Терморезисторы с отрицательным ткс: Терморезисторы с отрицательным ткс

Содержание

Терморезисторы с отрицательным ткс

Терморезисторами
с отрицательным
ТКС
называются полупроводниковые резисторы,
сопротивление
которых падает при повышении температуры,
У таких терморезисторов ТКС составляет
около 3…6%/К, что примерно в 10 раз больше,
чем у платиновых или никелевых
датчиков. Терморезисторы состоят из
поликристаллической смеси различных
спеченных оксидов, например F₂О₃
(шпинель), Zn₂TiO₄,
MgCr₂O₄,
TiO₂
или NiO и СоО с Li₂O.
Процесс спекания осуществляется при
1000…1400°С. Затем изготовляют контакты
путем вжигания серебряной пасты. Для
обеспечения высокой стабильности
сопротивления, прежде всего при длительных
измерениях, терморезисторы после
спекания подвергают еще искусственному
старению. С помощью специальных режимов
обработки достигается высокая стабильность
сопротивления.

Температурная
характеристика терморезистора описывается
следующим уравнением: R_Т = R_N
ехр[В(1/Т – 1/Т_N)],
где R_T
и
R_N
— соответственно сопротивление при
температурах Т
и
T_N
(в
градусах Кельвина), В
—
константа материала терморезистора,
имеющая размерность К.

Тогда
ТКС терморезистора оказывается равным
α_R
= -В/Т².

Температурная
характеристика терморезистора при
различных значениях В
показана
на рис. 7.19.

Рис.
7.19. Рабочие характеристики терморезисторов
с отрицательным ТКС, отличающихся
значением В

Рис.
7.20.
Различные
конструкции терморезисторов с
отрицательным ТКС. используемых в
качестве датчиков температуры: а,
б, д
—
остеклованные; в
—
миниатюрные; г
—
дискообразные; е,
ж
—
капсулированные.

В
продаже имеются терморезисторы в
различных конструктивных исполнениях,
в том числе и миниатюрные для
обеспечения быстрого реагирования на
изменение температуры. На рис. 7.20
показаны наиболее распространенные
конструкции терморезисторов:
дискообразные, стержневидные и
миниатюрные.

Рис.
7.21.
Вольт-амперной характеристика
терморезистора с отрицательным ТКС

Важным
параметром терморезисторов является
вольт-амперная характеристика (рис.
7.21). Она описывает связь между током
через датчик и падением напряжения на
нем. При токе около 1 мА вольт-амперная
характеристика этих датчиков прямолинейна
так
как еще не происходит изменения
сопротивления из-за самонагрева. Если
же ток через датчик увеличить, то его
сопротивление изменится (станет меньше)
и падение напряжения на нем уменьшится.
В результате при определенном значении
тока I характеристика имеет максимум,
а при дальнейшем возрастании тока
отклоняется вниз.

Отмеченные
на характеристике точки отражают
изменение температуры датчика из-за
самонагрева.

Рис.
7.22
Изображение
в
линейных
координатах вольт-амперной
характеристики
датчика в различных средах.

Нагрев
датчика, а вместе с тем и ход характеристики
сильно зависят от рабочей среды. На рис
7.22
показана
вольт-амперная характеристика типичного
терморезистора на воздухе и в воде.
Поскольку в воде теплоотвод лучше, чем
на воздухе, при размещении датчика в
воде его характеристика проходит выше,
чем
на воздухе. Этот
эффект можно использовать, например,
для простого измерения уровня жидкости.

Если
датчик работает на постоянном токе
(около 10 мА), то падение напряжения
на нем составляет около 6,8 В. Но в воде
из-за более высокого сопротивления
оно уже оказывается равным примерно
13 В. Следовательно, как только датчик
вступает в контакт с наполняющей средой
(водой), напряжение скачком возрастает
с 6,8 до 13 В. Этот скачок напряжения
можно использовать для регулирования.
Таким
образом, на основе измерения температуры
получается датчик уровня.

а)

б)

Рис.
7.23. Временная характеристика срабатывания
миниатюрного (а) и дискообразного
(б) терморезисторов с отрицательным
ТКС.

Быстрота
электронной индикации этого скачка
температуры (постоянная времени)
зависит от геометрии датчика. На
рис. 7.23 показана реакция на резкое
изменение температуры миниатюрного
датчика с малой массой и дискообразного
терморезистора с отрицательным ТКС.

Если
к терморезистору подключить еще резистор
с не зависящим от температуры
сопротивлением, то температурную
характеристику терморезистора можно
изменить, как показано на рис. 7.24, а
для
последовательного (R_S)
и
параллельного (R_P)
добавочных
сопротивлений. Сочетание R_P
и
R_S
дает возможность изменять ход
характеристики температура сопротивление,
как показано на рис. 7.24,б.

а)

б)

Рис.
7.24. Линеаризация характеристики
терморезистора с отрицательным ТКС
посредством параллельного и
последовательного включения дополнительного
термонезависимого сопротивления.

Рис.
7.25. Рабочие
характеристики терморезистора с
отрицательным
ТКС и
резистора с постоянным сопротивлением
R_P,
а также характеристика их параллельного
соединения.

Путем
удачного подбора сопротивления R_P
(параллельное
сопротивление) характеристику можно
до некоторой степени линеаризировать
(рис. 7.25), так как S-образная
характеристика имеет некоторую точку
перегиба (T_W).
Наилучшая
линеаризация достигается, когда эта
точка перегиба находится в середине
требуемого диапазона измерения
температур. Сопротивление
R_P
линеаризирующего
резистора определяется по формуле
R_P
= Rт_M
(В –
Т_М)/(В
+ 2Т_М),
где
Rт_M
—
сопротивление терморезистора при
температуре Т_М
(Т_М
– T_W),
В — константа
материала терморезистора.

Рис
7.26.
Схема
линеаризации, использующая термозависимый
делитель напряжения для компенсации
температурных погрешностей выходного
сигнала датчика на терморезисторе с
отрицательным ТКС.

Интересное
применение такого линеаризованного
терморезистора с отрицательным ТКС
иллюстрируется рис. 7.26. Здесь R_T,
R₁
и
R₂
образуют
термозависимый
делитель напряжения. Эта
схема может быть использована, например,
для температурной компенсации других
выходных сигналов датчиков, подверженных
сильному искажающему влиянию температуры.
В
точке перегиба S-образной
кривой снова справедливо выражение
R = Rт_М(В – 2Т)/(В + 2Т),
где
R = R₁ R₂/(R₁
+
R₂).

Отсюда
можно получить зависящее от температуры
изменение напряжения
∆U/∆Т = [R₂/(R₁ + R₂)] [U₀(-B/T²)] [R_Th/R] [1/(1 + R_T/R)².

Соотношением
плеч делителя напряжения R₂/(R₁ + R₂)можно
установить, следовательно, любую крутизну
характеристики U(T)/U₀,
т.е.
зависимости изменения напряжении от
изменения температуры.

Терморезисторы
можно использовать также для задержки
времени срабатывания реле (рис. 7.27).
При подаче напряжения переключения U_B
ток
I протекает через реле и резистор R_T.
Из-за
высокого сопротивления терморезистора
ток I меньше тока переключения I_S.
В результат самонагрева терморезистора
егосопротивление
снижается, ток возрастает до величины
тока переключения I_S
и
контакт S2
замыкается.

При
этом время задержки τ определяется по
формуле τ ~ 1/U_Bⁿ,и
где
n
принимает
значения от 2 до 3.

Рис.
7.27. Задержка включения реле (R_R)
с
помощью терморезистора с отрицательным
ТКС (R_T).
R_Last
— нагрузочное
сопротивление.

Терморезистор — Википедия

Условно-графическое обозначение терморезистора

Терморези́стор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры^[1].

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году^[2].

Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа A^III B^V, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO₃, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;

температурного коэффициента сопротивления.

{-7}}.

Режим работы терморезисторов и их применение

Зависимость сопротивления терморезистора от температуры: 1 — ТКС < 0; 2 — ТКС > 0

Режим работы терморезисторов зависит от выбранной рабочей точки на вольт-амперной характеристике (или ВАХ) такого прибора. В свою очередь ВАХ зависит от приложенной к прибору температуры и конструктивных особенностей терморезистора.

Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на линейном участке ВАХ используются для контроля за изменением температуры и компенсации параметров (

терморезистор с отрицательным ТКС — это… Что такое терморезистор с отрицательным ТКС?

терморезистор с отрицательным ТКС

1) eng. Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten

3) microel. Heißleiter, NTC-Widerstand, NTR-Widerstand

Универсальный русско-немецкий словарь.
Академик.ру.
2011.

терморезистор с высоким отрицательным ТКС
терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом

Смотреть что такое «терморезистор с отрицательным ТКС» в других словарях:

ТЕРМОРЕЗИСТОР — полупроводниковый резистор, электрич. сопротивление к рого изменяется в зависимости от изменения темп ры. Для Т. характерны большой температурный коэф. сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий ТКС металлов), простота устройства, способность … Физическая энциклопедия
Терморезистор — Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Проставив сноски, внести более точные указания на источники … Википедия
Терморезистор — (от термо (См. Термо…)… и Резистор термистор, термосопротивление, полупроводниковый резистор, обладающий свойством существенно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Т. один из наиболее простых… … Большая советская энциклопедия
ГОСТ 21414-75: Резисторы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21414 75: Резисторы. Термины и определения оригинал документа: 39a. Электрическое сопротивление резистора Электрическое сопротивление Е. Electrical resistance Параметр, характеризующий способность резистора ограничивать… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Термистор — Датчик температуры на основе термистора Символ терморезистора, используемый в схемах … Википедия

Терморезистор Википедия

Условно-графическое обозначение терморезистора

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году^[2].

Конструкция и разновидности терморезисторов

Термисторы с аксиальными выводами

номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;

температурного коэффициента сопротивления.

{-7}}.

Режим работы терморезисторов и их применение

Зависимость сопротивления терморезистора от температуры: 1 — ТКС < 0; 2 — ТКС > 0

Терморезисторы с рабочей точкой, выставленной на линейном участке ВАХ, используются для контроля за изменением температуры и компенсации параметров (электрическое напряжение или электрический ток) электрических цепей, возникших вследствие изменения температуры. Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на нисходящем участке ВАХ (с «отрицательным сопротивлением») применяются в качестве пусковых реле, реле времени, в системах измерения и контроля мощности электромагнитного излучения на сверхвысоких частотах (или СВЧ), системах теплового контроля и пожарной сигнализации, в установках регулирования расхода жидких и сыпучих сред.

Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы (с температурным ТКС от −2,4 до −8,4 %/К), работающие в широком диапазоне сопротивлений (от 1 до 10⁶Ом).

Также существуют терморезисторы с небольшим положительным температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС) (от 0,5 до 0,7 %/К) выполненные на основе кремния, сопротивление которых изменяется по закону близкому к линейному. Такие терморезисторы находят применение в системах охлаждения и температурной стабилизации режимов работы транзисторов в различных радиоэлектронных системах.

Так же терморезисторы с положительным ТКС применяются в качестве саморегулирующихся нагревательных элементов, сопротивление которых растет по мере роста собственной температуры (PTC нагреватель). Такой нагревательный элемент никогда не перегреется и будет выдавать примерно одинаковую тепловую мощность в широком диапазоне напряжений.

См. также

Примечания

Литература

Шефтель И. Т. Терморезисторы.
Мэклин Э. Д. Терморезисторы.
Шашков А. Г. Терморезисторы и их применение.
Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 401—407. — 479 с. — 50 000 экз.

Лучшая цена отрицательная температура термистора ntc — отличные предложения на отрицательную температуру термистора ntc от глобальных продавцов отрицательной температуры термистора ntc

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для определения отрицательной температуры термистора ntc. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот терморезистор с отрицательной температурой ntc должен в кратчайшие сроки стать одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили отрицательную температуру термистора NC на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете сэкономить еще больше.

