Kako odabrati ispravan termistor za senzor temperature?

Kada se suočite s tisućama tipova NTC termistora, odabir pravog može biti prilično težak. U ovom tehničkom članku, Provest ću vas kroz neke od važnih parametara koje morate imati na umu pri odabiru termistora. To je osobito istinito kada se odlučuje između dvije uobičajene vrste termistora koji se koriste za mjerenje temperature: NTC termistori s negativnim temperaturnim koeficijentom ili linearni termistori na bazi silicija. NTC termistori imaju široku primjenu zbog niske cijene, ali nude nižu točnost pri ekstremnim temperaturama. Linearni termistori na bazi silicija nude bolje performanse i veću točnost u širem temperaturnom rasponu, ali općenito su skuplji. Kao što ćemo vidjeti u nastavku, drugi linearni termistori dolaze na tržište koji nude isplativije, opcije visokih performansi. Pomaže u rješavanju širokog raspona potreba za senzorima temperature bez povećanja ukupne cijene rješenja.

Odabir prave sonde za mjerenje temperature

Odabir pravog NTC termistora za senzor temperature

Odabir pravog NTC termistora

Pravi termistor za vašu primjenu ovisit će o mnogim parametrima, takav:
· Troškovnik materijala (BOM) trošak;
· Tolerancija otpora;
· Kalibracijske točke;
· Osjetljivost (promjena otpora po stupnju Celzijusa);
· Samozagrijavanje i pomak senzora;

BOM trošak
Sami termistori nisu skupi. Budući da su diskretni, njihov pad napona može se promijeniti korištenjem dodatnih sklopova. Na primjer, ako koristite nelinearni NTC termistor i želite linearni pad napona na uređaju, možete odlučiti dodati dodatni otpornik kako biste postigli ovu karakteristiku. Međutim, druga alternativa koja može smanjiti BOM i ukupne troškove rješenja je korištenje linearnog termistora koji sam osigurava željeni pad napona. Dobra vijest je da s našom novom obitelji linearnih termistora, oboje je moguće. To znači da inženjeri mogu pojednostaviti dizajne, smanjiti troškove sustava, i smanjiti tiskanu ploču (PCB) veličina izgleda za najmanje 33%.

Tolerancija otpora
Termistori su kategorizirani prema toleranciji otpora na 25°C, ali to ne opisuje u potpunosti kako se mijenjaju s temperaturom. Možete koristiti minimum, tipičan, i maksimalne vrijednosti otpora navedene u otporu uređaja vs. temperatura (R-T) tablicu u alatu za projektiranje ili podatkovnoj tablici za izračun tolerancije u određenom temperaturnom rasponu od interesa.

Za ilustraciju kako se tolerancije mijenjaju s tehnologijom termistora, usporedimo NTC i naš termistor na bazi silicija TMP61. Oba su ocijenjena za toleranciju otpora od ±1%.. Lik 1 ilustrira da se tolerancija otpora oba uređaja povećava kako se temperatura udaljava od 25°C, ali postoji velika razlika između to dvoje na ekstremnim temperaturama. Važno je izračunati ovu razliku kako biste mogli odabrati uređaj koji održava nižu toleranciju u rasponu temperature od interesa.

Kako odabrati pravi termistor za vaš senzor temperature

Lik 1: Tolerancija otpora: NTC vs. TMP61

Kalibracijske točke
Ako ne znate gdje je termistor unutar svog raspona tolerancije otpora, to će pogoršati performanse sustava jer vam je potrebna veća granica pogreške. Kalibracija će vam reći koju vrijednost otpora možete očekivati, što vam može pomoći da značajno smanjite marginu pogreške. Međutim, to je dodatni korak u procesu proizvodnje, pa kalibraciju treba svesti na minimum.

Broj kalibracijskih točaka ovisi o vrsti korištenog termistora i temperaturnom rasponu primjene. Za uska temperaturna područja, jedna kalibracijska točka je prikladna za većinu termistora. Za primjene koje zahtijevaju širok temperaturni raspon, imate dvije mogućnosti: 1) kalibrirajte tri puta s NTC-om (to je zbog njihove niske osjetljivosti na ekstremnim temperaturama i veće otpornosti). Ili 2) kalibrirati jednom s linearnim termistorom na bazi silicija, koji je stabilniji od NTC-a.

Osjetljivost
Velika promjena otpora po stupnju Celzijusa (osjetljivost) je samo jedan od izazova kada se pokušava postići dobra točnost od termistora. Međutim, osim ako vrijednost otpora ne dobijete točno u softveru, bilo putem kalibracije ili odabirom termistora s niskom tolerancijom otpora, velika osjetljivost neće pomoći.

NTC imaju vrlo visoku osjetljivost na niskim temperaturama jer im se vrijednost otpora eksponencijalno smanjuje, ali također dramatično opadaju kako temperatura raste. Linearni termistori na bazi silicija nemaju istu visoku osjetljivost kao NTC, tako da pružaju stabilna mjerenja u cijelom temperaturnom rasponu. Kako se temperatura povećava, osjetljivost linearnih termistora na bazi silicija obično premašuje onu NTC-a na oko 60°C.

Samozagrijavanje i pomak senzora
Termistori raspršuju energiju kao toplinu, što može utjecati na njihovu točnost mjerenja. Količina raspršene topline ovisi o mnogim parametrima, uključujući sastav materijala i struju koja teče kroz uređaj.

Pomak senzora je količina pomaka termistora tijekom vremena, obično navedeno u podatkovnoj tablici putem ubrzanog testa vijeka trajanja danog kao postotna promjena vrijednosti otpora. Ako vaša primjena zahtijeva dug životni vijek uz konstantnu osjetljivost i točnost, odaberite termistor s niskim samozagrijavanjem i malim pomakom senzora.

Dakle, kada biste trebali koristiti silikonski linearni termistor poput TMP61 umjesto NTC-a?
Gledajući Table 1, to možete vidjeti za istu cijenu, možete imati koristi od linearnosti i stabilnosti silicijevog linearnog termistora u gotovo svakoj situaciji unutar navedenog radnog temperaturnog raspona silicijevog linearnog termistora. Silikonski linearni termistori također su dostupni u komercijalnim i automobilskim verzijama te u standardu 0402 i 0603 paketi uobičajeni za NTC uređaje za površinsku montažu.

Stol 1: NTC vs. TI silicijski linearni termistori

Za potpunu R-T tablicu za TI termistore i jednostavnu metodu pretvorbe temperature s primjerom koda, preuzmite naš alat za dizajn termistora.