakakabit sa aparato ng Peltier effect upang mapadali ang pagwawaldas ng init.

Ang lokasyon ng thermistor sa system ay nakakaapekto sa parehong katatagan at kawastuhan ng control system. Para sa pinakamahusay na katatagan, ang thermistor ay dapat na mailagay hangga't maaari sa thermoelectric o resistive heater. Para sa pinakamahusay na kawastuhan, ang thermistor ay dapat na matatagpuan malapit sa aparato na nangangailangan ng kontrol sa temperatura. Sa isip, ang thermistor ay binuo sa aparato, ngunit maaari din itong mai-attach gamit ang heat conductive paste o pandikit. Kahit na ang isang aparato ay isinama, ang mga puwang ng hangin ay dapat na alisin sa pamamagitan ng thermal paste o pandikit.


Ano ang mga limitasyon sa itaas at mas mababang boltahe sa pag-input ng sensor ng temperatura?

Ang mga limitasyon sa boltahe ng sensor na ibinalik sa isang temperatura controller ay tinukoy ng gumawa. Sa isip, pumili ng isang thermistor at isang kumbinasyon ng kasalukuyang bias na gumagawa ng isang boltahe sa loob ng saklaw na pinapayagan ng temperatura controller.

Ang boltahe ay nauugnay sa paglaban (batas ni Ohm). Ginagamit ang equation na ito upang matukoy kung anong bias ang kinakailangan ngayon. Nakasaad sa batas ni Ohm na ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng konduktor sa pagitan ng dalawang puntos ay direktang proporsyonal sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos at iyon, para sa kasalukuyang bias na ito, nakasulat ito:

U = R x I

kung saan:

Ang U ay ang boltahe, sa Volts (V)

I BIAS ang kasalukuyang, sa Amps o Amps (A)

I BIAS nangangahulugan na ang kasalukuyang ay maayos

Ang R ay ang paglaban, sa Ohms (Ω)

Gumagawa ang controller ng isang kasalukuyang bias upang i-convert ang paglaban ng thermistor sa isang nasusukat na boltahe. Tatanggap lamang ang controller ng isang tiyak na saklaw ng boltahe. Halimbawa, kung ang saklaw ng controller ay 0-5V, ang boltahe ng thermistor ay hindi dapat mas mababa sa 0,25V upang ang mababang ingay na elektrikal ay hindi makagambala sa pagbabasa, at hindi mas mataas sa 5 V upang mabasa.

Ipagpalagay ang paggamit ng controller ATR121 at isang 10 kΩ thermistor (B25 / 85: 3435K), tulad ng mga sensor Universal NTC hindi tinatagusan ng tubig 10kOhm B3435 1500mm - Guilcor , at ang temperatura na dapat panatilihin ng aparato ay 20 ° C. Ayon sa datasheet, ang resistensya ay 10 Ω sa 000 ° C. Upang matukoy kung ang thermistor ay maaaring gumana sa controller, kailangan nating malaman ang magagamit na mga kasalukuyang polariseyent na alon . Gamit ang Batas ng Ohm upang malutas para sa I, alam namin ang mga sumusunod:

V / R = BIAS ko
0,25 / 10 = 000 µA ay ang mas mababang dulo ng saklaw
5,0 / 126700 = 500 µA ang pinakamataas

Oo, gagana ang thermistor na ito kung ang kasalukuyang bias ng controller ng temperatura ay maaaring maitakda sa pagitan ng 25 µA at 500 µA.

Kapag pumipili ng isang thermistor at kasalukuyang bias, pinakamahusay na pumili ng isang sensor na ang boltahe ay nasa gitna ng saklaw. Ang input ng feedback ng controller ay dapat na live, nagmula sa paglaban ng thermistor.

Ang pinaka-tumpak na modelo na ginamit upang baguhin ang paglaban ng mga thermistors sa temperatura ay tinatawag na equinasyong Steinhart-Hart.


Ano ang equation ng Steinhart-Hart?