Если вы все еще не уверены в отрицательной температуре термистора ntc и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести ntc термистор с отрицательной температурой по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Сравнение термисторов PTC

и термисторов NTC для пускового тока

Сегодня мы собираемся рассказать, как можно улучшить защиту от пускового тока для вашего оборудования, механизмов или системы с помощью термисторов NTC и PTC. Пусковой ток влияет на широкий спектр продуктов. Это еще больше усложняется системами, которые быстро включаются и выключаются, например, сварочное оборудование и системы HVAC. Этот пост даст вам краткий обзор темы.Для получения дополнительной информации вы можете прочитать полную статью здесь.

Что такое пусковой ток?

Пусковой ток описывает всплеск тока, возникающий при включении оборудования.

Зачем нужно управлять пусковым током?

Если позволить скачку тока проходить через систему, это может сократить эффективный срок службы оборудования и потенциально повредить систему (см. Ниже). К счастью, ограничения NTC и PTC могут правильно справиться с этим.

Неконтролируемый бросок тока может повредить диодный мост и промежуточный конденсатор, нарушив преобразование переменного тока в постоянный. Это может привести к сбою системы.

Что такое ограничение на основе NTC?

NTC означает отрицательный температурный коэффициент . Термистор NTC обеспечивает переменное сопротивление в зависимости от температуры. При повышении температуры сопротивление падает с высокого до низкого и позволяет току проходить.

Термисторы

NTC являются наиболее часто используемыми термисторами.Они подходят для широкого спектра применений, включая автомобильную, военную, промышленную промышленность и контроль выбросов. Различные предметы в вашем доме содержат термисторы NTC, включая духовку, кондиционер и пожарный извещатель.

Для термистора NTC при повышении температуры сопротивление уменьшается. Для термистора PTC с увеличением температуры увеличивается сопротивление.

Что такое ограничение на основе PTC?

PTC означает положительный температурный коэффициент .Термистор PTC также обеспечивает переменное сопротивление в зависимости от температуры. С повышением температуры сопротивление увеличивается с низкого до высокого и блокирует всплеск тока.

Обычно ограничение на основе NTC используется для большинства приложений. Однако есть определенные сценарии, в которых требуется термистор PTC вместо термистора NTC. К ним относятся оборудование с почти нулевым временем сброса, экстремальные температурные условия и системы, в которых часто возникают короткие замыкания.

Артикул:

Специальные термисторы, ограничивающие пусковой ток

Как остановить пусковой ток

Техническая справочная информация термисторного датчика температуры

В нашем разделе технической справки по термисторам вы найдете справочные материалы, охватывающие все аспекты термисторов, от базовой теории до типов термисторов, с дополнительными ссылками на более подробную информацию.

Если у вас есть вопрос, на который здесь нет ответа, почему бы не задать нам через контактную форму или , позвоните нам.

Содержание

1. Что такое термистор?

2. Обозначение термистора

3. Как работают термисторы?

4. Что такое константа B (бета) (значение B) в термисторе

5. Типовой элемент термистора

6. Термисторы NTC

7. Термисторы PTC

8.Преимущества термисторов перед другими датчиками температуры

9. Видео сравнения RTD и термисторов

10. Какие типы термисторных датчиков температуры доступны?

11.На заказ Термисторные зонды

12. Характеристики сопротивления и точности термистора

1. Что такое термистор?

Термистор — это полупроводниковый прибор, который представляет собой чувствительный к температуре резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Название термистор является сочетанием слов «тепловой» и «резистор» .

2. Обозначение термистора

3. Как работают термисторы?

Термисторы

работают в относительно небольшом диапазоне температур по сравнению с другими датчиками температуры, такими как RTD и термопары. Как правило, они очень точны, воспроизводимы, взаимозаменяемы и точны в узком температурном диапазоне, обычно 0-200 ° C.

Термисторы

обычно рассчитаны на температуру 25 ° C и имеют кривую R-T с высокими значениями номинального сопротивления, обычно от 1000 до 10000 Ом, а в некоторых случаях даже выше.

4. Что такое константа B (бета) (значение B) в термисторе

Поскольку это нелинейное устройство, для его идентификации необходима константа B в термисторе. Это соотношение сопротивления в термисторе между двумя указанными точками, обычно 0-50 ° C, 25/50 ° C, 25/85 ° C, и указывается в градусах Кельвина (K), которое рассчитывается по формуле ниже (рис. 3)

Рис. 3. b = Ln (R _t1 / R _t2 ) / (1 / T ₁ — 1 / T ₂ )

Это означает, что в термисторе с сопротивлением 10000 Ом (R25) значение B может составлять 3435 К. Однако термистор с сопротивлением 10000 Ом других производителей может иметь значение B 2976 К.

Следовательно, термисторы могут иметь одинаковое эталонное сопротивление 10 000 Ом при 25 ° C (R25), но могут иметь разные значения B, поэтому оба значения необходимы для идентификации термистора.

Другой способ рассчитать кривую RT для термистора — использовать метод Стейнхарта-Харта. Что подробно объясняется здесь

5. Типовой элемент термистора

Типичный элемент термистора, сконструированный как датчик для измерения температуры, требует только двухпроводного подключения из-за относительно низкого сопротивления подводящего провода.

6. Термисторы NTC

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) обладают сопротивлением, которое уменьшается при повышении температуры (рис. 1.). Они используются для термометров сопротивления при измерении температуры, и все сборки датчиков Sterling сделаны с использованием этого типа термистора.

Рис. 1. (График термистора NTC)

7. Термисторы PTC

Термисторы с положительным температурным коэффициентом имеют сопротивление, которое увеличивается с повышением температуры (рис.) и не используются для измерения температуры. Они идеально подходят в качестве устройств ограничения тока и температуры для защиты цепей, таких как литиевые батареи.

Рис. 2. (График термистора PTC)

8. Преимущества термисторов перед другими датчиками температуры

Преимущества и недостатки термистора

Преимущества

• Высокая точность

• Низкая стоимость

• Повторяемый

• Очень хорошо реагирует на изменения температуры

Недостатки

• Узкий диапазон рабочих температур (обычно 0-200 ° C) по сравнению с другими датчиками, такими как RTD и термопары

• Чувствительность к самонагреву

• Более хрупкие, так как они являются полупроводниковыми приборами

• Чрезвычайно нелинейный

9. Видео сравнения RTD и термистора

Практическое руководство, которое поможет вам выбрать правильный продукт для вашего приложения.

10. Какие существуют типы термисторных датчиков температуры?

Термисторы

Мы производим ряд терморезисторных датчиков температуры NTC, использующих высокоточные сменные элементы с превосходной долгосрочной стабильностью.

Термисторные зонды могут поставляться со значениями R25 от 1k до 100k с различными значениями Beta и допусками по запросу.В нашем стандартном ассортименте используется элемент NTC 10k, и мы можем спроектировать и изготовить продукцию в соответствии с вашими требованиями. Какими бы ни были ваши потребности, компания Sterling Sensors предложит вариант термистора для вашего применения.

Изготовленные термисторы

В этой серии терморезисторных датчиков температуры используются изготовленные оболочки для защиты элемента термистора.

Они доступны с термисторным элементом NTC по вашему выбору с широким диапазоном оконечных устройств, таких как подводящие провода и различные штекеры, подходящие для широкого спектра применений.

Термисторы общего назначения

Наша линейка термисторных датчиков температуры общего назначения охватывает изделия для различных применений, таких как; измерение температуры окружающей среды в помещении и снаружи, датчики подшипников и болтовые датчики.

Переносные термисторы

Sterling Sensors производит широкий спектр портативных термисторных датчиков для использования с цифровыми портативными термометрами для измерения температуры поверхности, воздуха или погружения в различных приложениях, таких как продукты питания, вода, напитки, холодильные склады или мониторинг окружающей среды.

11.Термисторные зонды на заказ

Как специализированный производитель, Sterling Sensors в настоящее время производит термисторные зонды по заказу для многих британских и международных клиентов на нашем специально построенном заводе в Манчестере, Великобритания. Они могут быть изготовлены в соответствии с вашими требованиями или мы можем предложить дизайн, будь то единичное или серийное производство.

Обсудите ваше приложение с нашими опытными инженерами по продажам, которые помогут вам разработать и изготовить термисторные датчики, чтобы вы могли найти правильное решение для вашего приложения.

12. Характеристики сопротивления и точности термистора

Ниже представлена таблица нашего стандартного ассортимента термисторных элементов

Термистор RT Справочная таблица

В перечисленных ниже PDF-документах есть таблица, в которой указано точное сопротивление в Ом на градус (° C) для обозначения термистора

Дополнительная информация

Полные технические характеристики термисторов можно найти на сайте https: // en.wikipedia.org/wiki/Thermistor

Для получения дополнительной информации об истории термисторов посетите http://www. temperatures.com/thermistors.html

Не можете найти то, что вам нужно?

Позвоните нам по телефону +44 (0) 161 620 0410 или напишите нам по электронной почте: [email protected]

Temperaturecontrol [Smoothieware]

Этот модуль считывает показания датчиков температуры (термисторы) и использует элементы нагревателя и охладителя для поддержания заданной температуры.

Это используется, например, для подогревателей экструдеров.

А хотенд

Это хотенд с J-образной головкой с термистором и нагревательным элементом.

В Smoothie вы не получите только один модуль TemperatureControl. Фактически вы можете создать столько, сколько захотите, просто добавив их в файл конфигурации.

Это выглядит примерно так :

 temperature_control.hotend.enable true
контроль температуры.hotend.thermistor_pin 0.23
так далее ...

temperature_control. bed.enable true
температура_контроля.кровать.термистор_пин 0,24
и т.д ...

В результате будут созданы и настроены два отдельных модуля контроля температуры, которые будут действовать полностью независимо друг от друга.

Линия, которая эффективно «создает» модуль, — это опция enable . Если установлено значение true, создается модуль и считывается дальнейшая конфигурация. Если установлено значение false, дальнейшая конфигурация для этого модуля игнорируется, поскольку модуль не создается.

В разделе «Конфигурация » ниже первые две части ( temperature_control.module_name ) конфигурации иногда опускаются для краткости, но должны быть добавлены в ваш фактический файл конфигурации (см. Пример).

Преобразование температуры

Показания сопротивления преобразуются в показания температуры с помощью магии математики.

Температура чтения

Чтобы достичь желаемой температуры, вы должны знать текущую температуру. Это делается с помощью термистора, подключенного к АЦП на плате контроллера, или термопары.

Термистор

Данная плата контроллера имеет только определенное количество выводов, поддерживающих АЦП (аналоговый (температурный) в цифровой (Smoothie) преобразователь).

Например, на смузи-плате есть 4 входа термисторов, обозначенных от T0 (или th2) до T3 (или th5), и соответствующие в том же порядке контактам с 0,23 до 0.26 . T0 обычно используется для хотенда, а T1 — для кровати.

Входы термисторов не поляризованы, направление, в котором вы их подключаете на плате, не имеет значения.

 temperature_control.hotend.thermistor_pin 0,23

Имя входа термистора Smoothieboard	T0 (th2)	T1 (th3)	T2 (th4)	T3 (th5)
Штифт для конфигурации	0,23	0. 24	0,25	0,26

Ошибка чтения термистора

Вы считываете значение входов термистора, отправляя команду M105 .

Если вы получили значение inf для ввода, например:

ok T: inf /0.0 @ 0 B: 24.1 /0.0 @

Это означает, что датчик неправильно подключен или каким-либо образом поврежден.

Выбор подходящего термистора

Существуют разные модели термисторов.У каждой кровати с подогревом есть одна кровать определенного типа. Различные модели термисторов преобразуют заданную температуру в разные сопротивления. Это означает, что вы должны сообщить Smoothie, какая именно модель термистора у вас есть, чтобы Smoothie мог правильно ее прочитать.

