Kako odabrati ispravan termistor za temperaturni senzor?

Kada se suočite sa hiljadama tipova NTC termistora, odabir pravog može biti prilično težak. U ovom tehničkom članku, Provest ću vas kroz neke od važnih parametara koje morate imati na umu pri odabiru termistora. Ovo je posebno istinito kada se odlučuje između dva uobičajena tipa termistora koji se koriste za mjerenje temperature: NTC termistori s negativnim temperaturnim koeficijentom ili linearni termistori na bazi silikona. NTC termistori se široko koriste zbog svoje niske cijene, ali nude nižu preciznost pri ekstremnim temperaturama. Linearni termistori na bazi silikona nude bolje performanse i veću preciznost u širem temperaturnom rasponu, ali su generalno skuplji. Kao što ćemo vidjeti u nastavku, drugi linearni termistori dolaze na tržište koji nude isplativije, opcije visokih performansi. Pomaže u rješavanju širokog spektra potreba za senzorom temperature bez povećanja ukupne cijene rješenja.

Odabir prave sonde za mjerenje temperature

Odabir pravog NTC termistora za temperaturni senzor

Odabir pravog NTC senzora termistora

Pravi termistor za vašu aplikaciju ovisit će o mnogim parametrima, kao što su:
· Bill of Materials (BOM) trošak;
· Tolerancija otpora;
· Tačke kalibracije;
· Osetljivost (promjena otpora po stepenu Celzijusa);
· Samozagrevanje i pomeranje senzora;

BOM trošak
Sami termistori nisu skupi. Pošto su diskretni, njihov pad napona može se promijeniti korištenjem dodatnih strujnih kola. Na primjer, ako koristite nelinearni NTC termistor i želite linearni pad napona na uređaju, možete odabrati da dodate dodatni otpornik kako biste postigli ovu karakteristiku. Međutim, druga alternativa koja može smanjiti BOM i ukupne troškove rješenja je korištenje linearnog termistora koji sam osigurava željeni pad napona. Dobra vijest je to s našom novom porodicom linearnih termistora, oba su moguća. To znači da inženjeri mogu pojednostaviti dizajn, smanjiti troškove sistema, i smanjiti štampanu ploču (PCB) veličina izgleda najmanje 33%.

Tolerancija otpora
Termistori su kategorizirani prema toleranciji otpora na 25°C, ali ovo ne opisuje u potpunosti kako se mijenjaju na temperaturi. Možete koristiti minimum, tipično, i maksimalne vrijednosti otpora navedene u otporu uređaja naspram. temperaturu (R-T) tablicu u alatu za dizajn ili tablici za izračunavanje tolerancije za određeni temperaturni raspon od interesa.

Za ilustraciju kako se tolerancije mijenjaju s tehnologijom termistora, uporedimo NTC i naš silikonski termistor TMP61. Oba su ocijenjena za toleranciju otpora od ±1%.. Slika 1 ilustruje da se tolerancija otpora oba uređaja povećava kako se temperatura udaljava od 25°C, ali postoji velika razlika između njih na ekstremnim temperaturama. Važno je izračunati ovu razliku kako biste mogli odabrati uređaj koji održava nižu toleranciju u temperaturnom rasponu od interesa.

Kako odabrati pravi termistor za vaš temperaturni senzor

Slika 1: Tolerancija otpora: NTC vs. TMP61

Calibration Points
Neznanje gdje se termistor nalazi unutar svog raspona tolerancije otpornosti će smanjiti performanse sistema jer vam je potrebna veća granica greške. Kalibracija će vam reći koju vrijednost otpora možete očekivati, što vam može pomoći da značajno smanjite marginu greške. Međutim, to je dodatni korak u procesu proizvodnje, tako da kalibraciju treba svesti na minimum.

Broj kalibracijskih tačaka ovisi o vrsti termistora koji se koristi i temperaturnom rasponu primjene. Za uske temperaturne opsege, jedna tačka kalibracije je prikladna za većinu termistora. Za aplikacije koje zahtijevaju širok raspon temperatura, imate dvije opcije: 1) kalibrirajte tri puta sa NTC (to je zbog njihove niske osjetljivosti na ekstremne temperature i veće tolerancije otpora). Or 2) kalibrirati jednom linearnim termistorom na bazi silikona, koji je stabilniji od NTC-a.

Osjetljivost
Velika promjena otpora po stepenu Celzijusa (osjetljivost) je samo jedan od izazova kada pokušavate da dobijete dobru tačnost od termistora. Međutim, osim ako vrijednost otpora dobijete pravo u softveru, bilo kroz kalibraciju ili odabirom termistora s niskom otpornošću, velika osjetljivost neće pomoći.

NTC imaju vrlo visoku osjetljivost na niskim temperaturama jer njihova vrijednost otpora opada eksponencijalno, ali i drastično opadaju kako temperatura raste. Linearni termistori na bazi silikona nemaju istu visoku osjetljivost kao NTC, tako da obezbeđuju stabilna merenja u čitavom temperaturnom opsegu. Kako temperatura raste, osjetljivost linearnih termistora na bazi silicijuma obično premašuje onu NTC-a na oko 60°C.

Samozagrevanje i pomeranje senzora
Termistori rasipaju energiju kao toplotu, što može uticati na njihovu tačnost mjerenja. Količina raspršene topline ovisi o mnogim parametrima, uključujući sastav materijala i struju koja teče kroz uređaj.

Pomjeranje senzora je količina koju termistor pomjera tokom vremena, obično je navedeno u tehničkom listu putem ubrzanog testa vijeka trajanja koji se daje kao procentualna promjena vrijednosti otpora. Ako vaša aplikacija zahtijeva dug životni vijek uz dosljednu osjetljivost i preciznost, odaberite termistor sa niskim samozagrijavanjem i malim pomakom senzora.

Dakle, kada biste trebali koristiti silikonski linearni termistor poput TMP61 preko NTC-a?
Gledajući u tabelu 1, to možete vidjeti za istu cijenu, možete imati koristi od linearnosti i stabilnosti silikonskog linearnog termistora u gotovo svakoj situaciji unutar specificiranog raspona radne temperature silikonskog linearnog termistora. Silicijumski linearni termistori su takođe dostupni u komercijalnim i automobilskim verzijama iu standardu 0402 i 0603 paketi zajednički za NTC uređaje za površinsku montažu.

Table 1: NTC vs. TI silicijumski linearni termistori

Za kompletnu R-T tablicu za TI termistore i jednostavnu metodu konverzije temperature s primjerom koda, preuzmite naš alat za dizajn termistora.