サーミスタ¶

サーミスタは、加熱または冷却された時に抵抗が変わる温度センサーです。3D プリンター、ドライヤー、小型加熱デバイスでは、ヒーターを制御するためのフィードバックとして使用されることがよくあります。

3D プリントコミュニティで最も一般的なオプションは、NTC サーミスタ 100K です。NTC は、温度が上昇するにつれて抵抗が低下することを意味します。100K は通常、25°C で約 100 kOhm を意味します。

どこで使用されているか¶

サーミスタは、以下の温度を測定するために使用されます:

ホットエンド;
加熱ベッド;
プリンターチャンバー;
フィラメント乾燥機;
エアダクト;
加熱モジュール;
簡単な過熱保護が必要な場合、エレクトロニクスエリア。

ヒーターを備えたデバイスでは、サーミスタは装飾的なセンサーではありません。制御器が電力を削減する時、加熱を無効にするか、エラーで停止するかを決定します。

NTC 100K、ベータ、ルックアップテーブル¶

異なるサーミスタは同じに見えるかもしれませんが、異なる特性を持っています。

重要なパラメータ:

25°C での抵抗、例えば 100 kOhm;
タイプ: NTC または PTC;
ベータ、例えば 3950K;
抵抗/温度ルックアップテーブル;
動作温度範囲;
精度;
パッケージ: ガラスビーズ、カートリッジ、ネジセンサー、シース;
ワイヤー絶縁。

ファームウェアが間違ったセンサータイプを選択した場合、温度は不正確に表示されます。エラーは常温で小さくなることがあり、動作温度では危険です。

したがって、「100K サーミスタ」というフレーズは常に十分ではありません。ファームウェアの場合、特定のモデルまたは少なくとも正しいベータ/テーブルが重要です。

制御器が温度を測定する方法¶

サーミスタは通常、プルアップ抵抗を伴う分圧器を通じてアナログ入力に接続されます。制御器は電圧を測定し、抵抗に変換してから、ルックアップテーブルまたは式を使用して温度を取得します。

温度測定用のサーミスタを使用した分圧器

出所: Wikimedia Commons, Sjlegg, Public Domain

Klipper では、これは sensor_type、sensor_pin、時々 pullup_resistor またはカスタム [thermistor] セクションで設定されます。

Marlin では、サーミスタタイプはセンサー設定パラメータと温度制限を通じて選択されます。

ユーザーにとって、重要なポイントは単純です: ファームウェアはデバイスにインストールされているセンサータイプを正確に知る必要があります。

オープンサーキットと短絡¶

サーミスタとそのワイヤーは失敗する可能性があります。

典型的な症状:

破断したワイヤー;
貧弱なコネクタ接触;
ワイヤーが一緒に短絡;
損傷した絶縁;
センサーがシースから滑り出しました;
ワイヤーは移動部分で擦り傷;
センサーは加熱が起こっているにもかかわらず室温を示しています。

ファームウェアは通常 MINTEMP、MAXTEMP、加熱検証、熱暴走保護などの保護機能を持っています。しかし、これらの保護はセンサーとファームウェアが正しく設定されている場合、および電力部分が実際にオフにできる場合にのみ機能します。

センサーがヒーターから外れているが、電気的に接続されたままの場合、これは特に危険です: ファームウェアは「低温」を見て、加熱を続ける可能性があります。

熱接触¶

サーミスタ取り付けは、見えるより重要です。

センサーは、実際に制御する必要がある場所の温度を測定する必要があります。ホットエンドの場合、それは加熱ブロックです。ベッドの場合、それは表面または実際のベッド温度に関連する場所です。エアヒーターの場合、それは安全性と制御ロジックで選択されたポイントです。

熱接触は次の影響を受けます:

センサー圧力;
熱ペースト;
取り付け穴;
シース;
ネジ取り付け;
ギャップ;
センサーの周囲の材料;
ワイヤー状態;
汚染または乾燥したペースト;
振動とゆるい取り付け。

サーミスタが横向きに部分に接触するだけの場合、応答が遅く、温度が不正確になる可能性があります。PID 制御器はその後、遅延情報を取得し、温度がオーバーシュートするか目標を超過することがあります。

センサーパッケージ¶

サーミスタはさまざまなパッケージで提供されます。

ガラスビーズ:

安価;
小さい;
慎重な取り付けが必要;
ワイヤーまたは絶縁が損傷しやすい。

カートリッジサーミスタ:

加熱ブロック穴に挿入しやすい;
通常、機械的に安定している;
直径と長さを一致させることが重要。

ネジサーミスタ:

金属表面に簡単に取り付けます;
正しくインストールされている場合、良好な接触を与えることができます;
ワイヤーを締め付けたり損傷したりしてはいけません。

シースのセンサー:

空気、液体、またはエンクロージャーに便利;
シースが大きい場合、より遅く応答します;
適切なインストールポイントが重要です。

パッケージの選択は、何が測定されるか、およびセンサーがどのようにサービスされるかによって異なります。

マルチメーターチェック¶

基本的なチェックは、抵抗モードのマルチメーターで行うことができます。詳細な手順は、実用的な記事にあります: サーミスタのチェック。

25°C 付近の室温での典型的な NTC 100K の場合、約 100 kOhm が予想されます。正確な値は温度と耐久性によって異なります。

指で加熱された場合、NTC 抵抗は低下する必要があります。マルチメーターがオープンサーキット、短絡、またはワイヤーを移動したときに値がジャンプするのを示す場合、最初にコネクタとワイヤリングをチェックしてください。

マルチメーターチェックはキャリブレーションを置き換えず、200°C での精度を証明しませんが、明らかなオープン、短絡、または間違ったセンサータイプを迅速に示します。

購入前にチェックすること¶

サーミスタを購入する前に、確認してください:

25°C での抵抗;
ベータまたはexactモデル;
ファームウェアとの互換性;
動作温度範囲;
センサーパッケージ;
ワイヤーの長さと材料;
コネクタータイプ;
取り付け方法;
カートリッジ、ネジ、シース、またはガラスビーズが必要かどうか;
センサーが特定のブロックまたはインストール場所に適合しているかどうか;
技術的な説明または明確な情報の利用可能性。

ホットエンドの場合、特定のブロックに機械的に適合するセンサーを取得する方が良いです。チャンバーまたはドライヤーの場合、インストール場所、ワイヤー保護、および気流内の測定安定性がより重要です。