Это делается с помощью опции термистора в файле конфигурации. Вы передаете ему имя своего термистора, и он соответствующим образом настраивает математику.

 temperature_control.hotend. термистор EPCOS100K

Смузи не знает названия всех существующих термисторов. На данный момент это те, о которых он знает:

65F

—

-0581

Имя	Бета для 0-80 ° C	Бета для 185-230 ° C	I для Steinhart Hart	J для Steinhart Hart	K для Steinhart Hart	Номер детали
`EPCOS100K`	4066	4193	0.000722378300319346F	0.000216301852054578F	9.2641025635702e-08F	B57540G0104F000
`Honeywell100K`	3974	4385	0.000596153185928425F	0.000231333192738335F	6.19534004306738e-08F	135-10
`Semitec`	4267	4375	0.0008112145459F	0.00021135578
7.17614730463848e-08F	104GT-2
`Honeywell` `-` `QAD`			0. 000827339299500986F	0.000208786427208899F	8.05595282332277e-08F	135-10482QAD
`Semitec` `-` `104NT4`			0.000797110609710217F	0.000213433144381270F	6.5338987554e-08F	6.5338987554e-08F
`RRRF100K`	3960
`RRRF10K`	3964
`HT100K`	3990

Если у вас есть термистор, который не известен Smoothie , вы можете просто определить параметры в config.Существует два метода: с использованием значения бета (хорошо, но не идеально) и с использованием алгоритма Steinhart Hart (идеально).

Использование значений бета:

Установите значение beta в файле конфигурации:

 temperature_control.hotend.beta 4066 # set beta для термистора

О значениях бета

Бета-версии, опубликованные большинством производителей, относятся к диапазону 0–80 ° C.

Для 185–230 ° C это приводит к слишком высоким показаниям на 7–10 ° C.

Это означает, что значения бета обычно подходят для подогреваемой кровати, но не для хотэнда.

Если сопротивление термистора составляет 100 кОм при 25 ° C, этого обычно достаточно.

Вы также можете установить r0, t0, r1, r2, но обычно это не требуется, поскольку значений по умолчанию достаточно.

Если вы не знаете, какая у вас модель термистора, обратитесь к разработчику или продавцу вашего 3D-принтера, хотенда или кровати с подогревом и получите спецификацию , которая сообщит вам, какое бета-значение для термистора.

Использование алгоритма Steinhart Hart:

Это рекомендуемый метод. Задайте параметры в файле конфигурации:

 temperature_control.hotend.coefficients 0.000722376862540841,0.000216302098124288,0.000000092640163984

Чтобы узнать, каковы коэффициенты Стейнхарта-Харта для данного термистора, пожалуйста, прочтите страницу SteinhartHart.

Если у вас есть температурная кривая для вашего термистора, вы также можете определить три точки на этой кривой и позволить Smoothie все рассчитать:

 temperature_control.hotend.rt_curve 20,0,126800,150,1360,240,206,5

PT100

Обратите внимание, что PT100, используемый усилителем e3d, поддерживается в текущем фронте, но не в текущей предварительно созданной двоичной прошивке.

Конфигурация и использование

PT100 — широко используемый RTD. По сравнению с термисторами NTC (наиболее распространенными), PT100 — это «PTC», поэтому изменение сопротивления с температурой происходит «наоборот». (Кривая PT100 также сильно отличается от кривой NTC с классом термистора.)

«PTC» означает «положительный температурный коэффициент», поэтому электрическое сопротивление увеличивается с повышением температуры. Их нельзя использовать как есть, вы должны использовать схему усилителя для увеличения изменения напряжения, чтобы их можно было использовать в SmoothieBoard.

В настоящее время Smoothie поддерживает только плату усилителя E3D PT100. Другие усилители PT100 могут поддерживаться позже (например, MAX31865 через SPI).

Усилитель PT100 E3D должен получать питание от контактов разъема AVCC и AGND на SmoothieBoard, этот разъем есть только на более новых платах.

Если у вас нет контактов AVCC / AGND, вы можете использовать 3,3 В и GND. Однако это может вызвать шум в системе АЦП и может повлиять на все показания температуры от аналоговых источников (например, термисторов и PT100).

НЕ питайте от 5в иначе порт убьете.

Вы подключаете PT100 почти так же, как термистор, но вам нужно указать Smoothie, что это PT100 и куда вы подключили выход сигнала усилителя:

 temperature_control.hotend.enable правда
temperature_control.hotend.sensor pt100_e3d
temperature_control.hotend.e3d_amplifier_pin 1.30 # должен быть свободным выводом АЦП, а не температурным входом

При использовании датчика типа PT100 вам не нужно устанавливать значения для типа термистора или термистора_пин. Если вы это сделаете, эти значения будут проигнорированы.

Вы, , должны использовать запасной вывод АЦП для подключения сигнала усилителя; не может использовать вход термистора из-за напряжения, которое уже есть на плате.На большинстве плат это означает 1,30 или 1,31, в зависимости от того, что удобнее.

Термопара через SPI

В настоящее время термопары поддерживаются путем подключения микросхемы MAX31855 к одному из каналов SPI. Термопары обеспечивают стабильные измерения в широком диапазоне температур и обычно могут выдерживать более высокие температуры, чем термисторы.
Примечание: MAX31855 не любит, когда термопара электрически соединена с землей, и в этом случае будет сигнализировать об ошибке.Убедитесь, что ваша термопара изолирована. Если вам необходимо использовать неизолированную термопару, попробуйте вместо нее аналоговый усилитель AD8495 (см. Следующий раздел).
Примечание. Подключение термопары и панели RRD GLCD к одной шине SPI не работает.
Примечание. Если вы хотите иметь несколько термопар на шине SPI, вам понадобится последняя версия Edge.
Примечание: По состоянию на 13.02.2018 модуль max31855 не работает, если сконфигурирован без вывода нагревателя.

Вот пример того, как подключить коммутационную плату усилителя термопары Adafruit MAX31855 к смузи.

	~ Smoothieboard		~ Breakout board
	3v3		Vin
	Земля		Земля
	`0,16` CS		CS
	`0,18` MOSI		Не используется
	`0,15` SCK		CLK
	`0.17` MISO		DO

Чтобы настроить смузи на использование подключенной таким образом термопары, замените параметры термистор и термистор_пин следующими:

 контроль_температуры.  Датчик температуры max31855

Канал SPI и вывод выбора микросхемы можно изменить с помощью следующих параметров:

 temperature_control.hotend.chip_select_pin 0,16
temperature_control.hotend.spi_channel 0 # SPI канал 0 или 1

Обратите внимание, что при использовании max31855 вам необходимо снизить частоту считывания температуры.Это связано с ограничением усилителя. Для получения дополнительной информации см. Этот запрос на перенос.

У микросхем max31855 и max6675 есть особенность: им требуется 100 и 220 миллисекунд, соответственно, для выполнения временного преобразования. Их выборка быстрее, чем это, прервет процесс преобразования, в результате чего чип будет возвращать одно и то же значение каждый раз для каждой последующей выборки. Чтобы решить эту проблему, readings_per_second должно быть 9 для max31855 и 4 для max6675.

 temperature_control.имя_модуля.readings_per_second 4

Термопара через усилитель

Smoothie поддерживает считывание показаний термопар через АЦП (тот же тип, который используется для считывания термисторов), если аналоговое значение преобразуется усилителем термопары AD8495.

Это позволяет считывать значения с термопары без использования порта SPI.

Чтобы использовать AD8495, вам необходимо установить правильный тип датчика:

 temperature_control.hotend.sensor ad8495

А затем настройте контакт, который вы будете использовать для считывания показаний датчика:

 temperature_control.hotend.ad8495_pin 0,24

И зачет. Это будет зависеть от схемы подключения AD8495. Если вывод REF (вывод 2) подключен к земле или к 0 В, то смещение равно 0. Это означает, что Smoothie может измерять от 0 ° C до 660 ° C, в зависимости от термопары. Если, как на плате Adafruit, вывод REF подключен к 1,25 В, то смещение будет 250. При смещении 250 Smoothie может измерять от -250 ° C до 410 ° C. Формула для расчета смещения: смещение = REF / 0,005. Самый простой способ узнать, правильно ли задано смещение, — это неверное значение температуры при комнатной температуре.

ПРИМЕЧАНИЕ от члена сообщества: AD8495 требует GND и VCC. Использование GND или AGND от Smoothieboard, похоже, работает. Неясно, что предпочтительнее (если вы знаете, обновите это примечание!).

 temperature_control.hotend.ad8495_offset 250

Нагрев.

Чтобы достичь желаемой температуры, вам понадобятся средства изменения температуры. Обычно это делается путем пропускания тока через:

Так, например, нагреваются горячие или подогреваемые кровати до заданной температуры.

Компонент, включающий и отключающий ток, может быть, например, mosFET (как на Smoothieboard) или твердотельным реле.

Это контролируется с платы, на которой запущен Smoothie, с помощью вывода GPIO.

В случае МОП-транзисторов, на Smoothieboard, данный вывод подключается к данному МОП-транзистору, и вы должны использовать этот конкретный контакт для управления этим конкретным МОП-транзистором.

См. Эту схему ниже или на странице Smoothieboard, чтобы узнать, какой МОП соответствует какому выводу.

Входы и выходы Mosfet

Узнайте больше о МОП-транзисторах здесь

Чтобы установить штифт на данный нагреватель, сделайте, например:

 temperature_control.hotend.heater_pin 2.7

Примечание на штифтах:

«Пин» — это вход или выход на Smoothieboard.

Во многих случаях (шаг / направление для внешних шаговых двигателей, кнопочные входы) вы можете использовать любой контакт для любого использования.

В других случаях данный вывод привязан к данному периферийному устройству на плате.

См. Распиновку, чтобы узнать, какие контакты и где находятся.

Вы можете инвертировать вывод вывода, добавив «!» после номера этого пина в строке конфигурации, например:

 my_pin_name 19!

Есть и другие модификаторы контактов:

Все опции

!	Восклицательный знак	Обратный штифт
o	Строчная буква O	Установите штифт для открытия слива
^	Каретка, Shift + 6 на QWERTY-клавиатурах	Установить вывод на вытягивание (по умолчанию для большинства выводов)
v	Строчная буква v	Установить штифт для опускания
—	Знак минус	Для установки без подтяжки
@	Знак At / Arobase	Для установки режима ретранслятора

Управление с помощью G-кодов

По умолчанию Smoothie ничего не нагревает. Это может быть опасно делать без присмотра.

Вы должны отправить G-коды, чтобы включить и выключить обогреватель, установить заданную температуру и т. Д.

Существует набор широко используемых G-кодов, соответствующих различным обычным действиям (например, установка горячей температуры M104 в мире Reprap).

Но поскольку вы определяете свой собственный контроллер температуры, вам нужно выбрать, какой gcode будет использоваться для управления им, Smoothie не знает, что именно он контролирует.

Так, например, если это хотенд, для «стандартных» gcodes он будет выглядеть примерно так:

 temperature_control.hotend.set_m_code 104
temperature_control.hotend.set_and_wait_m_code 109

set_m_code используется для установки заданной температуры и немедленного продолжения работы Smoothie. set_and_wait_m_code используется для установки заданной температуры, а затем приостанавливает Smoothie, пока эта температура не будет достигнута.

Чтение с G-кодом

Для чтения температуры для всех модулей temperature_control одновременно используется один g-код: M105

Но он должен иметь возможность сказать вам, какая температура соответствует какому конкретному модулю.

