So wählen Sie den richtigen Thermistor für einen Temperatursensor aus?

Angesichts Tausender NTC-Thermistortypen, Die Auswahl des richtigen Produkts kann ziemlich überwältigend sein. In diesem Fachartikel, Ich werde Sie durch einige wichtige Parameter führen, die Sie bei der Auswahl eines Thermistors berücksichtigen sollten. Dies gilt insbesondere bei der Entscheidung zwischen den beiden gängigen Thermistortypen zur Temperaturmessung: NTC-Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten oder lineare Thermistoren auf Siliziumbasis. NTC-Thermistoren sind aufgrund ihres niedrigen Preises weit verbreitet, bieten aber bei extremen Temperaturen eine geringere Genauigkeit. Lineare Thermistoren auf Siliziumbasis bieten eine bessere Leistung und höhere Genauigkeit über einen größeren Temperaturbereich, sind aber im Allgemeinen teurer. Wie wir weiter unten sehen werden, Es kommen andere lineare Thermistoren auf den Markt, die kostengünstiger sind, Hochleistungsoptionen. Hilft dabei, ein breites Spektrum an Temperatursensoranforderungen zu erfüllen, ohne die Gesamtkosten der Lösung zu erhöhen.

Auswahl der richtigen Sonde zur Temperaturmessung

Auswahl des richtigen NTC-Thermistors für den Temperatursensor

Auswahl des richtigen NTC-Thermistorsensors

Der richtige Thermistor für Ihre Anwendung hängt von vielen Parametern ab, wie zum Beispiel:
· Stückliste (Stückliste) kosten;
· Widerstandstoleranz;
· Kalibrierungspunkte;
· Empfindlichkeit (Widerstandsänderung pro Grad Celsius);
· Selbsterhitzung und Sensordrift;

Stücklistenkosten
Thermistoren selbst sind nicht teuer. Da sie diskret sind, Ihr Spannungsabfall kann durch den Einsatz zusätzlicher Schaltungen verändert werden. Zum Beispiel, wenn Sie einen nichtlinearen NTC-Thermistor verwenden und einen linearen Spannungsabfall am Gerät wünschen, Sie können einen zusätzlichen Widerstand hinzufügen, um diese Eigenschaft zu erreichen. Jedoch, Eine weitere Alternative, die die Stückliste und die Gesamtkosten der Lösung reduzieren kann, ist die Verwendung eines linearen Thermistors, der selbst für den gewünschten Spannungsabfall sorgt. Die gute Nachricht ist das mit unserer neuen linearen Thermistorfamilie, beides ist möglich. Dies bedeutet, dass Ingenieure Konstruktionen vereinfachen können, Systemkosten reduzieren, und Leiterplatten reduzieren (Leiterplatte) Layoutgröße um mindestens 33%.

Widerstandstoleranz
Thermistoren werden nach ihrer Widerstandstoleranz bei 25 °C kategorisiert, Dies beschreibt jedoch nicht vollständig, wie sie sich mit der Temperatur verändern. Sie können das Minimum verwenden, typisch, und maximale Widerstandswerte im Gerätewiderstand vs. Temperatur (R-T) Tabelle in einem Design-Tool oder Datenblatt, um die Toleranz über einen bestimmten interessierenden Temperaturbereich zu berechnen.

Um zu veranschaulichen, wie sich Toleranzen mit der Thermistortechnologie ändern, Vergleichen wir einen NTC und unseren TMP61-Thermistor auf Siliziumbasis. Beide sind für eine Widerstandstoleranz von ±1 % ausgelegt. Figur 1 zeigt, dass die Widerstandstoleranz beider Geräte zunimmt, wenn die Temperatur von 25 °C abweicht, Bei den extremen Temperaturen besteht jedoch ein großer Unterschied zwischen beiden. Es ist wichtig, diese Differenz zu berechnen, damit Sie ein Gerät auswählen können, das über den interessierenden Temperaturbereich eine geringere Toleranz einhält.

