Analiza awarii: czujnik temperatury NTC

/diagnozy/czujnik-temperatury-ntc/ wersja raportu: 1.0 ID sprawy: NTC-AGD-17-402

Zakres: diagnostyka czujników temperatury typu NTC (Negative Temperature Coefficient) w urządzeniach AGD: pralkach, suszarkach, zmywarkach. Typowe wartości nominalne: 10 kΩ@25 °C, charakterystyka β=3435 K, tolerancja ±1%. Układy: mostek rezystancyjny + ADC 12-bit, napięcie odniesienia 3,3 V.

Objawy i kody błędów

Losowe przerywanie cyklu grzania, kod E:NTC-21 (przerwa w obwodzie czujnika).
Błędne wskazania temperatury o +15…+25 °C przy stabilnym otoczeniu 40 °C.
Przerywane logi z wartościami ADC: fluktuacje ±180 mV mimo stałej temperatury.
Kody: E:NTC-21, E:TMP-14 (nieliniowość przekroczenia progu), W:ADC-09 (szum pomiarowy).

Kod	Warunek zapisu	Skutek
`E:NTC-21`	R>1 MΩ przez ≥ 5 s	zatrzymanie cyklu grzania, wymuszenie trybu safe
`E:TMP-14`	ADC=0xFFF lub <100@25 °C	odcięcie grzałki, alert termiczny
`W:ADC-09`	σADC > ±40 LSB przez 3 s	log ostrzegawczy, kontynuacja pracy

Stanowisko i metodyka

Stanowisko: komora temperaturowa 10–100 °C (±0,2 °C), zasilacz laboratoryjny 3,3 V, multimetr 6,5 cyfry, logger ADC 12-bit @1 kHz, kamera IR do weryfikacji strat cieplnych, analizator impedancyjny 10 Hz–1 MHz. Procedura: nagrzewanie czujnika do punktów referencyjnych, zapis charakterystyki R=f(T), analiza dryfu.

Parametr	Wartość nominalna	Uwagi
R₂₅	10,00 kΩ ±1%	przy T=25 °C
β	3435 K	przeliczenia wg równania Steinhart-Hart
Vref	3,300 V ±10 mV	źródło odniesienia MCU
ADC_res	12 bit (1,6 mV/LSB)	oversampling ×16

Wyniki i obserwacje

Dryf rezystancji: po 250 h pracy w 70 °C, rezystancja R₂₅ wzrosła do 12,6 kΩ (dryf +26%). Korelacja z błędem ADC ≈ +19 °C.
Zanieczyszczenie złączy: rezystancja kontaktów rosła do 320 mΩ → generowanie offsetu ~60 mV → błędy do +8 °C.
Podciąganie sygnału: rezystor R_pullup 47 kΩ o realnej tolerancji +9% zamiast deklarowanej ±1%, offset równoważny +5–7 °C.
Zakłócenia EMI: indukowane szumy 50/100 kHz z driverów PWM w pobliżu — konieczne ekranowanie przewodów czujnika.

LOG START [NTC-AGD-17-402]
t[s]  Tset  R[Ω]   ADC  Flags
0.0   40.0  11320  2171  OK
32.7  40.0  12790  1890  W:ADC-09
68.1  40.0  999999 4095  E:NTC-21
71.4  40.0  12150  1985  TMP-REC
LOG END

Hipotezy przyczynowe (ranking)

STARZENIE NTC: degradacja struktury ceramicznej → dryf R₂₅ → fałszywe błędy (priorytet: wysoki).
KONEKTORY: zanieczyszczenia/utlenienia styków → rezystancja pasożytnicza → offset ADC (wysoki).
R_pullup: nieprawidłowa tolerancja → przesunięcia charakterystyki (średni).
EMI: sprzęganie z driverów PWM → błędy chwilowe ADC (średni).

Wycinek procedury serwisowej

Odłączyć zasilanie urządzenia, rozładować linie 3,3 V.
Pomiar R czujnika w temp. pokojowej (25±1 °C) → oczekiwane 10,0±0,3 kΩ. Odchyłka >15% → wymiana NTC.
Sprawdzić rezystancję styków konektora → akceptowalne <100 mΩ; wyniki większe → czyszczenie lub wymiana wiązki.
Weryfikacja R_pullup: pomiar multimetrem wylutowanego elementu, akceptowalne ±1% od 47 kΩ.
Test w komorze 40±0,5 °C: ADC=ok. 2170±20LSB, brak kodów E:NTC-21/W:ADC-09.

Wnioski

Dominujące mechanizmy awarii czujników NTC w AGD wynikają z dryfu R₂₅, zanieczyszczeń złączy oraz błędów tolerancji w torze pomiarowym. Po wymianie czujnika na wersję o wyższej stabilności temperaturowej, oczyszczeniu konektorów i korekcie R_pullup, ustabilizowano odczyty ADC, a błędy E:NTC-21/E:TMP-14 przestały występować.

Dla powtarzających się przypadków zalecany jest lokalny przegląd serwisowy. Na Śląsku wykonuje go serwis AGD w Gliwicach.