Для этого существует стандартный формат, который использовался до Smoothie и используется до сих пор:

 в порядке T: 22,1 / 0,0 при 0 B: 22,5 / 75,0 при 210

Здесь T — хотенд, а B — кровать. Это условность. Но в вашей конфигурации мы должны указать, что есть что:

 temperature_control.hotend.designator T

Bang Bang Control

Самая простая форма регулирования температуры называется взрывной, она просто включает или выключает нагреватель в зависимости от того, ниже или выше заданная температура (плюс некоторый гистерезис).
Лучше всего использовать для кроватей с высоким усилителем, для включения и выключения которых используется реле.

чтобы включить эту форму управления в конфигурации, определите следующее…

 temperature_control. bed.bang_bang true # установите значение true, чтобы использовать управление bang bang вместо PID
temperature_control.bed.hysteresis 2.0 # установить на температуру в градусах C для использования в качестве гистерезиса, когда

Пример: если вы установили температуру на 50 градусов, а ваш гистерезис на 2 градуса, то нагреватели включатся, если температура ниже 48 градусов, и выключатся, если температура выше 52 градусов.

Форма управления нагревателем по умолчанию — ПИД.

PID

Простая система управления нагревателем

Не очень изысканный

PID важен. Без PID простым способом управления температурой было бы:

Если температура слишком низкая, включите нагреватель
Если температура слишком высокая, выключите нагреватель

Но с этим методом есть большая проблема. Из-за того, что температура не распространяется мгновенно в том, что вы нагреваете от нагревателя к термистору, когда термистор считывает заданную температуру, нагреватель уже горячее, чем то, что показывает термистор. И мы этого не хотим. Это означает, что достижение температуры может быть нежелательным, и это означает, что вы не сможете правильно стабилизировать температуру.

Решение этой проблемы — PID. Он использует математику, что позволяет нам решать эти проблемы, включая и выключая обогреватель в более разумной последовательности.

Коэффициенты P, I и D настраиваются следующим образом:

 temperature_control.hotend.p_factor 100
temperature_control.hotend.i_factor 0.1
temperature_control.hotend.d_factor 100

Но по-настоящему сложно найти правильные значения для этих трех факторов: значения по умолчанию, скорее всего, не подходят для вашей настройки. Поэтому, если вам не были присвоены эти значения с вашим оборудованием или вы не являетесь великим мастером PID, вам понадобится помощь:

Марлин

Не пытайтесь использовать настройки PID от Marlin, поскольку они несовместимы.

Автонастройка ПИД-регулятора

Используя процесс, описанный здесь http: // brettbeauregard. com / blog / 2012/01 / arduino-pid-autotune-library /, Smoothie может автоматически настраивать (находить) ваши коэффициенты P, I и D.

Вот пример команды G-кода, используемой для запуска автонастройки PID:

 M303 E0 S190

E 0 — это номер модуля управления температурой нагревателя или слоя, определяемый порядком, в котором они появляются в файле конфигурации. Здесь будет 0 для хотенда и 1 для кровати.
S 190 — температура для автонастройки.Используйте температуру, при которой вы будете использовать обогреватель в реальной жизни. Для хотенда мы используем 190c

Когда вы запускаете команду, начинается настройка:

 Цель: 190,0
Начать настройку ПИД-регулятора, команда - M303 E0 S190
T: запуск автонастройки ПИД-регулятора, M304 прерывается
ОК
Т: 21,3 / 190,0 при 80 1 0/8
Т: 22,0 / 190,0 при 80 1 0/8
Т: 22,3 / 190,0 при 80 1 0/8
Т: 22,1 / 190,0 при 80 1 0/8
И т. д ...

Он продолжается от 3 до 8 циклов, нагревание, охлаждение. Затем :

 Цикл 4: макс .: 246.189, мин: 227,627, среднее расстояние: 0,418274
Ku: 34,9838, Pu: 39,85
Пробуем:
КП: 21,0
Ki: 1.053
Кд: 105
Автонастройка ПИД завершена! Приведенные выше настройки были загружены в память, но не записаны в ваш файл конфигурации.

Теперь отредактируйте свою конфигурацию, чтобы использовать эти три значения ( Kp — p_factor , Ki — i_factor , Kd — d_factor ), сброс и контроль температуры должны работать намного лучше. (Также M301 можно использовать для установки значений PID и сохранения с M500)

В качестве альтернативы вы также можете ввести следующий G-код:

 M500

Что автоматически сохранит значения конфигурации в файле переопределения конфигурации.

Узнайте больше о переопределениях конфигурации здесь: Настройка Smoothie

Сеть

Не отправляйте M303 через веб-интерфейс, используйте Telnet, Pronterface или любой другой последовательный терминал. При отправке через Интернет ответы накапливаются в RAM Smoothie и могут привести к сбою.

Тонкая настройка

Если вы используете нагреватель 12 В в системе 24 В

вам нужно установить max_pwm на 64

 temperature_control.hotend.max_pwm 64 #

При начальном превышении температуры на 10 ° C или более

o вы можете установить i_max на более низкое значение (по умолчанию max_pwm)
128 кажется хорошим значением, но его можно настроить с помощью M301 S0 Xnnn , где nnn — это число ⇐ max_pwm

 temperature_control.hotend.i_max 128 #

Во избежание случайной установки слишком высокой температуры

вы можете установить max_temp на максимальную температуру, безопасную для целевого нагревателя.
Это игнорирует любые настройки температуры, которая выше, чем это, и вместо этого устанавливает температуру на max_temp.
Он также отключится, если эта температура будет превышена.

 temperature_control.hotend.max_temp 230 #

Этот модуль контролирует температуру путем включения нагревательных элементов. Тепло, если его не остановить, вызывает пожар.

Пожары болезненны, дороги и даже могут привести к смерти.

Вам определенно следует настроить как можно больше функций безопасности, даже те, которые отключены по умолчанию.В этом разделе объясняется, как это сделать.

Это может случиться с вами

Это уже было известно энтузиастам Reprap / CNC. Пример см. Здесь.

В этой главе рассказывается обо всех функциях безопасности и о том, как их настроить при необходимости.

Термистор отключающий

Если термистор отсоединен от входа термистора (кабель обрывается, коннектор выпадает), Smoothie может обнаружить проблему самостоятельно, поскольку это приводит к заметно отличающемуся входу.

Когда это произойдет, Smoothie обнаружит проблему, выключит все нагреватели и перейдет в состояние HALT. Он также покажет вам следующее сообщение:

 Показания температуры недостоверны при T, заявлено HALT - требуется сброс или M999

Вам нужно решить проблему, а затем либо перезагрузить плату, либо ввести команду M999 .

Вам не нужно ничего делать, чтобы активировать эту проверку безопасности.

Сторожевой

Сторожевой таймер — это периферийное устройство внутри микроконтроллера.Смузи должен регулярно повторять: «Эй, я жив и не разбился».

Если Смузи перестает это делать, сторожевой пес знает, что Смузи разбился, и сбрасывает плату, что отключает все нагреватели.

Это гарантирует, что в случае сбоя прошивки нагреватели вашей платы отключатся и все будет в безопасности.

Для активации ничего делать не нужно, по умолчанию он включен.

Определение максимальной температуры

Вы активируете эту проверку безопасности (и должны), добавив в свою конфигурацию следующее:

 temperature_control. имя_модуля.max_temp 300

Как только это будет установлено, будет невозможно установить температуру выше, чем значение max_temp .

Кроме того, если температура достигнет max_temp , Smoothie выключит все нагреватели, перейдет в состояние HALT и распечатает следующее сообщение:

 Ошибка: MINTEMP или MAXTEMP срабатывает на T. Проверьте датчики температуры!
Подтверждено HALT - требуется сброс или M999

Вам нужно решить проблему, а затем либо перезагрузить плату, либо ввести команду M999 .

Наиболее вероятная причина этой проблемы заключается в том, что МОП-транзистор нагревателя застрял, будучи всегда активным. В этом случае Smoothie больше не может управлять этим нагревателем, и никакие прошивки не могут решить проблему, и вы на пути к пожару.

Вот почему вам нужно предоставить Smoothie второй способ отключения питания: либо сигнал, позволяющий выключить источник питания, либо твердотельное реле, способное отключить все питание всех МОП-транзисторов. См. Документацию ниже, чтобы узнать, как этого добиться.

Обнаружение побега

Мы называем «скачком температуры» явление, когда Smoothie пытается контролировать температуру, но по какой-то причине температура бесконтрольно растет.

Это может произойти несколькими способами:

Термистор отсоединен от блока нагревателя, поэтому термистор считывает комнатную температуру и продолжает нагреваться, пытаясь достичь своей цели.
МОП-транзистор или твердотельное реле, управляющее нагревателем, заедает, всегда пропускает питание, это вызывает повышение температуры, даже если смузи не требует повышения температуры.

ПРИМЕЧАНИЕ Это теперь включено по умолчанию в более новых версиях Edge, время ожидания установлено довольно большим (900 секунд), его можно отключить, установив значения ниже на 0.

Обнаружение разгона при начальном нагреве

Чтобы определить, отключен ли термистор во время начального нагрева (температура увеличивается до достижения целевого значения), нам необходимо определить, сколько времени должно пройти, чтобы температура повысилась до целевого значения. И если температура слишком долго достигает этой цели, мы знаем, что что-то не так (вероятно, термистор отсоединен от нагревательного элемента).

Чтобы настроить это значение, нам сначала нужно попросить машину нагреться и использовать таймер, чтобы узнать, сколько времени это займет. Например, данный хотэнд может нагреться за 100 секунд.
Затем мы добавляем к этому запасу, например 20%, и говорим, что если хотенд нагревается более 120 секунд, что-то не так.

Теперь, когда у вас есть разумное значение безопасности, добавьте параметр runaway_heating_timeout в свой файл конфигурации:

 temperature_control.module_name.runaway_heating_timeout 120 # макс. 4088 секунд

Теперь, если нагрев длится дольше 120 секунд, Smoothie узнает о проблеме, войдет в состояние HALT, выключит нагреватели и покажет следующее сообщение:

 Ошибка: слишком долго температура не может быть достигнута на T, заявлено HALT, НЕМЕДЛЕННО ВЫКЛЮЧИТЕ ПИТАНИЕ - требуется сброс или M999

Вы можете отключить это, установив для него значение 0.

Обратите внимание, что если настройки ПИД-регулятора настроены неправильно, он может быть активирован случайно из-за «колебаний», которые могут иметь ненастроенные кривые температуры.Перед активацией этой функции настройте параметры PID.

Если Smoothieboard слишком строг к определению температуры, вы можете добавить runaway_error_range в качестве параметра (необязательно), по умолчанию это 1 °, что означает, что допустимая обнаруженная температура может составлять +/- 1 ° от установленной температуры. Если ваш принтер имеет тенденцию придерживаться недостаточно близкой к нужной температуре, увеличьте это значение. Это относится только к тайм-аутам нагрева и охлаждения.

Тайм-аут охлаждения

ПРИМЕЧАНИЕ Если вы установите runaway_cooling_timeout , тогда поймите, что если вы устанавливаете температуру кровати, когда она уже горячее, чем настройка, ей нужно будет остыть в течение установленного вами периода времени. Если кровать имеет большую тепловую массу, это может занять много времени или на самом деле никогда не произойти, и в конечном итоге произойдет тайм-аут. Вот почему по умолчанию он отключен. Однако, если вы уменьшите температуру слоя во время печати, ДОЛЖЕН установить это значение, иначе вы получите ошибку обнаружения побега, если новая температура ниже текущей температуры. Это также относится к установке более низкой температуры хотэнда во время печати, тогда вам также необходимо правильно установить этот тайм-аут.

Обнаружение выхода за пределы допустимого диапазона

Эта функция безопасности позволяет определить, слишком ли отклоняется текущая температура от должной, слишком низкая или слишком высокая.

Это может произойти, если нагреватель «застрял» в активном состоянии (в этом случае температура будет считаться слишком высокой) или если термистор отключен от нагревательного блока (в этом случае температура будет считаться слишком низкой).