So wählen Sie den richtigen Thermistor für Ihren Temperatursensor aus

Figur 1: Widerstandstoleranz: NTC vs. TMP61

Kalibrierungspunkte
Wenn Sie nicht wissen, wo sich der Thermistor innerhalb seines Widerstandstoleranzbereichs befindet, wird die Systemleistung beeinträchtigt, da Sie eine größere Fehlertoleranz benötigen. Durch die Kalibrierung erfahren Sie, welchen Widerstandswert Sie erwarten können, Dies kann Ihnen helfen, die Fehlerquote erheblich zu reduzieren. Jedoch, es ist ein zusätzlicher Schritt im Herstellungsprozess, daher sollte die Kalibrierung auf ein Minimum beschränkt werden.

Die Anzahl der Kalibrierpunkte hängt von der Art des verwendeten Thermistors und dem Temperaturbereich der Anwendung ab. Für enge Temperaturbereiche, Ein Kalibrierpunkt ist für die meisten Thermistoren geeignet. Für Anwendungen, die einen großen Temperaturbereich erfordern, Sie haben zwei Möglichkeiten: 1) Dreimal mit einem NTC kalibrieren (Dies liegt an ihrer geringen Empfindlichkeit bei extremen Temperaturen und ihrer höheren Widerstandstoleranz). Oder 2) Einmal mit einem linearen Thermistor auf Siliziumbasis kalibrieren, Das ist stabiler als ein NTC.

Empfindlichkeit
Eine große Widerstandsänderung pro Grad Celsius (Empfindlichkeit) ist nur eine der Herausforderungen, wenn man versucht, mit einem Thermistor eine gute Genauigkeit zu erzielen. Jedoch, es sei denn, Sie erhalten den Widerstandswert direkt in der Software, entweder durch Kalibrierung oder durch Auswahl eines Thermistors mit einer geringen Widerstandstoleranz, Eine große Empfindlichkeit hilft nicht.

NTCs weisen bei niedrigen Temperaturen eine sehr hohe Empfindlichkeit auf, da ihr Widerstandswert exponentiell abnimmt, Sie nehmen aber auch dramatisch ab, wenn die Temperatur steigt. Lineare Thermistoren auf Siliziumbasis haben nicht die gleiche hohe Empfindlichkeit wie NTCs, Sie liefern somit stabile Messungen über den gesamten Temperaturbereich. Wenn die Temperatur steigt, Die Empfindlichkeit linearer Thermistoren auf Siliziumbasis übersteigt typischerweise die von NTCs bei etwa 60 °C.

Selbsterwärmung und Sensordrift
Thermistoren geben Energie als Wärme ab, was sich auf die Messgenauigkeit auswirken kann. Die Menge der abgegebenen Wärme hängt von vielen Parametern ab, einschließlich der Materialzusammensetzung und des durch das Gerät fließenden Stroms.

Die Sensordrift ist der Betrag, um den ein Thermistor im Laufe der Zeit driftet, Wird normalerweise im Datenblatt über einen beschleunigten Lebensdauertest angegeben und als prozentuale Änderung des Widerstandswerts angegeben. Wenn Ihre Anwendung eine lange Lebensdauer bei gleichbleibender Empfindlichkeit und Genauigkeit erfordert, Wählen Sie einen Thermistor mit geringer Eigenerwärmung und geringer Sensordrift.

Wann sollten Sie also einen linearen Silizium-Thermistor wie den TMP61 anstelle eines NTC verwenden??
Blick auf den Tisch 1, Das kann man zum gleichen Preis sehen, Innerhalb des angegebenen Betriebstemperaturbereichs eines linearen Silizium-Thermistors können Sie in nahezu jeder Situation von der Linearität und Stabilität eines linearen Silizium-Thermistors profitieren. Silizium-Linearthermistoren sind auch in kommerziellen und Automobilversionen sowie im Standard erhältlich 0402 Und 0603 Gehäuse, die für oberflächenmontierbare NTCs üblich sind.

Tisch 1: NTC vs. Lineare Silizium-Thermistoren von TI

Für eine vollständige R-T-Tabelle für TI-Thermistoren und eine einfache Methode zur Temperaturumrechnung mit Beispielcode, Laden Sie unser Thermistor-Design-Tool herunter.