소개

배터리 온도 측정은 최신 테스트 환경에서 안전성, 수명 및 성능을 평가하는 데 필수적입니다. Arbin은 전용 보조 입력 모듈을 통해 열전대(유형 T 및 K), RTD(PT100), 서미스터(10kΩ)의 세 가지 주요 센서 기술을 지원합니다. 이러한 센서는 배터리 R&D 및 생산 전반에 걸쳐 정밀한 온도 제어, 모니터링 및 안전 로직을 가능하게 합니다.

설명

배터리 테스트는 내구성, 안전성 및 성능을 평가하기 위해 셀을 한계까지 밀어붙여야 합니다. 온도를 모니터링하면 조기 성능 저하를 방지하고 열 폭주나 화재와 같은 위험한 결과를 피할 수 있습니다. 이 문서에서는 배터리 온도 측정에 사용되는 세 가지 주요 센서 기술인 열전대, RTD, 서미스터에 대해 간략히 설명하고 Arbin이 전용 입력 모듈을 통해 각 기술을 어떻게 지원하는지 자세히 설명합니다.

Arbin의 보조 온도 입력 모듈 개요

Arbin의 보조 온도 모듈은 다양한 배터리 테스트 애플리케이션에서 정확하고 유연한 열 모니터링을 제공합니다. PT100 RTD, PT10k 서미스터, T형 열전대, K형 열전대의 네 가지 센서 유형을 지원하는 각 모듈은 사용자가 원하는 온도 범위, 정확도 및 응답 시간에 따라 테스트 환경에 가장 적합한 것을 선택할 수 있도록 합니다.

모든 모듈에는 16개의 입력 채널이 포함되어 있으며 실시간 데이터 로깅, 안전 인터록 및 온도 기반 테스트 제어를 위해 Arbin의 MITS 소프트웨어와 통합됩니다. 채널은 셀 수준 또는 챔버 수준 모니터링이 가능하도록 일대일 또는 일대다로 DC 채널과 매핑할 수 있습니다.

• PT100 RTD 모듈: 최고의 정밀도(±0.1°C)와 장기적인 안정성을 제공하여 정확한 표면 온도 판독 또는 포메이션 제어가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. 4선식 입력을 사용하여 전기 노이즈를 최소화합니다.
• PT10k 서미스터 모듈: 적당한 온도 범위에서 빠른 응답과 미세한 감도를 제공하여 컴팩트한 설정 또는 직접 셀 표면 모니터링에 적합합니다. 간소화된 2선식 입력이 특징입니다.
• T형 열전대 모듈: 저온 및 극저온 환경에 가장 적합하며 -200°C까지 안정적인 성능을 제공합니다. 추운 기후나 냉장실에서 리튬 배터리 테스트를 위한 신뢰할 수 있는 선택입니다.
• K-타입 열전대 모듈: 강력한 내구성과 반응성을 유지하면서 고온 스트레스 또는 남용 테스트와 같은 최대 1,200°C의 고온 애플리케이션에 적합하도록 설계되었습니다.

세포, 테스트 챔버 또는 안전이 중요한 조건을 모니터링하든, Arbin의 모듈은 고급 R&D 및 생산 검증 워크플로우에 필요한 유연성과 정확성을 제공합니다.

사양

열전대

열전대는 한쪽 끝이 연결된 두 개의 서로 다른 금속 와이어로 구성되며, 접합부의 온도에 해당하는 전압을 생성합니다. 배터리 테스트에 일반적으로 사용되는 유형으로는 K, J, T, E, N이 있으며, 고온 애플리케이션에는 R, S, C, D, B 유형이 사용됩니다. 

Arbin은 T, K, J, E 열전대를 지원하며, T와 K 유형은 기본적으로 완벽하게 지원되는 표준 열전대입니다.

열전대를 선택할 때는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다(OMEGA 가이드라인에서 발췌): 

• 애플리케이션 환경을 결정합니다.
• 열전대가 만나게 될 최소 및 최대 온도를 파악합니다.
• 외피와 접합부에 대한 내화학성을 고려하세요.
• 내마모성 및 내진동성 요건을 평가합니다.
• 특정 설치 또는 라우팅 제약 조건을 고려하세요.

Arbin은 용접된 비드로 연결된 두 개의 와이어로 구성된 비드 와이어 열전대를 공급합니다. 이 구성은 최소한의 열 질량으로 인해 빠른 응답 시간을 제공합니다. 비드 타입은 비용 효율적이고 내구성이 뛰어나며 배터리 테스트에 일반적으로 사용됩니다. 