Эта проверка начинает действовать при достижении целевой температуры и запускается, если температура выходит за пределы заданного «диапазона».

Вы настраиваете его, добавляя параметр конфигурации runaway_range :

 temperature_control.module_name.runaway_range 20 # Максимальное значение 63 ° C

Где значение — это то, насколько ниже или выше целевой температуры мы можем быть без активации предупреждения.

Теперь, если температура выйдет за указанный диапазон, Smoothie узнает о проблеме, войдет в состояние HALT, выключит нагреватели и покажет следующее сообщение:

 Ошибка: превышение температуры при T, заявлено HALT, НЕМЕДЛЕННО ВЫКЛЮЧИТЕ ПИТАНИЕ - требуется сброс или M999

Восстановление из состояния HALT

Когда возникает такая ошибка, машина переходит в состояние HALT.

Если вы хотите сохранить печать, которая длилась долго, без необходимости начинать ее заново, вы можете попробовать следующее:

0. Нажмите кнопку паузы в пронтерфейсе
1. Выйдите из остановки, отправив $ X (или M999)
2. Поднимите голову трусцой
3. Домой XY
4. посмотрите на последнюю высоту Z в пронтерфейсе
5. Поднимите голову к последний известный Z
6. Включите обогреватели и дождитесь достижения температуры
7. Щелкните кнопку возобновления в Pronterface.

ПРИМЕЧАНИЕ Это не всегда будет работать, так как несколько gcodes будут потеряны, поэтому, если вы были на заполнении, это, вероятно, будет нормально, если вы были на периметре, это может быть проблемой.

Сначала устраните проблему

Если вы получили сообщение об ошибке, это означает, что что-то не так. Вы не должны просто продолжать печать, как будто ничего не произошло. Вам необходимо понять, что произошло, и исправить это, прежде чем продолжить, иначе вы рискуете своей безопасностью.

Эта информация «возобновления» предоставляется только при условии, что вы устранили проблему перед возобновлением. Пожалуйста будь осторожен.

Отключение безопасности

Если вы правильно настроили все эти параметры безопасности, Smoothieboard теперь сможет обнаруживать любую возникающую проблему.Однако это не означает, что Smoothieboard может решить проблему.

Например, если ваша проблема в том, что контроллер нагрева (Mosfet, твердотельное реле) застрял в активном положении, даже если Smoothie прикажет ему выключиться, он останется активным и продолжит нагревание.

Это означает, что вам нужен второй способ резки.

Если у вас есть два способа отключения питания, подключенных последовательно к нагревательному элементу, тогда оба должны быть активными одновременно для подачи электричества, и даже если один из них застрял в активном состоянии, пока другой остается. деактивирован, питание перестанет подавать и проблемы с нагревом не возникнут.

Как вы видели, в каждом случае Smoothieboard обнаруживает проблему с нагревом, он переходит в состояние HALT:

Остановка смузи

Вот несколько способов остановить Smoothie:

№ потеряно, потребуется дом

Команда	G-код	Движение	Обогреватели	Воспроизведение файла	Восстанавливаемый	Документация	Пояснение
`прервать`	`M26`	Немедленно останавливает печать SDCARD	Не влияет	Прерывает	Позиция сохраняется, но файл должен быть перезапущен	Проигрыватель	Останавливает воспроизведение файла SDCARD, он завершит текущий gcode, но сразу после этого остановится, остальные команды в очереди будут отброшены. Он пытается сохранить правильное положение после прерывания.
`приостановить`	`M600`	Останавливает, когда очередь пуста	Отключена, если опция включена (по умолчанию)	Приостановлена, может быть возобновлена	Да, с возобновлением или `положение M601 сохраняется`	Player	Приостанавливает выполнение файла, воспроизводимого с SDCARD или передаваемого с хоста (в настоящее время требуется поддержка восходящего потока, поддержка пронтерфейса и октопринта, в противном случае хост должен быть приостановлен вручную), все состояние сохраняется, а бег и выдавливание разрешается.В основном используется для смены нити в середине печати или обнаружения нити накала. `M601` возобновляет печать или команда возобновления
Нет команды, но есть настраиваемая кнопка «убить»	`M112`	Останавливается мгновенно, если нажата кнопка уничтожения, если от хоста нужно ждать, пока в буфере приема появится место.	Выключено	прервано	Нет, позиция потеряна, потребуется home	supported-g-code	Мгновенно останавливает все операции, принтер полностью останавливается, пока не будет отправлено `M999` .Позиция потеряна.	Мгновенно останавливает все операции, принтер полностью останавливается, пока не будет отправлено `M999` (или X долларов). Позиция потеряна.

Если нажата кнопка отключения (или есть температурный сбой, выдается M112, сработал концевой выключатель или другая ошибка), система переходит в состояние остановки, в этом состоянии мигает светодиод воспроизведения, и состояние можно очистить, выдав M999 или удерживая мигающую кнопку kill в течение 2 секунд (ее также можно удалить с ЖК-панели).В состоянии Halt любая команда, отправленная с хоста, получит код !! Ответ (за некоторыми исключениями). Блок питания может быть выключен при входе в режим Halt, если задан переключатель psu.

Все команды могут запускаться кнопкой или датчиком, если для этого настроен модуль Switch.

Вы можете узнать больше о кнопке убийства на кнопке убийства смузи.

В состоянии остановки Smoothie дает команду всем модулям контроля температуры прекратить нагрев, перестает двигаться и перестает отвечать на обычные команды.

Тем не менее, мы должны сообщить Smoothie на , а также на выключить питание, что невозможно без специальной настройки оборудования / источника питания / проводки.

Есть два способа сделать это: либо иметь блок питания, который можно дать инструкции на отключение (большинство компьютерных блоков питания ATX поддерживают это, некоторые более крупные блоки питания 48 В тоже), либо твердотельное реле, управляющее питанием.

Защитное отключение, управляемое источником питания

Первое, что нам нужно сделать, это настроить модуль переключателя, чтобы он мог управлять источником питания:

Вот как управлять сигналом включения / выключения источника питания ATX с голого контакта, подключенного к сигналу PS_ON, чтобы ваша плата могла сказать ему выключиться при необходимости.

Переключатель

.psu.enable true # включить / выключить atx
switch.psu.input_on_command M80 #
switch.psu.input_off_command M81 #
switch.psu.output_pin 0.25o! # открытый сток, перевернутый
switch.psu.output_type digital # только включение / выключение
switch.psu.failsafe_set_to 1 # поэтому ATX отключается при сбое системы
# switch.psu.ignore_on_halt true #, чтобы ATX не отключался в состоянии HALT (например, триггер предела)
                                                               # Однако оставьте комментарий или установите значение false, если вы хотите, чтобы ATX отключался из-за перегрева.

Примечание: здесь используется вывод PSON на источнике питания, который должен быть открытым стоком, таким образом, o в 0.25o!

Вот как управлять сигналом включения / выключения блока питания ATX от небольшого МОП-транзистора, подключенного к сигналу PS_ON, или к SSR, который питает блок питания без ATX

 switch.psu.enable true # включить / выключить atx
switch. psu.input_on_command M80 #
switch.psu.input_off_command M81 #
switch.psu.output_pin 2.4 # small mosfet (NB не инвертирован)
переключатель.psu.output_type digital # только вкл. / выкл.
# switch.psu.ignore_on_halt true #, чтобы блок питания не отключался в состоянии HALT (например, триггер ограничения)
                                                               # Однако оставьте комментарий или установите значение false, если вы хотите, чтобы блок питания отключался из-за перегрева.

Вы должны убедиться, что для ignore_on_halt не задано значение true (или что он прокомментирован, как в данном случае), иначе это сводит на нет всю цель упражнения.

Теперь, когда это настроено, источник питания будет автоматически отключаться при обнаружении температурной ошибки.

Защитное отключение, управляемое твердотельным реле

Если ваш источник питания не имеет входного сигнала, который позволяет вам его выключить, вы также можете просто отключить питание от источника питания на Smoothieboard, используя твердотельное реле (SSR).

Базовая конфигурация такая же:

Переключатель

.psu.enable true # включить / выключить atx
switch.psu.input_on_command M80 #
switch.psu.input_off_command M81 #
switch.psu.output_pin 1.30 # small mosfet (NB не инвертирован)
switch.psu.output_type digital # только включение / выключение
# switch.psu.ignore_on_halt true #, чтобы блок питания не отключался в состоянии HALT (например, триггер ограничения)
                                                               # Однако оставьте комментарий или установите значение false, если вы хотите, чтобы блок питания отключался из-за перегрева.

Теперь подключите 1.30 Вывод GPIO (например) к входу положительного сигнала на SSR и Земля (из любого места на плате) к входу отрицательного сигнала на SSR.
И соедините клеммы переключения SSR последовательно с входом питания основного нагревателя.

И теперь он должен отключать питание всякий раз, когда возникает проблема с контролем температуры.

Вот пример того, как подключить такое твердотельное реле:

Использование SSR для отключения питания в случае неисправности

SSR находится между источником питания и входом питания Smoothieboard (примечание: на этом изображении показан SSR с переключением переменного тока, управляющий напряжением постоянного тока.Используйте только SSR на выходе постоянного тока для управления напряжением постоянного тока. Вместо этого вы можете подключить его для управления входом переменного тока в источник питания, и в этом случае SSR с переключением переменного тока является правильной частью.)

Установка с двумя термисторами

Горячие концы имеют нагревательный элемент (управляемый полевым МОП-транзистором) и термистор для считывания его температуры.

Когда терморезистор считывается, Smoothie вычисляет температуру, а затем включает или выключает нагреватель в зависимости от того, требуется нагрев или нет.

Может случиться несколько неприятностей:

Термистор может отсоединиться от платы, в этом случае Smoothie обнаруживает его и выключает все.
Термистор может упасть с нагревателя, и в этом случае Смузи решит, что хот-энд холодный, и нагреет его слишком сильно.
МОП-транзистор может выйти из строя и всегда оставаться включенным, что приведет к перегреву хотэнда.

Один из способов предотвратить последние две неприятности - это добавить второй термистор к хот-энду. Второй термистор также считывает температуру на хот-энде, и если что-то пойдет не так, Smoothie отключает блок питания, предотвращая повреждение.

Для этого вам понадобятся три вещи:

Модуль переключателя, который включает и выключает блок питания. (См. Документацию по коммутатору.)
Модуль контроля температуры, который не управляет полевым МОП-транзистором, а считывает только данные с предохранительного термистора.
Модуль температурного переключателя, который выключает переключатель, если температура модуля управления превышает заданную температуру.

Вот пример конфигурации:

temperaturewitch. psu.включить true #
temperaturewitch.psu.switch psuswitch #
Temperaturewitch.psu.designator F #
temperaturewitch.psu.threshold_temp 45 # Выключите блок питания выше этой температуры и включите ниже этой температуры. В ° C.

switch.psuswitch.enable true # включить / выключить блок питания
switch.psuswitch.input_on_command M80 #
switch.psuswitch.input_off_command M81 #
переключатель.psuswitch.output_pin 1.22! # 3-й малый полевой транзистор или штифт на заголовке
switch.psuswitch.output_type digital # только вкл. / выкл.

# определить регулятор температуры только для чтения для отключения блока питания
temperature_control.psu.enable true # Активировать ли этот модуль вообще. Если false, вся конфигурация игнорируется.
temperature_control.psu.thermistor_pin 0.25 # Контакт термистора для чтения
temperature_control.psu.heater_pin nc # установить в nc, чтобы сделать его доступным только для чтения
контроль температуры.psu.thermistor Semitec # название термистора
temperature_control.psu.designator F # Обозначение отказоустойчивости

Несколько примечаний:

Если у вас есть стабилизатор напряжения в качестве единственного источника 5 В на Smoothieboard, это не сработает, так как отключение блока питания также приведет к отключению 5 В.
Если вы используете блок питания ATX, вы можете подключить источник питания 5VSB к входу 5V на Smoothieboard, и в этом случае Smoothieboard все равно будет получать свои 5V, даже если блок питания отключен модулем переключателя.Подключите ATX PS_ON к земле небольшого полевого МОП-транзистора. Это позволит ему включаться / выключаться с помощью M80 / M81, а также отключаться в случае сбоя.

