Com seleccionar el termistor correcte per a un sensor de temperatura?

Quan s'enfronten a milers de tipus de termistor NTC, triar el correcte pot ser bastant aclaparador. En aquest article tècnic, Us explicaré alguns dels paràmetres importants a tenir en compte a l'hora de seleccionar un termistor. Això és especialment cert quan es decideix entre els dos tipus comuns de termistors utilitzats per a la detecció de temperatura: termistors NTC de coeficient de temperatura negatiu o termistors lineals basats en silici. Els termistors NTC s'utilitzen àmpliament a causa del seu baix preu, però ofereixen una precisió més baixa a temperatures extremes. Silicon-based linear thermistors offer better performance and higher accuracy over a wider temperature range, però en general són més cars. Com veurem a continuació, Altres termistors lineals estan arribant al mercat que ofereixen més rendibilitat, opcions d'alt rendiment. Ajudar a fer front a una àmplia gamma de necessitats de detecció de temperatura sense augmentar el cost global de la solució.

Escollir la sonda adequada per a la detecció de temperatura

Escollir el termistor NTC adequat per al sensor de temperatura

Escollir el sensor de termistor NTC adequat

El termistor adequat per a la vostra aplicació dependrà de molts paràmetres, com ara:
· Llista de materials (BOM) costar;
· Tolerància a la resistència;
· Punts de calibratge;
· Sensibilitat (variació de la resistència per grau Celsius);
· Autoescalfament i deriva del sensor;

Cost de BOM
Els termistors en si no són cars. Com que són discrets, la seva caiguda de tensió es pot canviar mitjançant l'ús de circuits addicionals. Per exemple, si utilitzeu un termistor NTC no lineal i voleu una caiguda de tensió lineal al dispositiu, podeu optar per afegir una resistència addicional per ajudar a aconseguir aquesta característica. No obstant això, Una altra alternativa que pot reduir la BOM i el cost total de la solució és utilitzar un termistor lineal que proporcioni la caiguda de tensió desitjada per si mateix.. La bona notícia és que amb la nostra nova família de termistors lineals, tots dos són possibles. Això significa que els enginyers poden simplificar els dissenys, reduir els costos del sistema, i reduir la placa de circuit imprès (PCB) mida del disseny com a mínim 33%.

Tolerància a la resistència
Els termistors es classifiquen segons la seva tolerància de resistència a 25 °C, però això no descriu completament com canvien la temperatura. Podeu utilitzar el mínim, típic, i els valors màxims de resistència proporcionats a la resistència del dispositiu vs. temperatura (R-T) taula en una eina de disseny o full de dades per calcular la tolerància en un interval de temperatura específic d'interès.

Per il·lustrar com canvien les toleràncies amb la tecnologia del termistor, comparem un NTC i el nostre termistor basat en silici TMP61. Tots dos estan classificats per a una tolerància de resistència de ± 1%.. Figura 1 il·lustra que la tolerància de resistència d'ambdós dispositius augmenta a mesura que la temperatura s'allunya dels 25 °C, but there is a large difference between the two at the extreme temperatures. És important calcular aquesta diferència per poder triar un dispositiu que mantingui una tolerància més baixa en el rang de temperatura d'interès..

Com triar el termistor adequat per al vostre sensor de temperatura

Figura 1: Tolerància a la resistència: NTC vs. TMP61

Punts de calibració
No saber on es troba el termistor dins del seu rang de tolerància de resistència degradarà el rendiment del sistema perquè necessiteu un marge d'error més ampli.. La calibració us dirà quin valor de resistència cal esperar, que us pot ajudar a reduir significativament el marge d'error. No obstant això, és un pas addicional en el procés de fabricació, per tant, la calibració s'ha de mantenir al mínim.

El nombre de punts de calibratge depèn del tipus de termistor utilitzat i del rang de temperatura de l'aplicació. For narrow temperature ranges, un punt de calibratge és adequat per a la majoria de termistors. Per a aplicacions que requereixen un ampli rang de temperatures, tens dues opcions: 1) calibra tres vegades amb un NTC (això es deu a la seva baixa sensibilitat a temperatures extremes i una major tolerància de resistència). O 2) calibra una vegada amb un termistor lineal basat en silici, que és més estable que un NTC.

Sensibilitat
Un gran canvi en la resistència per grau Celsius (sensibilitat) és només un dels reptes a l'hora d'intentar obtenir una bona precisió d'un termistor. No obstant això, tret que obtingueu el valor de resistència directament al programari, ja sigui mitjançant el calibratge o escollint un termistor amb una baixa tolerància de resistència, una gran sensibilitat no ajudarà.

Els NTC tenen una sensibilitat molt alta a baixes temperatures perquè el seu valor de resistència disminueix exponencialment, but they also drop off dramatically as the temperature increases. Els termistors lineals basats en silici no tenen la mateixa sensibilitat alta que els NTC, de manera que proporcionen mesures estables en tot el rang de temperatures. A mesura que augmenta la temperatura, la sensibilitat dels termistors lineals basats en silici normalment supera la dels NTC a uns 60 °C.

Autoescalfament i deriva del sensor
Els termistors dissipen l'energia en forma de calor, que poden afectar la seva precisió de mesura. La quantitat de calor dissipada depèn de molts paràmetres, inclosa la composició del material i el corrent que circula pel dispositiu.

La deriva del sensor és la quantitat que un termistor deriva al llarg del temps, normalment s'especifica al full de dades mitjançant una prova de vida accelerada donada com a canvi percentual en el valor de la resistència. Si la vostra aplicació requereix una llarga vida útil amb una sensibilitat i precisió constants, Trieu un termistor amb un autoescalfament baix i una petita deriva del sensor.

Aleshores, quan hauríeu d'utilitzar un termistor lineal de silici com el TMP61 sobre un NTC?
Mirant la Taula 1, ho podeu veure pel mateix preu, podeu beneficiar-vos de la linealitat i l'estabilitat d'un termistor lineal de silici en gairebé qualsevol situació dins del rang de temperatura de funcionament especificat d'un termistor lineal de silici. Els termistors lineals de silici també estan disponibles en versions comercials i d'automoció i en l'estàndard 0402 i 0603 paquets comuns als NTC de dispositius de muntatge en superfície.

Taula 1: NTC vs. Termistors lineals de silici TI

Per obtenir una taula R-T completa per a termistors TI i un mètode de conversió de temperatura fàcil amb codi d'exemple, descarregueu la nostra eina de disseny de termistors.