각 Arbin 열전대 입력 모듈에는 16개의 독립 채널이 포함되어 있으며 실시간 온도 모니터링, 제어 로직 및 데이터 로깅을 위해 MITS 소프트웨어와 통합됩니다. 모듈의 지원 범위(예: T형의 경우 -270°C ~ 400°C)는 일반적으로 센서 자체의 범위를 초과하지만, 유효 범위는 단열재 및 센서 구조에 따라 달라집니다.

타입-T 열전대 

타입-T 열전대는 구리/콘스탄탄으로 구성되며 극저온과 같은 저온에서도 매우 안정적입니다.

유형 T 센서 범위 및 정확도:  

열전대 센서 모델은 5SRTC-TT-T  

• 열전대는 OMEGA, 케이블은 PFA 절연 와이어입니다.
• 열전대 프로브의 측정 범위: -200~350°C 
• 열전대 PFA 절연 와이어의 최대 작동 온도: 150°C
• 열전대 측정 정확도:  

표준 오차 한도1:  

• 0~350°C, 1.0°C 또는 0.75%2  
• -200~0°C, 1.0°C 또는 1.5%  

특별 오류 제한1, 2: 0~350°C, 0.5°C 또는 0.4% 

아빈 타입-T 온도 입력 모듈:  

• 이 보드는 센서 한계보다 더 넓은 측정 범위를 지원할 수 있습니다: -270~400°C  
• 샘플링 속도: 0.8초   
• 측정 정확도: ±1°C

1. 현재 표준 구성은 표준 오차 제한이 있는 열전대입니다. 고객이 특별한 오차 제한이 있는 열전대가 필요한 경우, 주문 시 영업 담당자에게 알려주셔야 합니다. 제조업체에서 구매해야 하며 제조업체에서 20%를 추가로 청구합니다.
2. 0.75%는 현재 측정된 온도 판독값의 오차가 0.75%라는 의미입니다.
   

K-타입 열전대

Type-K 열전대는 니켈-크롬/니켈-알루멜로 구성되며 가장 일반적인 유형의 열전대입니다. K타입 열전대는 저렴하고 신뢰성이 높으며, 넓은 온도 범위와 우수한 정확도를 제공합니다.    

유형 K 센서 범위 및 정확도:  

열전대 센서 모델은 5SRTC-TT-K

• 열전대는 OMEGA에서 제작하고 케이블은 PFA 절연 케이블입니다.
• 열전대 프로브의 측정 범위: -200~1,250°C.
• 열전대 PFA 절연 와이어의 최대 작동 온도: 260°C.
• 열전대 측정 정확도:  

표준 오차 한도1:

• 0~1,250°C, 2.2℃ 또는 0.75%2
• -200~0°C, 2.2℃ 또는 0.75%  

특별 오류 제한1, 2: 0~1,250°C, 1.1°C 또는 0.4%   

아빈 타입-K 온도 입력 모듈:  

• 이 보드는 센서 한계보다 더 넓은 측정 범위를 지원할 수 있습니다: -270~1,370°C
• 샘플링 속도: 0.8초 
• 측정 정확도: ±1°C 

1. 현재 표준 구성은 표준 오차 제한이 있는 열전대입니다. 고객이 특별한 오차 제한이 있는 열전대가 필요한 경우, 주문 시 영업 담당자에게 알려주셔야 합니다. 제조업체에서 구매해야 하며 제조업체에서 20%를 추가로 청구합니다.
2. 0.75%는 현재 측정된 온도 판독값의 오차가 0.75%라는 의미입니다.

RTD(PT100 센서)

저항 온도 감지기(RTD)는 금속 요소의 저항을 온도와 연관시켜 온도를 측정하는 센서입니다. 수년 동안 실험실 테스트의 표준으로 사용되어 왔으며 확고한 명성을 얻고 있습니다. 열전대와 서미스터에 비해 RTD는 뛰어난 안정성, 정확성, 장기적인 신뢰성을 제공합니다. 대부분의 RTD 요소는 유리 또는 세라믹을 감싸는 피복을 감싼 가느다란 코일 와이어로 구성됩니다. 온도 센서에 사용되는 재료는 온도와 상관관계가 있는 예측 가능한 저항 변화를 보입니다.

그림 1: 위의 PT100 센서는 당사의 표준 센서입니다.