Использование предохранителя для защиты

Предохранитель - это устройство, которое жертвует собой (разрушается и перестает пропускать электричество), если ток, проходящий через него, превышает определенное значение.

Таким образом, добавление предохранителя между источником питания и входом питания на Smoothieboard защищает вас от коротких замыканий, перегрузки, несоответствия нагрузок или любого рода сбоев устройства.

Вам нужно выбрать предохранитель со значением выше, чем ваш «нормальный» ток для данной цепи. Например, если ваша кровать с подогревом потребляет 10А, вы хотите иметь предохранитель на 15А, защищающий ее, таким образом, если все в порядке, предохранитель не горит, но в случае короткого замыкания горит.

Вот пример предохранителя, защищающего вход питания mosfet:

Защита платы с помощью предохранителя

Обратите внимание, что предохранитель должен иметь соответствующий номинал.

ПРИМЕЧАНИЕ Если у вас есть установка с двумя экструдерами с одним общим нагревателем / контролем температуры, убедитесь, что имя_модуля НЕ совпадает с любым из ваших экструдеров.В противном случае имя_модуля должно совпадать с именем связанного модуля экструдера.

Вот все возможные варианты конфигурации для ваших модулей контроля температуры.

~ Опция

~ Пример значения

~ Пояснение

temperature_control.module_name.enable	true	Активировать ли этот модуль контроля температуры.Вы можете создать столько модулей контроля температуры, сколько захотите, просто присвоив новому модулю имя и установив для него значение `enable` true
temperature_control. module_name.thermistor_pin	`0,23`	Контакт термистора для чтения. Порты АЦП с Th2 по Th5 - это контакты от 0,23 до 0,26.
temperature_control.module_name.readings_per_second	20	Сколько раз в секунду считывать температуру с датчика.
temperature_control.module_name.pwm_frequency	2000	Сколько раз в секунду включать или выключать нагревательный элемент. Установите низкое значение (20) при использовании твердотельного реле.
temperature_control.module_name.heater_pin	`2.7`	Pin, который управляет нагревателем. Его можно использовать для управления встроенным МОП-транзистором или внешним твердотельным реле.Установите значение `nc` , если определяется термистор только для чтения
temperature_control.module_name. thermistor	EPCOS100K	Задайте модель термистора для этого модуля. Предварительно определены несколько различных общих моделей, см. Список здесь
temperature_control.module_name.beta	4066	Вручную установите значение `beta` для вашего термистора.Это полезно, если ваш термистор не входит в стандартные стандартные модели.
temperature_control.module_name.r0	100000	Вручную установите значение сопротивления `r0` для вашего термистора. Это полезно, если ваш термистор не входит в стандартные стандартные модели. Помимо `beta` и `r0` , которые являются свойствами вашего термистора, вы также можете установить значения `r1` , `r2` и `t0` , но это свойства вашей платы, поэтому их обычно не нужно изменять.
temperature_control.module_name. get_m_code	105	Вызов этого M-кода вернет текущую температуру.
temperature_control.module_name.set_m_code	104	Это M-код для простой установки температуры. Например, здесь значение `104` , поэтому вы используете `M104 S50` , чтобы установить температуру нагревателя этого модуля на 50.
temperature_control.module_name.set_and_wait_m_code	109	Это M-код для установки температуры, а затем ожидания достижения этой температуры, прежде чем что-либо делать. Например, здесь значение `109` , поэтому вы используете `M109 S50` , чтобы установить температуру нагревателя этого модуля на 50, а затем подождите.
temperature_control.module_name.designator	T	Буква, указанная для температуры этого модуля, будет указана в ответе команды `M105` . Например, здесь значение T, поэтому `M105` ответит `ok T: 23.4 /0.0 @ 0`
temperature_control.module_name.p_factor	13,7	Коэффициент P для ПИД-регулирования температуры
temperature_control.module_name.i_factor	0,097	Коэффициент I для ПИД-регулирования температуры
temperature_control.имя_модуля.d_factor	24	D-фактор для ПИД-регулирования температуры
temperature_control.module_name.max_pwm	64	Максимальное значение PWM для нагревательного элемента. Это может быть от `0` до `255` . `64` - хорошее значение при подключении резистора 12 В к 24 В. `255` - значение по умолчанию и нормальное значение, если вы используете правильное напряжение для вашего нагревательного элемента.
temperature_control.module_name.bang_bang	false	Установите значение true, чтобы использовать управление взрывом, а не PID
temperature_control.module_name.hysteresis	2,0	Установите температуру в градусах C для использования в качестве гистерезиса для управления взрывом
temperature_control.module_name.i_max	64	Максимальное значение для переменной I в ПИД-регулировании.Обычно это значение должно быть примерно таким же, как `max_pwm` (как правило, это не параметр pwm). Это помогает предотвратить перерегулирование при первоначальном нагреве. Если при запуске наблюдается сильное (> 10 ° C) перерегулирование, попробуйте установить для него значение ниже `max_pwm`
temperature_control.module_name.sensor	термистор	Установите тип датчика, используемого для считывания температуры. Значения могут быть `термистор,` для обычного считывания термистора методом АЦП или `max31855` для считывания значений с термопары через SPI. См. Чтение термопары
temperature_control.module_name.chip_select_pin	`0,16`	Если датчик установлен на `max31855` , устанавливает вывод выбора микросхемы для порта SPI. Это позволяет использовать один и тот же порт SPI для нескольких датчиков, если каждый из них имеет вывод выбора микросхемы (CS).
temperature_control.module_name.spi_channel	0	Если датчик настроен на `max31855` , канал SPI, с помощью которого можно общаться с микросхемой термопары.
temperature_control.module_name.max_temp	100	Если установлено, температура выше этого значения не принимается, и если температура превышает это значение, система будет принудительно переведена в состояние HALT.
temperature_control.module_name.runaway_heating_timeout	120	Если для нагрева потребуется больше времени, чем это количество секунд, система будет принудительно переведена в состояние HALT. Установите 0, чтобы отключить его. по умолчанию 900 секунд
temperature_control.module_name.runaway_cooling_timeout	120	Если для восстановления потребуется больше этого количества секунд, система будет принудительно переведена в состояние HALT.Установите 0, чтобы отключить его. по умолчанию отключено
temperature_control.module_name.runaway_range	20	Если задано значение, отличное от нуля, и целевая температура достигнута, и температура отклоняется от целевой температуры больше, чем это, система будет принудительно переведена в режим HALT штат.

M105 : Настраиваемый , получить текущую температуру
M104 : Настраиваемый , Установите целевую температуру для этого модуля. 104 обычно используется для хотэндов, параметр S - это температура в ° C, например: M104 S150
M109 : Настраиваемый , Установите целевую температуру для этого модуля и дождитесь ее достижения. 109 обычно используется для хотэндов, параметр S - это температура в ° C, например: M109 S150
M140 : Настраиваемый , Установите целевую температуру для этого модуля.140 обычно используется для обогреваемых кроватей, параметр S - это температура в ° C, например: M140 S50
M143 : Настраиваемый , Установите максимальную целевую температуру для этого модуля. Параметр S - это желаемый параметр, а P - температура в ° C, например: M143 S0 P300
M190 : Настраиваемый , Задайте целевую температуру для этого модуля и дождитесь ее достижения.190 обычно используется для подогреваемых кроватей, параметр S - это температура в ° C, например: M190 S50
M301 : Редактировать параметры ПИД-регулятора температуры, например: M301 S0 P30 I10 D10 , где S - номер модуля контроля температуры для изменения параметров для
M305 : Â Задайте параметры термистора, где B - бета, R - r0 и X - t0.
M500 : Сохранить изменчивые настройки в файл переопределения
M503 : Показать замещенные настройки, если таковые имеются

Примечание: приведенные выше строки, в которых указано настраиваемый , означают, что это обычный формат команды, но вы можете изменить номер в файле конфигурации.

Идем дальше

Если вы хотите узнать больше об этом модуле или вам интересно, как он работает, Smoothie имеет открытый исходный код, и вы можете просто посмотреть код здесь.

Видео на грядках с подогревом

Видео по автонастройке ПИД-регулятора

Видео о креплении термистора

<noscript><img src='/800/600/https/studfile.net/html/2706/69/html_UD7QlLYtDz.UbUX/img-znMuFo.png' /></noscript> youtube.com/embed/jp7ubpbaw-Q" frameborder="0" allowfullscreen=""/>

Как использовать термисторы NTC для ограничения пускового тока - Блог пассивных компонентов

Источник: TDK Tech Notes, статья

Во время включения электронного устройства, такого как импульсный источник питания (SMPS) или инвертор, устройство заряжается мгновенным аномальным током с высоким пиком.Это называется пусковым током, и без защиты он может вывести из строя полупроводниковое устройство или оказать вредное влияние на срок службы сглаживающего конденсатора. Термисторы NTC используются как ICL (ограничители пускового тока) для простой и эффективной защиты цепей электрических и электронных устройств от пусковых токов.

Преимущества термисторов NTC
Термисторы

NTC - это терморезисторы, в которых используется специальная полупроводниковая керамика с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).Они обладают высоким сопротивлением при комнатной температуре, и когда они находятся под напряжением, они выделяют тепло сами по себе, и сопротивление падает с повышением их температуры. Благодаря этому свойству они используются в качестве устройств защиты по току для электрических и электронных устройств, которые легко и эффективно ограничивают аномальные токи, включая пусковой ток во время включения. Термисторы NTC, используемые в качестве устройств защиты по току, также называют силовыми термисторами.

Для ограничения пусковых токов можно использовать фиксированное сопротивление или термистор NTC.
Однако постоянный резистор всегда вызывает потерю мощности и снижение производительности. Термистор NTC ограничивает пусковой ток своим высоким начальным сопротивлением, а затем его температура повышается из-за подачи питания, а его сопротивление падает до нескольких процентов от его уровня при комнатной температуре, таким образом, достигается меньшая потеря мощности, чем при подключении постоянного резистора. используемый. Другими словами, эффект ограничения пусковых токов, полученный при использовании термистора NTC, больше, чем эффект, полученный при использовании постоянного резистора с сопоставимыми начальными потерями мощности.
Следующая схема формирования сигнала термистора

: что нужно и что нельзя делать, советы и хитрости

В предыдущей записи в блоге я упоминал эту схему для формирования сигнала термистора:

Стоит немного подробнее рассказать о формировании сигнала термистора; это то, что часто делается плохо, тогда как это одно из самых простых приложений для преобразования сигнала.

Основная предпосылка здесь заключается в том, что в делителе напряжения есть два резистора: Rth - термистор, а Rref - эталонный резистор.Здесь Rref либо только R3, либо R3 || R4, в зависимости от настройки усиления.

Это только одна возможная схема. Есть много других, но, пожалуйста, используйте следующие рекомендации.

Для ясности, мы собираемся поговорить об использовании термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) во встроенной системе с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и процессором.

Нельзя:

Не линеаризуйте аналоговую схему

Линеаризация - это использование дополнительных схем (обычно 1-3 дополнительных фиксированных резистора, установленных последовательно или параллельно термистору или эталонному резистору) для создания напряжения, которое является более линейной функцией температуры.Есть ряд замечаний по применению линеаризации от таких производителей, как Maxim, Microchip и EPCOS.

В чисто аналоговых схемах необходима линеаризация. Например, в схемах термопар часто требуется компенсация холодного спая для исправления ошибок, вызванных изменением температуры «холодного спая», в котором провода термопары присоединяются к схеме формирования сигнала. Здесь часто используется термистор, и нелинейный отклик термистора необходимо преобразовать в линейную настройку усилителя термопары.

