Kuinka valita oikea termistori lämpötila-anturille?

Kun kohtaat tuhansia NTC-termistorityyppejä, oikean valinta voi olla varsin ylivoimaista. Tässä teknisessä artikkelissa, Käyn läpi joitakin tärkeitä parametreja, jotka tulee pitää mielessä termistoria valittaessa. Tämä pätee erityisesti päätettäessä kahden yleisen lämpötilan mittaukseen käytetyn termistorityypin välillä: negatiivinen lämpötilakerroin NTC-termistorit tai piipohjaiset lineaaritermistorit. NTC-termistoreja käytetään laajalti alhaisen hinnan vuoksi, mutta tarjoavat alhaisemman tarkkuuden äärimmäisissä lämpötiloissa. Piipohjaiset lineaaritermistorit tarjoavat paremman suorituskyvyn ja paremman tarkkuuden laajemmalla lämpötila-alueella, mutta ovat yleensä kalliimpia. Kuten alla näemme, markkinoille on tulossa muita lineaarisia termistoreita, jotka tarjoavat kustannustehokkaampia, korkean suorituskyvyn vaihtoehtoja. Auttaa vastaamaan monenlaisiin lämpötilan mittaustarpeisiin nostamatta ratkaisun kokonaiskustannuksia.

Oikean anturin valinta lämpötilan mittaukseen

Oikean NTC-termistorin valinta lämpötila-anturille

Oikean NTC-termistorianturin valinta

Sovelluksellesi sopiva termistori riippuu monista parametreista, kuten:
· Bill of Materials (BOM) maksaa;
· Resistanssitoleranssi;
· Kalibrointipisteet;
· Sensitivity (resistanssin muutos celsiusastetta kohden);
· Itsestään lämpenevä ja anturin poikkeama;

BOM-kustannukset
Termistorit eivät itsessään ole kalliita. Koska ne ovat erillisiä, niiden jännitehäviö voidaan muuttaa käyttämällä lisäpiirejä. Esimerkiksi, jos käytät epälineaarista NTC-termistoria ja haluat lineaarisen jännitehäviön laitteen yli, voit lisätä ylimääräisen vastuksen tämän ominaisuuden saavuttamiseksi. kuitenkin, toinen vaihtoehto, joka voi pienentää tuoteluetteloa ja ratkaisun kokonaiskustannuksia, on käyttää lineaaritermistoria, joka tuottaa halutun jännitehäviön yksinään. Hyvä uutinen on, että uudella lineaaritermistoriperheellämme, molemmat ovat mahdollisia. Tämä tarkoittaa, että insinöörit voivat yksinkertaistaa suunnittelua, vähentää järjestelmäkustannuksia, ja vähentää painettua piirilevyä (PCB) asettelun koko vähintään 33%.

Vastustustoleranssi
Termistorit luokitellaan niiden resistanssitoleranssin mukaan 25 °C:ssa, mutta tämä ei kuvaa täysin sitä, kuinka ne muuttuvat lämpötilassa. Voit käyttää minimiä, tyypillinen, ja maksimivastusarvot, jotka on annettu laitteen vastus vs. lämpötila (R-T) taulukko suunnittelutyökalussa tai tietolomakkeessa toleranssin laskemiseksi tietyllä mielenkiinnon kohteena olevalla lämpötila-alueella.

Havainnollistaa, kuinka toleranssit muuttuvat termistoritekniikan avulla, verrataan NTC:tä ja piipohjaista TMP61-termistoriamme. Niiden molempien resistanssitoleranssi on ±1 %. Kuva 1 kuvaa, että molempien laitteiden resistanssitoleranssi kasvaa lämpötilan siirtyessä pois 25°C:sta, mutta näiden kahden välillä on suuri ero äärilämpötiloissa. On tärkeää laskea tämä ero, jotta voit valita laitteen, joka säilyttää alhaisemman toleranssin kiinnostavalla lämpötila-alueella.