Arbin의 RTD 모듈(PN 462558)은 4선식 PT100 구성을 사용하여 측정 노이즈를 최소화하고 정확도를 향상시킵니다. 이 모듈은 ±0.1°C 모듈 수준의 정확도로 -50°C ~ 200°C의 온도 범위를 지원하며 16개의 입력 채널을 포함합니다.

Arbin은 백금 층이 내장된 세라믹 기판으로 구성된 평평한 프로파일의 박막 PT100 센서를 제공합니다. 이 컴팩트한 디자인은 빠르고 정확한 감지를 가능하게 합니다.. 

RTD 센서 범위 및 정확도:  

• 제조업체: 마세락 일렉트로닉스  
• A등급  
• 측정 범위: -50~200°C 
• 측정 정확도: ±(0.15+0.002×|t|)°C   
• (|t|는 현재 온도의 절대값을 나타냅니다.)

Arbin RTD(PT100) 온도 입력 모듈:  

• 이 보드는 센서 한계보다 더 넓은 측정 범위를 지원할 수 있습니다: -80~500°C 
• 샘플링 속도: 4.8ms  
• 측정 정확도: ±0.1°C  

참고: Arbin의 MZTC 멀티 챔버와 함께 사용할 경우 PT100 센서가 필요합니다. 케이블은 Arbin의 서미스터 입력 모듈에서 MZTC 전면의 인터페이스에 연결됩니다. 그런 다음 각 미니 챔버 내부에 짧은(~6인치) 센서를 제공하여 직접 온도를 측정할 수 있도록 셀에 배치합니다.

서미스터(10k) Ω

서미스터는 세라믹 또는 폴리머 기반 소재로 만든 온도 센서입니다. 금속 소자를 사용하는 RTD와 달리 서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변화하여 감도가 높습니다. 서미스터의 센서는 큰 저항 변화를 작은 온도 변화와 연관시키는 소결 반도체 재료로 구성됩니다. 독특한 특징은 음의 온도 계수로, 온도가 상승함에 따라 저항이 감소한다는 것입니다. 서미스터는 금속과 금속 산화물 재료를 결합한 다음 필요한 모양으로 소성하여 만들어집니다. 서미스터는 높은 해상도, 빠른 응답 시간, 우수한 반복성을 제공합니다. 크기가 작기 때문에 열 경사가 중요한 표면을 직접 측정하는 데 이상적입니다.  

그림 2: 위의 10kΩ 서미스터 센서는 표준 센서입니다. 고객에게 특별한 요구사항이 있는 경우 고객 요구사항에 맞는 센서를 선택할 수 있습니다.  

10kΩ 서미스터 센서 범위 및 정확도:  

• 제조업체: 오메가 정밀 서미스터 저항
• 측정 범위: -80~120°C  
• 정확도 범위:   

Arbin PT10kΩ 서미스터 입력 모듈:  

Arbin은 16채널 서미스터 입력 모듈(PN 462560)을 통해 10kΩ NTC 서미스터(예: Omega 44006 유형)를 지원합니다. 모듈 범위는 -80°C ~ 150°C이며 정확도는 ±0.2°C입니다. 서미스터는 빠른 응답을 제공하며 세포 표면 모니터링에 이상적입니다.

• 이 보드는 센서 한계보다 더 넓은 측정 범위를 지원할 수 있습니다: -80~150°C  
• 샘플링 속도: 9.6ms  
• 측정 정확도: ±0.2°C 
  

최대 작동 온도: 잘 교반된 오일에서는 1초, 정지된 공기에서는 10초. 시간 상수는 서미스터가 새로 인상된 온도의 63%를 표시하는 데 필요한 시간입니다.  

손실 상수, 최소잘 교반된 오일에서 8mW/C, 정지된 공기에서 1mW/C. 손실 상수는 서미스터를 주변 온도보다 1°C 높이는 데 필요한 밀리와트 단위의 전력입니다.  허용 오차 곡선: 다음 곡선은 표준 저항 온도 값에 대한 적합성을 %의 저항과 온도로 표현된 최대 상호 교환성 오차로 나타냅니다.   

참고: Arbin의 10kΩ NTC 서미스터 모듈은 표준 Omega 44006 유형 서미스터와 호환됩니다.

적용 사례

아래 예시는 MITS Pro 소프트웨어에서 온도를 안전 설정으로 구현하는 방법을 소개합니다. 사용자는 실험 중에 허용되는 최대값과 최소값을 정의할 수 있습니다. 온도 값은 단계 전환 또는 실험 중지를 위해 개별 단계 내에서 사용할 수도 있습니다.