Во встроенной системе, использующей АЦП и процессор, линеаризация является ненужной и расточительной. За линеаризацию приходится платить. Чувствительность выходного напряжения снижается, и задействовано больше компонентов, что означает больше возможностей для допуска компонентов, чтобы способствовать температурной ошибке.

Нет абсолютно никаких причин, по которым в такой встроенной системе процессор не должен выполнять программную линеаризацию. Есть несколько очень простых и быстрых способов обработки нелинейного преобразования счетчиков АЦП в температуру, которые мы обсудим позже.

Не используйте избыточное преобразование сигнала

Одна система, над которой я работал, была разработана подрядчиком и имела схему линеаризации, которая снижала чувствительность выхода термистора примерно в 10 раз, за которой следовала схема усилителя, которая усиливала выход термистора в 10 раз относительно с опорным напряжением. Я посмотрел на схему и покачал головой.

Пожалуйста, имейте в виду, что на каждом этапе преобразования сигнала есть вероятность ошибок.

В аналоговой схеме допуски компонентов и чувствительность к шуму вызывают следующие ошибки: резисторы и конденсаторы имеют допуски по номиналу. Операционные усилители имеют такие характеристики, как напряжение смещения и ток. У АЦП есть ошибки усиления и смещения, а также интегральная и дифференциальная нелинейность. (INL и DNL)

Все это складывается. Мое эмпирическое правило заключается в том, что, если вы не сохраняете вещи очень простыми, используете хорошие компоненты и тщательно проектируете, трудно иметь ошибки сетевого напряжения ниже 1% от полной шкалы АЦП - за исключением самого датчика, и это касается любого датчика. не только термисторы.Если вас беспокоят ошибки, то вам действительно нужно предвидеть, каких ошибок ожидать в вашей системе, и найти способы их устранения.

В качестве базового резисторного делителя вы можете использовать резисторы 0,1%: они действительно упали в цене за последние 10 лет - один резистор 10 кОм 0,1% 0603 можно купить у Digikey за 0,25 доллара по цене около 0,10 доллара за 1 кОм. количества. Что касается операционных усилителей, то многие производители делают операционные усилители на КМОП-матрице с входными токами пикоампера, что легко забыть об ошибках входного тока.Типичные напряжения смещения теперь находятся в диапазоне 2-5 мВ. Для приложения буферизации в системе 3,3 В это примерно 0,1-0,2% от полной шкалы; приложения с коэффициентом усиления выше 1 хуже, и вам, возможно, придется использовать более дорогие прецизионные операционные усилители.

(При цифровой обработке сигналов нет допусков на компоненты или шума, но на каждом этапе вычислений есть возможность внести ошибки при умножении или делении. ПК используют двойную точность (64 бита или более) для вычисления математики; встроенные системы часто ограничивают эту точность 32-битной или 16-битной математикой с фиксированной запятой.Ошибки очень малы и предсказуемы по сравнению с ошибками преобразования аналогового сигнала, но они все же существуют.)

В любом случае, сохраняйте простоту, и вы избавите себя от проблем.

Сделать:

Понять ваши требования

Это, вероятно, самая важная и недооцененная часть процесса проектирования любой схемы, а не только термисторов.

Три наиболее важных требования к термисторному датчику температуры:

диапазон измерения температуры
разрешение измерения температуры
точность измерения температуры

Давайте посмотрим на кривую "Z" для качественных термисторов в делителе напряжения:

Обычно вы найдете термисторы NTC с номинальным сопротивлением 10 кОм при 25 C.Это номинальное сопротивление при 25 C является важным параметром термистора, который мы будем обозначать как R ₂₅. Выше показаны выходные напряжения в делителе напряжения (как доля от общего напряжения на делителе напряжения), где эталонный резистор R _ref равен 0,2R ₂₅, 1,0R ₂₅ или 5,0R ₂₅. (соответствует 2K, 10K и 50K для R ₂₅ = 10K) Эти кривые очень легко рассчитать из кривых термистора производителя: коэффициент делителя напряжения α = R _th / (R _ref + R _th) = 1 - R _{, ссылка} / (R _{, ссылка} + R _th).

Вы заметите, что для каждого эталонного резистора существует диапазон примерно 60-80 градусов C, при котором α падает с 0,9 до 0,1. Вне этих диапазонов измеренное напряжение очень мало изменяется с температурой. Поэтому, если ваш интересующий диапазон составляет, например, 25–100 ° C, вы можете использовать R _ref из 0,2R ₂₅ и жить с низким разрешением измеряемой температуры выше и ниже этого диапазона. Если вам нужно измерять температуру в широком диапазоне, вам необходимо создать систему, которая либо может точно считывать напряжение, чтобы иметь дело с низкой чувствительностью при низких и высоких температурах, либо вам нужно переключать R _ref между диапазонами, как мы говорили об этом в моей предыдущей статье (с выбором либо только R3, либо R3 || R4).

Другой способ взглянуть на эту схему - проанализировать саму чувствительность (для тех из вас, кто знаком с расчетом, это первая производная по температуре dα / dT):

Если вы используете 8-битный АЦП, этот график показывает чувствительность (в единицах на градус) измерения температуры при различных температурах. Чувствительность и разрешение взаимосвязаны: чем более чувствительна схема, тем более высокое разрешение она обеспечивает. Количественно эти два соотношения обратно пропорциональны: 3 единицы на градус означают 0.Разрешение 33 градуса, тогда как 10 отсчетов на градус означает разрешение 0,1 градуса. Если вам нужно разрешение только 1 градус C, вам, вероятно, подойдет 8-битный АЦП. Если вам нужно разрешение 0,1 градуса C, вам понадобится 10-битный АЦП или вам понадобится способ усиления диапазонов напряжения термистора.

Разрешение - это требование, отличное от точности. Цифровой термометр, даже если он отклонен на 2 градуса C, может легко показать вам температуру с шагом 0,1 градуса: это разрешение 0,1 градуса, но точность 2 градуса C.

Точность намного сложнее проанализировать, так как на нее влияет множество факторов, но самой большой причиной является точность самого термистора. Многие термисторы имеют допуск сопротивления 5% при 25 ° C; Собственная температурная погрешность - это относительная точность, деленная на температурный коэффициент термистора. Таблица термисторов качества Z показывает температуру 4,4% / градус при 25 ° C, поэтому точность 5% / 4,4% = 1,1 ° C.

В общем, очень сложно или дорого получить высокоточные термисторы без какой-либо калибровки.

Использовать логометрические схемы

Логометрическая схема - это схема, в которой измеряется соотношение напряжений или токов, а не их абсолютные значения. Резисторные делители и мосты Уитстона являются примерами логометрических схем. Датчики, в которых используются логометрические схемы, идеальны, потому что это означает, что точность измеряемой величины не зависит - или, по крайней мере, почти не зависит - от точности эталонных значений напряжения или тока в вашей схеме.Если опорное напряжение или ток имеет изменение с течением времени или температуры, так что делает измеренную напряжения или тока, и это изменение отменяет, когда соотношение рассчитывается.

Почти все АЦП и ЦАП ратиометрический, а также: дискретизированный цифровой выход АЦП представляет собой отношение его аналогового входного напряжения к его опорному напряжению, а аналоговый выход ЦАП представляет собой долю его опорного напряжения выбирается его цифровым входом .

Три схемы, которые я упомянул (резистивные делители в зависимости от их сопротивлений, АЦП и ЦАП), я бы назвал строго ратиометрическим : отношения этих схем являются безразмерными функциями от отношений сопротивления или напряжений, и они варьируются практически от 0 до практически 1.Другими словами, выигрыш почти точно предсказуем. (АЦП и ЦАП имеют небольшую ошибку усиления, а резистивные делители с низкими значениями могут иметь паразитное последовательное сопротивление, которое вызывает ошибки, но в остальном их передаточные функции очень близки к 1.)

Однако будьте осторожны с вашими АЦП и ЦАП: некоторые из них принимают опорные напряжения половинной шкалы, поэтому где-то в цепи есть косвенное усиление, равное 2, вызванное согласованием площадей резистора, конденсатора или транзистора, а ИС, которые это делают иногда это не очень точно определяет допуск этого усиления.Некоторыми примерами этого являются АЦП семейства 28xxx DSP от TI и ЦАП MAX5322.

Большинство датчиков ратиометрический но не сильно ратиометрический: для фиксированного количества зондирования (температуры, деформации, влажности и т.д.) их выход ратиометрический к напряжению питания или опорного напряжения, но коэффициент усиления датчика не безразмерный, и имеет часть к -частная вариация. Для тензодатчиков, например, существует выигрыш от деформации к сопротивлению, который зависит от производственных допусков и свойств материала тензодатчика.Таким образом, коэффициент усиления тензодатчика не будет зависеть от изменений напряжения питания, но он будет варьироваться от детали к детали. Часто необходимо откалибровать усиление.

В любом случае, # 1 вещь, вы должны помнить, когда у вас есть датчик, который ратиометрический, используемый с АЦП, который ратиометрический является использовать тот же источник опорного напряжения! (Или эталонное напряжение с очень сильной связью.) В противном случае вы теряете лишнюю точность. В качестве примера, если у вас есть ссылки точности 3V движущих делитель напряжения, но вы используете неточные 3.Аналоговый источник питания 3 В на АЦП, поскольку напряжение питания меняется, вы увидите разные показания АЦП.

Правильно обращайтесь с входными каналами АЦП

Не подключайте резисторный делитель к входному каналу АЦП, не анализируя происходящее. Я могу написать в будущей статье более подробную информацию, но вкратце, есть две важные характеристики входных каналов АЦП, о которых вам нужно знать: утечка на входе и входная емкость.

Входная утечка - это паразитное сопротивление или протекание тока между входом АЦП и одним или несколькими другими узлами схемы внутри АЦП. Это та же идея, что и смещение входного тока в операционном усилителе. Результирующий ток, умноженный на эквивалентное сопротивление вашей схемы, вызывает нежелательную ошибку смещения. Возможно, вам придется буферизовать напряжение в вашем АЦП, чтобы минимизировать эту ошибку.

Входная емкость - гораздо более тонкий вопрос. Во многих АЦП используется внутренний конденсатор выборки и хранения: АЦП подключает этот конденсатор к входному напряжению с помощью внутренних переключателей, затем отключает конденсатор от входа и использует конечный автомат, компараторы и другие элементы для преобразования напряжения конденсатора в цифровое чтение.(Если вам интересно, поищите преобразователи последовательного приближения в Википедии.)

Итак, входной каскад АЦП выглядит как конденсатор, который появляется и исчезает, а в многоканальном АЦП этот конденсатор передает заряд между входами. Это происходит каждый раз, когда вы производите выборку входного напряжения перед преобразованием, и ваша внешняя цепь должна передавать заряд в / от конденсатора выборки, пока напряжение не стабилизируется.

Лучшее решение - поставить перед входом АЦП буфер с единичным усилением (который решает проблему утечки на входе и часть проблемы входной емкости), за которым следует небольшой RC-фильтр нижних частот.Этот фильтр обеспечивает жесткий источник заряда (через внешний конденсатор) для конденсатора выборки и хранения АЦП, а резистор изолирует операционный усилитель от емкостной нагрузки. Обычно этот RC находится в диапазоне 100-1000 Ом и 100-1000 пФ, поэтому его постоянная времени меньше 1 мкс.

Понять тепловые свойства термисторов

Термисторы не идеальны. У них есть две характеристики - самонагревание и проводимость через провода - которые могут испортить вам день, если вы не будете осторожны.

