نحوه انتخاب ترمیستور مناسب برای سنسور دما?

هنگام مواجهه با هزاران نوع ترمیستور NTC, انتخاب مناسب می تواند بسیار دشوار باشد. در این مقاله فنی, من شما را با برخی از پارامترهای مهمی که هنگام انتخاب ترمیستور باید در نظر داشته باشید آشنا می کنم. این امر به ویژه در هنگام تصمیم گیری بین دو نوع رایج ترمیستور مورد استفاده برای سنجش دما صادق است: ترمیستورهای NTC با ضریب دمای منفی یا ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون. ترمیستورهای NTC به دلیل قیمت پایین بسیار مورد استفاده قرار می گیرند, اما در دماهای شدید دقت کمتری را ارائه می دهد. ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون عملکرد بهتر و دقت بالاتری را در محدوده دمایی وسیع‌تری ارائه می‌دهند, اما به طور کلی گران تر هستند. همانطور که در زیر خواهیم دید, ترمیستورهای خطی دیگری به بازار می آیند که مقرون به صرفه تر هستند, گزینه های با کارایی بالا. کمک به رفع طیف وسیعی از نیازهای سنجش دما بدون افزایش هزینه کلی محلول.

انتخاب پروب مناسب برای سنجش دما

انتخاب ترمیستور NTC مناسب برای سنسور دما

انتخاب سنسور ترمیستور NTC مناسب

ترمیستور مناسب برای کاربرد شما به پارامترهای زیادی بستگی دارد, مانند:
· لایحه مواد (BOM) هزینه;
· تحمل مقاومت;
· نقاط کالیبراسیون;
· حساسیت (تغییر مقاومت در درجه سانتیگراد);
· خود گرمایش و رانش سنسور;

هزینه BOM
خود ترمیستورها گران نیستند. از آنجایی که گسسته هستند, افت ولتاژ آنها را می توان با استفاده از مدار اضافی تغییر داد. به عنوان مثال, اگر از ترمیستور غیر خطی NTC استفاده می کنید و می خواهید ولتاژ خطی در دستگاه افت کند, ممکن است برای کمک به دستیابی به این ویژگی، یک مقاومت اضافی اضافه کنید. هر چند, جایگزین دیگری که می تواند BOM و هزینه کل محلول را کاهش دهد، استفاده از ترمیستور خطی است که افت ولتاژ مورد نظر را به تنهایی فراهم می کند.. خبر خوب این است که با خانواده ترمیستور خطی جدید ما, هر دو امکان پذیر است. این بدان معناست که مهندسان می توانند طرح ها را ساده کنند, کاهش هزینه های سیستم, و برد مدار چاپی را کاهش دهید (PCB) اندازه طرح حداقل 33%.

تحمل مقاومت
ترمیستورها بر اساس تحمل مقاومت در دمای 25 درجه سانتیگراد طبقه بندی می شوند, اما این به طور کامل چگونگی تغییر آنها در طول دما را توصیف نمی کند. می توانید از حداقل ها استفاده کنید, معمولی, و حداکثر مقادیر مقاومت ارائه شده در مقاومت دستگاه در مقابل. درجه حرارت (R-T) جدول در یک ابزار طراحی یا برگه داده برای محاسبه تحمل در یک محدوده دمایی خاص مورد علاقه.

برای نشان دادن چگونگی تغییر تلرانس ها با فناوری ترمیستور, بیایید یک NTC و ترمیستور مبتنی بر سیلیکون TMP61 خود را با هم مقایسه کنیم. هر دوی آنها برای تحمل مقاومت 1% درجه بندی شده اند. رقم 1 نشان می دهد که تحمل مقاومت هر دو دستگاه با دور شدن دما از 25 درجه سانتی گراد افزایش می یابد., اما در دماهای شدید بین این دو تفاوت زیادی وجود دارد. محاسبه این تفاوت بسیار مهم است تا بتوانید دستگاهی را انتخاب کنید که تحمل کمتری را در محدوده دمایی مورد نظر حفظ کند..

