Přeskočit obsah

Termistory

Termistore je teplotní senzor, jehož odpor se mění při zahřátí nebo ochlazení. V 3D tiskárnách, sušičkách a malých topných zařízeních se často používá jako zpětná vazba pro řízení topného tělesa.

Nejčastěji používaná možnost v komunita 3D tisku je NTC termistore 100K. NTC znamená, že se zvyšující se teplotou se odpor snižuje. 100K obvykle znamená přibližně 100 kOhm při 25°C.

Kde se používá

Termistory se používají k měření teploty:

  • hotend;
  • heated bed;
  • printer chamber;
  • filament dryer;
  • air duct;
  • topný modul;
  • oblast elektroniky, pokud je potřeba jednoduchá ochrana proti přehřátí.

V zařízení s ohřívačem není termistor dekorativním senzorem. Určuje, kdy regulátor sníží výkon, zakáže topení nebo se zastaví s chybou.

NTC 100K, beta a vyhledávací tabulky

Různé termistory mohou vypadat stejně, ale mají různé vlastnosti.

Důležité parametry:

  • odpor na 25°C, například 100 kOhm;
  • type: NTC or PTC;
  • Beta, například 3950K;
  • vyhledávací tabulka odporu/teploty;
  • rozsah provozních teplot;
  • accuracy;
  • balení: skleněná kulička, kartuše, šroubový senzor, pouzdro;
  • izolace drátu.

Pokud firmware vybere špatný typ čidla, teplota se zobrazí nesprávně. Chyba může být malá při pokojové teplotě a nebezpečná při provozní teplotě.

Takže fráze "100K termistor" není vždy dostačující. U firmwaru záleží na konkrétním modelu nebo alespoň na správné beta/tabulce.

Jak regulátor měří teplotu

Termistor je obvykle připojen k analogovému vstupu přes napěťový dělič s pull-up rezistorem. Ovladač měří napětí, převádí ho na odpor a poté používá vyhledávací tabulku nebo vzorec k získání teploty.

Voltage divider with thermistor for temperature measurement

Source: Wikimedia Commons, Sjlegg, Public Domain

V Klipperu se to nastavuje pomocí sensor_pin, pullup_resistor, někdy [thermistor] nebo vlastní sekce [thermistor].

V Marlin se typ termistoru volí pomocí konfiguračních parametrů snímače a teplotních limitů.

Pro uživatele je klíč jednoduchý: firmware musí přesně znát typ senzoru, který je v zařízení nainstalován.

Otevřený obvod a zkrat

Termistor a jeho kabeláž mohou selhat.

Typické příznaky:

  • zlomený drát;
  • poor connector contact;
  • dráty jsou krátké;
  • damaged insulation;
  • senzor vyklouzl z pouzdra;
  • drát odřený v pohyblivé části;
  • čidlo ukazuje pokojovou teplotu, i když probíhá topení.

Firmware má obvykle ochrany jako MINTEMP, MAXTEMP, ověření zahřívání a ochrana proti tepelnému úniku. Tyto ochrany ale fungují pouze v případě, že senzor a firmware jsou správně nastaveny a výkonovou část lze skutečně vypnout.

Pokud senzor spadne z ohřívače, ale zůstane elektricky připojen, je to obzvláště nebezpečné: firmware může vidět „nízkou teplotu“ a nadále topit.

Thermal Contact

Montáž termistoru je často důležitější, než se zdá.

Senzor by měl měřit teplotu místa, které skutečně potřebujete ovládat. U hotendu je to topný blok. U postele je to povrch nebo místo související s potřebou postele. U ohřívače vzduchu je to bod zvolený bezpečnostní a řídicí logikou.

Tepelný kontakt je ovlivněn:

  • tlak snímače;
  • thermal paste;
  • mounting hole;
  • sheath;
  • screw mounting;
  • gap;
  • materiál kolem senzoru;
  • stav drátu;
  • contamination or dried paste;
  • vibrace a volné upevnění.

Pokud se termistor jen dotkne části ze strany, může reagovat pomalu a ukazovat špatnou teplotu. PID regulátor pak dostane zpožděnou informaci a teplota může překročit nebo překročit cíl.

Balíček senzorů

Termistory se dodávají v různých baleních.

Glass bead:

  • cheap;
  • tiny;
  • requires careful mounting;
  • snadno poškodit drát nebo izolaci.

Cartridge thermistor:

  • snadnější vložení do otvoru topného bloku;
  • obvykle mechanicky stabilnější;
  • Důležité je sladit průměr a délku.

Screw thermistor:

  • snadno se montuje na kovový povrch;
  • může poskytnout dobrý kontakt, pokud je správně nainstalován;
  • nesmí drát příliš utáhnout nebo poškodit.

Senzor v plášti:

  • vhodné pro vzduch, kapalinu nebo uzavřený prostor;
  • reaguje pomaleji, pokud je pouzdro masivní;
  • správný bod instalace je důležitý.

Volba balení závisí na tom, co se měří a jak bude senzor servisován.

Kontrola multimetru

Základní kontrolu lze provést multimetrem v odporovém režimu. Podrobný postup je v praktickém článku: Kontrola termistoru.

Pro typický NTC 100K při pokojové teplotě kolem 25°C očekáváte přibližně 100 kOhm. Přesná hodnota závisí na teplotě a toleranci.

Při zahřátí prsty by se měl odpor NTC snížit. Pokud multimetr ukazuje přerušený obvod, zkrat nebo hodnota při pohybu vodiče vyskočí, nejprve zkontrolujte konektor a kabeláž.

Kontrola multimetru nenahrazuje kalibraci a neprokazuje přesnost na 200°C, ale rychle ukazuje zjevný otevřený, krátký nebo nesprávný typ senzoru.

Co zkontrolovat před nákupem

Před nákupem termistoru zkontrolujte:

  • resistance at 25°C;
  • Beta or exact model;
  • kompatibilita s firmwarem;
  • rozsah provozních teplot;
  • senzorový balíček;
  • délka a materiál drátu;
  • connector type;
  • mounting method;
  • whether you need a cartridge, screw, sheath or glass bead;
  • zda se čidlo hodí k vašemu topnému bloku nebo místu instalace;
  • dostupnost technického popisu nebo jasných informací.

Pro hotend je lepší pořídit snímač, který mechanicky pasuje na konkrétní blok. U komory nebo sušičky záleží více na místě instalace, ochraně vodičů a stabilitě měření v proudění vzduchu.

Typické chyby

  • špatně vybrán sensor_type;
  • myslet si, že jakýkoli 100K termistor je stejný;
  • snímač je špatně stlačen;
  • no proper thermal contact;
  • senzor vyklouzl z pouzdra;
  • drát odřený nebo zlomený na těle snímače;
  • kontakt konektoru je špatný;
  • vedení vedle elektrického vedení zbytečně;
  • termistor měří vzduch, ale regulátor si myslí, že měří ohřívač;
  • firmware nastavený bez rozumných min_temp a max_temp;
  • ohřívač zapnutý bez nezávislé hardwarové ochrany.

Hlavní bod

Termistor je zpětná vazba pro ohřívač. Je důležité nejen koupit "100K NTC", ale vybrat správný typ ve firmwaru, namontovat snímač na správné místo a zkontrolovat kabeláž.

Špatný tepelný kontakt nebo nesprávný sensor_type může být nebezpečnější než zcela mrtvý senzor, protože systém stále funguje, ale rozhoduje o nesprávné teplotě.

Reference Materials