Термистор, как и любой другой резистор, рассеивает мощность = I ² R. Рассеивание мощности вызывает нагрев термистора до температуры, немного превышающей ту, которую вы хотите ощутить: другими словами, это вызывает ошибку датчика. В большинстве технических паспортов термисторов указан тепловой коэффициент самонагрева, например 2 мВт / C, что означает, что на каждые 2 мВт, которые вы рассеиваете в термисторе, его температура будет отклоняться на 1 градус C. Это измеряется в неподвижном воздухе; в движущемся воздухе или жидкости самонагревание меньше, потому что рассеяние мощности легче отводится или отводится.Итак, хорошая новость заключается в том, что константа самонагрева в техническом описании составляет максимальное значение самонагрева (ну, если вы не окружите его изоляцией). Плохая новость заключается в том, что фактическое изменение температуры из-за самонагрева зависит от воздушного потока и поэтому обычно непредсказуемо, что означает, что вы не можете надежно написать алгоритм для компенсации ошибки самонагрева.

С другой стороны, даже если повышение температуры самонагрева непредсказуемо, легко подсчитать, сколько мощности самонагрева может возникнуть в делителе напряжения.Наихудший случай самонагрева - это когда термистор и эталонный резистор имеют равные значения, при этом рассеиваемая мощность в каждом из них составляет V _ref ² / R _ref/4. При более низких температурах, когда сопротивление термистора увеличивается, ток через пару резисторов падает. При более высоких температурах, когда сопротивление термистора уменьшается, ток увеличивается, но большая часть рассеиваемой мощности приходится на эталонный резистор.

Есть две вещи, которые вы можете сделать, чтобы уменьшить самонагрев: первая - использовать термистор с более высоким номиналом, например.грамм. 100 КБ, а не 10 КБ - я не уверен, почему 10 КБ является стандартным значением, но это плохой выбор для многих приложений. Другой заключается в использовании меньшего опорного напряжения. Это снижает чувствительность вашей схемы к напряжению, но может снизить общую погрешность, если можно значительно уменьшить самонагрев.

Еще одна важная тепловая проблема, на которую следует обратить внимание, помимо самонагрева, - это теплопроводность через выводы термистора. Между чувствительным элементом термистора и вашей цепью должно быть электрическое соединение.Печатные платы и компоненты используют медь. Медь - отличный проводник электричества, а также отличный проводник тепла. Таким образом, существует также нежелательное тепловое соединение между чувствительным элементом термистора и вашей схемой. Например, если вы измеряете горячий воздух при 80 ° C, медленно движущийся по трубе с термистором, выводы которого припаяны к печатной плате на радиаторе 30 ° C, теплопроводность между термистором и воздухом может быть в 50 раз больше. лучше, чем теплопроводность между термистором и печатной платой, но 50 - это не бесконечность, поэтому термистор будет читать 49/50 * 80 + 1/50 * 30 = 79 ° C: поэтому вы увидите неточности, вызванные относительным изменением между двумя температурами.

Это одна из причин, по которой выводы термистора и медные дорожки могут быть очень тонкими, чтобы минимизировать паразитную теплопроводность через выводы термистора.

Советы и хитрости

Я поделюсь с вами еще двумя советами и приемами. Один находится на аналоговой стороне, а другой - на цифровой.

Совет: автокалибровка усиления / смещения АЦП

АЦП имеют ошибку усиления и смещения. Вы застряли в нем, и обычно он указывается в младших разрядах (кратных 1 счетчику АЦП).Например, Microchip MCP3201 (12-битный АЦП) имеет смещение +/- 3LSB (= 0,07% от полной шкалы) и ошибку усиления +/- 5LSB (= 0,12% от полной шкалы).

Давайте воспользуемся аналоговым мультиплексором 4: 1 для измерения 4 различных параметров в канале АЦП:

Два делителя напряжения (от двух термисторов)
Трехрезисторный делитель напряжения с отводами, расположенными рядом с верхней и нижней направляющими.

Это позволяет нам измерить два отношения делителя напряжения и два эталонных отношения.Эталонные отношения настолько близки к 0 и 1, что очень нечувствительны к допуску резистора. Делитель напряжения 1: 100: 1, в котором используются резисторы с допуском 1%, имеет отношения примерно 0,0098 и 0,9902 с диапазонами для наихудшего случая 0,0096–0,0100 и 0,9900–0,9904. Это +/- 0,02% точности полной шкалы из 1% резисторов! Эти неточности меньше, чем ошибки, вызванные ошибкой усиления и смещения MCP3201, поэтому мы можем измерить его входы при 1% от полной шкалы (номинально 41 отсчет) и 99% от полной шкалы (номинально 4055 отсчетов) и использовать показания для компенсации для ошибки усиления и смещения.(Мы все еще застряли в дифференциальной и интегральной нелинейности). Делитель напряжения с высоким коэффициентом полезного действия также обеспечивает очень низкий выходной импеданс с малой рассеиваемой мощностью (выходное сопротивление 100 Ом, но полное сопротивление 10,2 кОм в приведенной выше схеме)

Совет: Преобразуйте напрямую из соотношения резисторов в температуру

После того, как вы измерили показание АЦП термисторного делителя напряжения и скомпенсировали усиление и смещение АЦП, есть несколько способов преобразовать это показание АЦП в температуру.(Помните, что связь между выходом делителя напряжения и температурой термистора NTC является нелинейной.) Это можно сделать двумя способами: , а не :

таблицы поиска
чтение АЦП -> сопротивление -> температура

Таблицы поиска просты. Это массивы чисел, которые преобразуют индекс в результат. Но они также космические свиньи из-за той точности, которую вы от них получаете. С 12-битным АЦП вам либо понадобится таблица поиска из 4096 элементов, либо вам придется интерполировать между элементами меньшей таблицы поиска, и в этом случае вам нужно будет выполнить некоторое умножение.К тому времени, когда вы соглашаетесь использовать умножение, вам, как правило, лучше просто использовать многочлен. Поэтому, если у вас нет большого количества дополнительной ОЗУ или ПЗУ (или 8-битного АЦП, которому требуется только таблица поиска из 256 элементов) и вы не используете процессор, где аппаратное умножение недоступно (нет инструкции сборки "умножения"), Таблица поиска - плохой выбор для преобразования напряжения АЦП в температуру.

Еще одна важная вещь, которую следует отметить, заключается в том, что, хотя вы можете преобразовывать между показаниями АЦП и сопротивлением термистора, а затем из сопротивления термистора в температуру, почти во всех случаях этот двухэтапный процесс не нужен и плохой выбор.Вам все равно, какое сопротивление термистора! Вам все равно, какая это температура . Вдобавок ко всему, если вы попытаетесь вычислить сопротивление термистора, оно изменится на несколько порядков: это почти экспоненциальная зависимость от температуры, а экспоненты - плохая вещь, которую нужно вычислять с помощью математики с фиксированной точкой. (мысленный эксперимент: термистор Quality Z 10K при 25C будет 32,6K при 0 C и 679 Ом при 100C. Если вам нужна числовая точность 1%, это означает динамический диапазон 32.6K / (1% от 679 Ом) = 4800: 1, что возможно в 16-битной математике, но не оставляет много места на случай, если вы вдруг обнаружите, что вам нужно измерить температуру от -10 C до -20 C)

Здесь есть общий урок: всякий раз, когда у вас есть выбор вычислений, выберите тот, который является наиболее линейным из возможных .

Что это значит? Это отдельная история для будущей статьи, но вкратце:

С качественной точки зрения возьмите функцию, которую необходимо вычислить, и изобразите ее.Если он выглядит как линия или линия с небольшой кривизной, вы в хорошей форме. Если он имеет острые углы или выступы или быстро поворачивает от крутого к мелкому, точно рассчитать будет сложно.

С количественной точки зрения предпочитайте полином самого низкого порядка, который приближает вычисление.

В этом случае, если бы мне действительно нужно было знать сопротивление термистора, я бы, вероятно, выразил его в логарифмических терминах, например рассчитать log _th, а не сам _{RR.Это связано с тем, что соотношение между температурой и log R _th ближе к квадратичному или кубическому полиному, тогда как между температурой и R _th является экспоненциальным.}

Оказывается, что в большинстве случаев соотношение между коэффициентом делителя напряжения α и температурой не так уж и нелинейно. В зависимости от диапазона температур, который вам нужен, вы можете обойтись полиномом 3-го порядка или даже квадратичным.

Подход к получению этого приближения довольно прост:

Вычислить номинальное напряжение АЦП для заданной температуры.(В качестве альтернативы: откалибруйте систему, измерив напряжение АЦП при различных температурах.)
Используйте ваше любимое математическое программное обеспечение (MATLAB / Octave / SciLab / Mathematica / MathCAD / и т. Д. Или, если действительно необходимо, используйте Excel), чтобы подогнать полином к кривой x = напряжение АЦП, y = температура.
Рассчитайте погрешность между фактической температурой и прогнозируемой температурой на основе полинома.
Если ошибка ниже ваших требований, все готово; в противном случае вам может потребоваться либо увеличить степень полинома, либо разбить диапазон на части.Как правило, следует избегать полиномов степени выше 5; чем выше степень полинома, тем труднее избежать ошибок переполнения и потери значимости.

Терморезисторы с отрицательным ткс

Терморезистор — Википедия

Конструкция и разновидности терморезисторов

Режим работы терморезисторов и их применение

терморезистор с отрицательным ТКС — это… Что такое терморезистор с отрицательным ТКС?

Смотреть что такое «терморезистор с отрицательным ТКС» в других словарях:

Терморезистор Википедия

Конструкция и разновидности терморезисторов

Режим работы терморезисторов и их применение

См. также

Примечания

Литература

и термисторов NTC для пускового тока

Что такое пусковой ток?

Зачем нужно управлять пусковым током?

Что такое ограничение на основе NTC?

Что такое ограничение на основе PTC?

Техническая справочная информация термисторного датчика температуры

Содержание

1. Что такое термистор?

2. Обозначение термистора

3. Как работают термисторы?

4. Что такое константа B (бета) (значение B) в термисторе

5. Типовой элемент термистора

6. Термисторы NTC

7. Термисторы PTC

8. Преимущества термисторов перед другими датчиками температуры

Преимущества

Недостатки

9.<img src='/800/600/http/ok-t.ru/life-prog/baza2/2434062337803.files/image034.jpg' /> Видео сравнения RTD и термистора

10. Какие существуют типы термисторных датчиков температуры?

11.Термисторные зонды на заказ

12. Характеристики сопротивления и точности термистора

Термистор RT Справочная таблица

Дополнительная информация

Не можете найти то, что вам нужно?

Позвоните нам по телефону +44 (0) 161 620 0410 или напишите нам по электронной почте: [email protected]

Temperaturecontrol [Smoothieware]

А хотенд

Преобразование температуры

Температура чтения

Термистор

Ошибка чтения термистора

Выбор подходящего термистора

О значениях бета

PT100

Конфигурация и использование

Термопара через SPI

Термопара через усилитель

Нагрев.

Входы и выходы Mosfet

Все опции

Управление с помощью G-кодов

Чтение с G-кодом

Bang Bang Control

PID

Простая система управления нагревателем

Марлин

Автонастройка ПИД-регулятора

Сеть

Тонкая настройка

Если вы используете нагреватель 12 В в системе 24 В

При начальном превышении температуры на 10 ° C или более

Во избежание случайной установки слишком высокой температуры

Это может случиться с вами

Термистор отключающий

Сторожевой

Определение максимальной температуры

Обнаружение побега

Обнаружение разгона при начальном нагреве

Тайм-аут охлаждения

Обнаружение выхода за пределы допустимого диапазона

Восстановление из состояния HALT

Сначала устраните проблему

Отключение безопасности

Остановка смузи

Защитное отключение, управляемое источником питания

Защитное отключение, управляемое твердотельным реле

Использование SSR для отключения питания в случае неисправности

Установка с двумя термисторами

9. Видео сравнения RTD и термистора