Ang equination ng Steinhart-Hart ay isang modelo na binuo sa isang panahon kung saan ang mga computer ay hindi nasa lahat ng pook at karamihan sa mga kalkulasyon sa matematika ay ginawa gamit ang mga patakaran ng slide at iba pang mga tool sa matematika, tulad ng mga talahanayan ng transendental function. Ang equation ay binuo bilang isang simpleng pamamaraan upang mag-modelo ng temperatura ng thermistor nang madali at mas tumpak. Ang equinasyong Steinhart-Hart ay ang mga sumusunod:

1 / T = A + B (lnR) + C (lnR) 2 + D (lnR) 3 + E (lnR) 4…

kung saan:

Ang T ay ang temperatura, sa Kelvin (K, Kelvin = Celsius + 273,15),

Ang R ay ang paglaban sa T, sa Ohms (Ω).

Ang A, B, C, D at E ay ang mga coefficients ng Steinhart-Hart na nag-iiba ayon sa uri. ginamit ang thermistor at nakita ang saklaw ng temperatura.

Ang ln ay Likas na Log o Log base Napierian 2.71828

Ang karaniwang ginamit na equation ng Steinhart-Hart ay ang mga sumusunod:

1 / T = A + B (lnR) + C (lnR) 3

Ang isa sa mga pakinabang ng mga programa sa computer ay ang mga equation na tatagal ng araw, kung hindi linggo, upang malutas ay malulutas sa ilang sandali. I-type ang "Steinhart-Hart Equation Calculator" sa anumang search engine at mga pahina ng link ng online na calculator ay naibalik.


Paano ginagamit ang equinasyong Steinhart-Hart?

Ang equation na ito na mas tumpak na kinakalkula ang tunay na paglaban ng isang thermistor bilang isang pagpapaandar ng temperatura. Mas makitid ang saklaw ng temperatura, mas tumpak ang pagkalkula ng paglaban. Karamihan sa mga tagagawa ng thermistor ay nagbibigay ng mga coefficients ng A, B, at C para sa isang karaniwang saklaw ng temperatura.


Sino sina Steinhart at Hart?

Sina John S. Steinhart at Stanley R. Hart ay unang bumuo at naglathala ng equinasyong Steinhart-Hart sa isang artikulong pinamagatang "Calibration Curves for Thermistors" noong 1968, habang sila ay mga mananaliksik sa Carnegie Institution sa Washington. Si Steinhart ay naging isang propesor ng heolohiya at geopisika, pagkatapos ay nag-aral ng agham sa dagat sa University of Wisconsin-Madison, at si Stanley R. Hart ay naging isang senior researcher sa Woods Hole Oceanographic Institution.


Konklusyon

Ang mga thermistor ay resistors na umaasa sa temperatura, na nagbabago ng paglaban sa mga pagbabago sa temperatura. Ang mga ito ay napaka-sensitibo at tumutugon sa napakaliit na pagbabago sa temperatura. Pinakamainam na ginagamit ang mga ito kapag kailangang mapanatili ang isang tukoy na temperatura at kapag sinusubaybayan ang mga temperatura sa ibaba 50 ° C ng ambient na temperatura.

Ang mga thermistor, bilang bahagi ng isang sistema ng pagkontrol sa temperatura, ay ang pinakamahusay na paraan upang masukat at makontrol ang pagpainit at paglamig ng isang aparato ng Peltier. Ang kanilang kakayahang ayusin bawat minuto ay nagbibigay-daan sa maximum na katatagan ng system. Ang mga thermistor ay maaaring isama o ibabaw na naka-mount sa aparato na nangangailangan ng pagsubaybay sa temperatura. Nakasalalay sa uri, maaari nilang sukatin ang mga likido, gas o solido.



Naghahanap ka ba ng impormasyon tungkol sa mga sensor ng PTC at NTC? Direktang pumunta sa nakalaang pahina!

NTC PTC

Gumawa ng isang account