Kuinka valita oikea termistori lämpötila-anturillesi

Kuva 1: Vastustustoleranssi: NTC vs. TMP61

Calibration Points
Jos et tiedä, missä termistori on sen resistanssitoleranssialueella, järjestelmän suorituskyky heikkenee, koska tarvitset laajemman virhemarginaalin. Kalibrointi kertoo, mikä resistanssiarvo on odotettavissa, mikä voi auttaa sinua pienentämään virhemarginaalia merkittävästi. kuitenkin, se on lisävaihe valmistusprosessissa, joten kalibrointi tulee pitää minimissä.

Kalibrointipisteiden määrä riippuu käytetyn termistorin tyypistä ja sovelluksen lämpötila-alueesta. Kapeille lämpötila-alueille, yksi kalibrointipiste sopii useimmille termistoreille. Sovelluksiin, jotka vaativat laajaa lämpötila-aluetta, sinulla on kaksi vaihtoehtoa: 1) kalibroi kolme kertaa NTC:llä (tämä johtuu niiden alhaisesta herkkyydestä äärimmäisissä lämpötiloissa ja korkeammasta vastustuskyvystä). Tai 2) kalibroi kerran piipohjaisella lineaarisella termistorilla, joka on vakaampi kuin NTC.

Herkkyys
Suuri muutos vastuksessa celsiusastetta kohden (herkkyys) on vain yksi haasteista, kun termistorista yritetään saada hyvä tarkkuus. kuitenkin, ellet saa resistanssiarvoa oikein ohjelmistosta, joko kalibroimalla tai valitsemalla termistori, jolla on pieni resistanssitoleranssi, suuri herkkyys ei auta.

NTC:llä on erittäin korkea herkkyys matalissa lämpötiloissa, koska niiden vastusarvo pienenee eksponentiaalisesti, mutta ne myös putoavat dramaattisesti lämpötilan noustessa. Piipohjaisilla lineaarisilla termistoreilla ei ole yhtä suurta herkkyyttä kuin NTC:illä, joten ne tarjoavat vakaat mittaukset koko lämpötila-alueella. Kun lämpötila nousee, piipohjaisten lineaaristen termistorien herkkyys ylittää tyypillisesti NTC:n herkkyyden noin 60 °C:ssa.

Itsestään lämpenevä ja anturin ajautuminen
Termistorit haihduttavat energiaa lämpönä, mikä voi vaikuttaa niiden mittaustarkkuuteen. Hajaantuneen lämmön määrä riippuu monista parametreista, mukaan lukien materiaalin koostumus ja laitteen läpi kulkeva virta.

Anturin ryömintä on määrä, jonka termistori ajautuu ajan myötä, yleensä määritetään teknisissä tiedoissa nopeutetun käyttöiän testin kautta, joka ilmaistaan ​​vastusarvon prosentuaalisena muutoksena. Jos sovelluksesi vaatii pitkää käyttöikää tasaisella herkkyydellä ja tarkkuudella, valitse termistori, jossa on alhainen itsekuumeneminen ja pieni anturiryömintä.

Joten milloin sinun pitäisi käyttää lineaarista piitermistoria, kuten TMP61, NTC:n päällä?
Looking at Table 1, sen näkee samaan hintaan, voit hyötyä lineaarisen piitermistorin lineaarisuudesta ja stabiilisuudesta melkein missä tahansa tilanteessa piilineaarisen termistorin määritellyllä käyttölämpötila-alueella. Piin lineaarisia termistoreja on saatavana myös kaupallisina ja autoversioina sekä vakiona 0402 ja 0603 pinta-asennuslaitteiden NTC:ille yhteiset paketit.

Taulukko 1: NTC vs. TI lineaariset piitermistorit

Täydellinen R-T-taulukko TI-termistoreille ja helppo lämpötilan muunnosmenetelmä esimerkkikoodilla, lataa termistorisuunnittelutyökalumme.