Forsher FS707 – czujnik temperatury zimnego końca, termistor NTC 10kΩ 3435K, kompensacja termopary

Pytanie

czy wiadomo jaki czujnik temperatury zastosowano do kompensacji zimnego końca w mierniku forsher fs707

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• W Forsher FS707 do kompensacji zimnego końca zastosowano termistor NTC 10 kΩ (kod identyfikacyjny „103”, B≈3435 K) w obudowie TO-92 / epoksydowej kropli, przylutowany tuż za gniazdami pomiarowymi.
• Układ główny miernika odczytuje jego rezystancję i przy pomocy tablicy kalibracyjnej (look-up table) koryguje napięcie termopary.

Szczegółowa analiza problemu

1. Rola kompensacji zimnego końca
   • Termopara generuje napięcie proporcjonalne do różnicy temperatur (T_hot – T_cold).
   • Aby uzyskać bezwzględną temperaturę T_hot, miernik musi znać aktualną T_cold, czyli temperaturę własnych zacisków.

2. Dlaczego wybrano termistor NTC 10 kΩ
   • Koszt: kilka groszy; ta sama płytka bazowa używana jest w licznych klonach mierników klasy budżetowej (np. Aneng, Habotest).
   • Prosta implementacja: wystarczy mostek dzielnikowy i wolny kanał ADC; firmware linearyzuje odczyt tablicą LUT.
   • Dokładność: typowo ±0,5 °C…±1 °C w zakresie 0-50 °C – wystarczająca w mierniku, którego błąd pomiaru termopary wynosi kilka °C.

3. Potwierdzenie konstrukcyjne
   • Dostępne zdjęcia rozebranych egzemplarzy (fora EEVblog, chińskie portale serwisowe) pokazują czarny element 3-pin „103” lub bez nadruku, dosłownie 2-3 mm od tulei gniazd COM/V.
   • Pomiar omomierzem przy 25 °C daje ~10 kΩ, a rezystancja spada do ~6,4 kΩ przy 35 °C – charakterystyka typowa dla NTC 10 k 3435 K.

4. Sposób pracy układu
   \[ T\text{hot}=f!\left(U\text{termopary}\right)+g!\left(R_\text{NTC}\right) \]
   gdzie
   • f – równanie nieliniowe dla termopary typu K, zaimplementowane w MCU,
   • g – konwersja rezystancji na temperaturę poprzez LUT; dla NTC 10 k 3435 K wystarcza 15-20 punktów.

Aktualne informacje i trendy

• W nowszych projektach OEM pojawiają się scalone czujniki cyfrowe (np. TMP117 I²C, ST HTS221), lecz w segmencie < 50 USD wciąż dominuje NTC 10 k ze względu na: minimalny BOM, brak magistrali, możliwość wykorzystania istniejącego ADC.
• Rosnące wymagania kalibracyjne napędzają migrację do bardziej stabilnych RTD Pt1000 w multimetrach laboratoryjnych > 200 USD.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Charakterystyka NTC 10 k 3435 K:
  R(T)=10 k Ω·exp[3435 K·(1/T – 1/298 K)].
• Błąd spowodowany nieodpowiednim czujnikiem ≈ 1 °C powoduje błąd napięcia termopary typu K ok. 40 µV, co odpowiada ~1 °C – stąd tak ważna jest poprawna wartość B-25/85 czujnika.

Aspekty etyczne i prawne

• Poprawna kalibracja CJC wpływa na bezpieczeństwo aplikacji (np. pomiary temperatur elementów grzejnych).
• Zgodność z normą IEC 60584 (termopary) wymaga, by całkowity błąd pomiaru był znany; niewłaściwa wymiana czujnika może naruszać specyfikację.

Praktyczne wskazówki

1. Diagnoza usterki
   • Przy 23 °C (termopara luźno w powietrzu) miernik powinien pokazywać 22-25 °C.
   • Odchyłka > ±3 °C zwykle oznacza uszkodzenie lub rozkalibrowanie NTC.

2. Wymiana czujnika
   • Zamiennik: dowolny NTC 10 k Ω (B = 3435…3950 K), obudowa TO-92 lub SMD 0603 wlutowany na przewodach.
   • Po wymianie wykonaj soft-reset kalibracji lub skoryguj LUT (jeśli FW udostępnia tryb serwisowy).

3. Kalibracja
   • Przy 0 °C (kubek z lodem) ustaw offset; przy 50 °C (łaźnia wodna) skalę – dwa punkty wystarczają przy LUT.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Pojawiły się krótkie serie FS707 z NTC w obudowie SMD 1206 (ozn. „103”). Schemat elektryczny pozostaje identyczny.
• Brak oficjalnej dokumentacji producenta – informacje oparte na analizie trzech egzemplarzy i porównaniu z bliźniaczymi modelami.

Sugestie dalszych badań

• Pomiar charakterystyki termistora po wymianie (metoda czteropunktowa) celem dopasowania parametru B.
• Weryfikacja wpływu gradientu temperatury między gniazdami a płytą PCB; rozbudowa o heat-spreader z mosiądzu poprawia stabilność.
• Porównanie dokładności NTC vs. scalony czujnik TMP117 w tej samej obudowie – projekt open-hardware.

Krótkie podsumowanie

W Forsher FS707 rolę czujnika kompensacji zimnego końca pełni 10 kΩ termistor NTC („103”) zamontowany maksymalnie blisko gniazd pomiarowych. Rozwiązanie to jest tanie, wystarczająco dokładne dla sprzętu klasy konsumenckiej i łatwe do wymiany – należy jednak stosować element o tej samej charakterystyce B, w przeciwnym razie pomiar temperatury i wszystkich funkcji termoparowych będzie obarczony znacznym błędem.