Kuidas valida temperatuurianduri jaoks õiget termistorit?

Kui puutute kokku tuhandete NTC termistoritüüpidega, õige valimine võib olla üsna raske. Selles tehnilises artiklis, Tutvustan teile mõningaid olulisi parameetreid, mida termistori valimisel meeles pidada. See kehtib eriti siis, kui otsustatakse kahe tavalise temperatuurianduri tüüpi termistori vahel: negatiivse temperatuurikoefitsiendiga NTC termistorid või ränipõhised lineaarsed termistorid. NTC termistoreid kasutatakse laialdaselt nende madala hinna tõttu, kuid pakuvad äärmuslikel temperatuuridel madalamat täpsust. Ränipõhised lineaarsed termistorid pakuvad paremat jõudlust ja suuremat täpsust laiemas temperatuurivahemikus, kuid üldiselt on need kallimad. Nagu me allpool näeme, turule tulevad teised lineaarsed termistorid, mis pakuvad kulutõhusamaid, suure jõudlusega valikud. Aitab lahendada mitmesuguseid temperatuurianduri vajadusi, suurendamata lahenduse üldkulusid.

Õige sondi valimine temperatuuri tuvastamiseks

Õige NTC termistori valimine temperatuurianduri jaoks

Õige NTC termistori anduri valimine

Teie rakenduse jaoks sobiv termistor sõltub paljudest parameetritest, nagu näiteks:
· Materjalide loetelu (BOM) kulu;
· Vastupanu taluvus;
· Kalibreerimispunktid;
· Tundlikkus (takistuse muutus Celsiuse kraadi kohta);
· Isekuumenemine ja anduri triivimine;

BOM-i maksumus
Termistorid ise ei ole kallid. Kuna need on diskreetsed, nende pingelangust saab muuta lisalülituste abil. Näiteks, kui kasutate mittelineaarset NTC termistorit ja soovite seadmes lineaarset pingelangust, selle omaduse saavutamiseks võite lisada täiendava takisti. Siiski, teine ​​alternatiiv, mis võib vähendada tootematerjali ja lahenduse kogukulusid, on kasutada lineaarset termistorit, mis tagab soovitud pingelanguse iseseisvalt. Hea uudis on see, et meie uus lineaarne termistori perekond, mõlemad on võimalikud. See tähendab, et insenerid saavad disainilahendusi lihtsustada, vähendada süsteemi kulusid, ja vähendada trükkplaati (PCB) paigutuse suurus vähemalt 33%.

Vastupanu taluvus
Termistorid liigitatakse nende takistuse taluvuse järgi temperatuuril 25 °C, kuid see ei kirjelda täielikult, kuidas need temperatuurimuutused muutuvad. Võite kasutada miinimumi, tüüpiline, ja maksimaalsed takistuse väärtused, mis on sätestatud seadme takistuses vs. temperatuuri (R-T) tabel projekteerimistööriistas või andmelehel, et arvutada tolerants konkreetses huvipakkuvas temperatuurivahemikus.

Illustreerimaks, kuidas tolerantsid termistortehnoloogiaga muutuvad, võrdleme NTC-d ja meie ränipõhist termistorit TMP61. Mõlemad on hinnatud ±1% takistuse tolerantsiga. Joonis 1 näitab, et mõlema seadme takistustaluvus suureneb, kui temperatuur eemaldub 25 °C-st, kuid äärmuslikel temperatuuridel on nende kahe vahel suur erinevus. Oluline on see erinevus välja arvutada, et saaksite valida seadme, mis säilitab huvipakkuvas temperatuurivahemikus madalama tolerantsi..

Kuidas valida temperatuurianduri jaoks õige termistor

Joonis 1: Vastupanu taluvus: NTC vs. TMP61

Kalibreerimispunktid
Kui te ei tea, kus termistor oma takistuse tolerantsi vahemikus asub, väheneb süsteemi jõudlus, kuna vajate laiemat veamarginaali. Kalibreerimine ütleb teile, millist takistuse väärtust oodata, mis aitab teil veamarginaali oluliselt vähendada. Siiski, see on täiendav etapp tootmisprotsessis, nii et kalibreerimine peaks olema minimaalne.

Kalibreerimispunktide arv sõltub kasutatava termistori tüübist ja rakenduse temperatuurivahemikust. Kitsatele temperatuurivahemikele, üks kalibreerimispunkt sobib enamiku termistorite jaoks. Rakenduste jaoks, mis nõuavad laia temperatuurivahemikku, teil on kaks võimalust: 1) kalibreerige kolm korda NTC-ga (selle põhjuseks on nende madal tundlikkus äärmuslikel temperatuuridel ja suurem vastupidavus). Või 2) kalibreerige üks kord ränipõhise lineaarse termistoriga, mis on stabiilsem kui NTC.

Tundlikkus
Suur takistuse muutus Celsiuse kraadi kohta (tundlikkus) on vaid üks väljakutsetest, kui proovite termistorilt head täpsust saada. Siiski, välja arvatud juhul, kui saate tarkvaras takistuse väärtuse, kas kalibreerimise teel või valides madala takistustolerantsiga termistori, suur tundlikkus ei aita.

NTC-del on madalatel temperatuuridel väga kõrge tundlikkus, kuna nende takistuse väärtus väheneb eksponentsiaalselt, kuid need langevad ka järsult temperatuuri tõustes. Ränipõhistel lineaarsetel termistoridel ei ole sama kõrge tundlikkus kui NTC-del, nii et need tagavad stabiilsed mõõtmised kogu temperatuurivahemikus. Kui temperatuur tõuseb, ränipõhiste lineaarsete termistoride tundlikkus ületab tavaliselt umbes 60 °C juures NTC oma.

Isekuumenemine ja anduri triivimine
Termistorid hajutavad energiat soojusena, mis võib mõjutada nende mõõtmise täpsust. Hajutatud soojuse hulk sõltub paljudest parameetritest, sealhulgas materjali koostis ja seadet läbiv vool.

Anduri triiv on summa, mille termistor aja jooksul triivib, tavaliselt täpsustatakse andmelehel kiirendatud eluea testiga, mis on esitatud takistuse väärtuse muutuse protsentides. Kui teie rakendus nõuab pikka kasutusiga, püsivat tundlikkust ja täpsust, vali madala isekuumenemise ja väikese anduritriiviga termistor.

Niisiis, millal peaksite kasutama ränist lineaarset termistorit, näiteks TMP61, NTC asemel?
Tabelit vaadates 1, sa näed seda sama hinnaga, saate räni lineaarse termistori lineaarsusest ja stabiilsusest kasu peaaegu igas olukorras räni lineaarse termistori määratud töötemperatuuri vahemikus. Ränist lineaarsed termistorid on saadaval ka kommerts- ja autoversioonidena ning standardvarustuses 0402 ja 0603 pindpaigaldusseadmete NTC-dele ühised paketid.

Tabel 1: NTC vs. TI räni lineaarsed termistorid

Täieliku R-T tabeli jaoks TI-termistoride jaoks ja lihtsaks temperatuuri teisendusmeetodiks koos näidiskoodiga, laadige alla meie termistori kujundamise tööriist.