نحوه انتخاب ترمیستور مناسب برای سنسور دمای خود

رقم 1: تحمل مقاومت: NTC در مقابل. TMP61

نقاط کالیبراسیون
ندانستن جایی که ترمیستور در محدوده تحمل مقاومت خود قرار دارد، عملکرد سیستم را کاهش می دهد زیرا به حاشیه خطای بیشتری نیاز دارید.. کالیبراسیون به شما می گوید که چه مقدار مقاومتی را باید انتظار داشت, که می تواند به شما در کاهش قابل توجه حاشیه خطا کمک کند. هر چند, این یک مرحله اضافی در فرآیند تولید است, بنابراین کالیبراسیون باید به حداقل برسد.

تعداد نقاط کالیبراسیون به نوع ترمیستور مورد استفاده و محدوده دمایی کاربرد بستگی دارد. برای محدوده دمایی باریک, یک نقطه کالیبراسیون برای اکثر ترمیستورها مناسب است. برای کاربردهایی که به محدوده دمایی وسیعی نیاز دارند, شما دو گزینه دارید: 1) سه بار با NTC کالیبره کنید (این به دلیل حساسیت کم آنها در دماهای شدید و تحمل مقاومت بالاتر است). یا 2) یک بار با ترمیستور خطی مبتنی بر سیلیکون کالیبره کنید, which is more stable than an NTC.

حساسیت
تغییر زیادی در مقاومت در درجه سانتیگراد (حساسیت) is just one of the challenges when trying to get good accuracy from a thermistor. هر چند, مگر اینکه مقدار مقاومت را درست در نرم افزار دریافت کنید, یا از طریق کالیبراسیون یا با انتخاب یک ترمیستور با تحمل مقاومت پایین, حساسیت زیاد کمکی نمی کند.

NTCها در دماهای پایین حساسیت بسیار بالایی دارند زیرا مقدار مقاومت آنها به صورت تصاعدی کاهش می یابد, اما با افزایش دما به طور چشمگیری کاهش می یابند. ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون به اندازه NTC ها حساسیت بالایی ندارند, بنابراین اندازه گیری های پایداری را در کل محدوده دما ارائه می دهند. با افزایش دما, حساسیت ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون معمولاً در حدود 60 درجه سانتیگراد از NTCها بیشتر است..

خود گرمایش و رانش سنسور
ترمیستورها انرژی را به صورت گرما تلف می کنند, که می تواند بر دقت اندازه گیری آنها تأثیر بگذارد. مقدار گرمای دفع شده به پارامترهای زیادی بستگی دارد, از جمله ترکیب مواد و جریان عبوری از دستگاه.

رانش سنسور مقداری است که یک ترمیستور در طول زمان جابجا می شود, معمولاً در برگه داده از طریق یک آزمایش عمر تسریع شده به عنوان درصد تغییر در مقدار مقاومت مشخص می شود. اگر برنامه شما به عمر طولانی با حساسیت و دقت مداوم نیاز دارد, یک ترمیستور با خود گرمایش کم و رانش سنسور کوچک انتخاب کنید.

بنابراین چه زمانی باید از ترمیستور خطی سیلیکونی مانند TMP61 روی NTC استفاده کنید?
نگاه کردن به جدول 1, می توانید آن را با همان قیمت ببینید, شما می توانید از خطی بودن و پایداری یک ترمیستور خطی سیلیکونی تقریباً در هر شرایطی در محدوده دمای عملیاتی مشخص شده ترمیستور خطی سیلیکونی بهره مند شوید.. ترمیستورهای خطی سیلیکونی نیز در نسخه های تجاری و خودرویی و استاندارد موجود هستند 0402 وت 0603 packages common to surface mount device NTCs.

جدول 1: NTC در مقابل. ترمیستورهای خطی سیلیکونی TI

برای یک جدول کامل R-T برای ترمیستورهای TI و یک روش آسان تبدیل دما با کد مثال, ابزار طراحی ترمیستور ما را دانلود کنید.