Hogyan válasszuk ki a megfelelő termisztort a hőmérséklet-érzékelőhöz?

Több ezer NTC termisztortípussal szembesülve, a megfelelő kiválasztása meglehetősen nyomasztó lehet. Ebben a műszaki cikkben, Végigvezetek néhány fontos paraméteren, amelyeket figyelembe kell venni a termisztor kiválasztásakor. Ez különösen igaz, ha a hőmérséklet-érzékeléshez használt két általános termisztortípus között döntünk: negatív hőmérsékleti együtthatójú NTC termisztorok vagy szilícium alapú lineáris termisztorok. Az NTC termisztorokat alacsony áruk miatt széles körben használják, de alacsonyabb pontosságot kínálnak szélsőséges hőmérsékleten. A szilícium alapú lineáris termisztorok jobb teljesítményt és nagyobb pontosságot kínálnak szélesebb hőmérsékleti tartományban, de általában drágábbak. Ahogy az alábbiakban látni fogjuk, más lineáris termisztorok kerülnek piacra, amelyek költséghatékonyabbak, nagy teljesítményű opciók. Segít a hőmérséklet-érzékelési igények széles körének kielégítésében anélkül, hogy növelné a megoldás összköltségét.

A megfelelő hőmérséklet-érzékelő szonda kiválasztása

A megfelelő NTC termisztor kiválasztása hőmérséklet-érzékelőhöz

A megfelelő NTC termisztor érzékelő kiválasztása

Az alkalmazáshoz megfelelő termisztor számos paramétertől függ, mint például:
· Anyagjegyzék (BOM) költség;
· Ellenállástűrés;
· Kalibrációs pontok;
· Érzékenység (az ellenállás változása Celsius-fokonként);
· Önmelegedés és szenzoreltolódás;

BOM költség
Maguk a termisztorok nem drágák. Mivel diszkrétek, feszültségesésük további áramkörök használatával módosítható. Például, ha nemlineáris NTC termisztort használ, és lineáris feszültségesést szeretne az eszközön, dönthet úgy, hogy hozzáad egy további ellenállást, hogy segítse ezt a jellemzőt. Viszont, egy másik alternatíva, amely csökkentheti a darabjegyzéket és a megoldás összköltségét, egy lineáris termisztor használata, amely önmagában biztosítja a kívánt feszültségesést. A jó hír az, hogy az új lineáris termisztor családunkkal, mindkettő lehetséges. Ez azt jelenti, hogy a mérnökök leegyszerűsíthetik a terveket, csökkenti a rendszer költségeit, és csökkentse a nyomtatott áramköri lapot (PCB) elrendezés mérete legalább 33%.

Ellenállási tolerancia
A termisztorokat a 25°C-os ellenállástűrésük alapján osztályozzák, de ez nem írja le teljesen, hogyan változnak a hőmérsékleten. Használhatja a minimumot, tipikus, és a készülék ellenállásában megadott maximális ellenállásértékek vs. hőmérséklet (R-T) táblázat egy tervezőeszközben vagy adatlapon, hogy kiszámítsa a tűréshatárt egy adott hőmérsékleti tartományban.

Annak szemléltetésére, hogyan változnak a tűréshatárok a termisztoros technológiával, Hasonlítsunk össze egy NTC-t és a mi TMP61 szilícium alapú termisztorunkat. Mindkettő ±1%-os ellenállástűrésre van méretezve. Ábra 1 szemlélteti, hogy mindkét eszköz ellenállástűrése növekszik, ha a hőmérséklet 25°C-ról távolodik, de nagy különbség van a kettő között az extrém hőmérsékleteken. Fontos ennek a különbségnek a kiszámítása, hogy olyan eszközt válasszon, amely alacsonyabb tűréshatárt tart fenn a kívánt hőmérsékleti tartományban.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő termisztort a hőmérséklet-érzékelőhöz

Ábra 1: Ellenállási tolerancia: NTC vs. TMP61

Kalibrációs pontok
Ha nem tudjuk, hol van a termisztor az ellenállástűrési tartományán belül, az rontja a rendszer teljesítményét, mert nagyobb hibahatárra van szüksége. A kalibrálás megmondja, milyen ellenállásértékre számíthat, amelyek segítségével jelentősen csökkentheti a hibahatárt. Viszont, ez egy további lépés a gyártási folyamatban, tehát a kalibrálást minimálisra kell csökkenteni.

A kalibrációs pontok száma a használt termisztor típusától és az alkalmazás hőmérsékleti tartományától függ. Szűk hőmérsékleti tartományokhoz, egy kalibrációs pont megfelelő a legtöbb termisztorhoz. Széles hőmérsékleti tartományt igénylő alkalmazásokhoz, két lehetőséged van: 1) kalibrálja háromszor NTC-vel (ez az extrém hőmérsékleteken való alacsony érzékenységüknek és a nagyobb ellenállástűrésnek köszönhető). Vagy 2) kalibrálja egyszer szilícium alapú lineáris termisztorral, ami stabilabb, mint egy NTC.

Érzékenység
Nagy ellenállásváltozás Celsius-fokonként (érzékenység) Ez csak az egyik kihívás a termisztor jó pontosságának eléréséhez. Viszont, hacsak nem kapja meg a megfelelő ellenállásértéket a szoftverben, akár kalibrálással, akár alacsony ellenállástűrőségű termisztor kiválasztásával, a nagy érzékenység nem segít.

Az NTC-k nagyon nagy érzékenységgel rendelkeznek alacsony hőmérsékleten, mivel ellenállásértékük exponenciálisan csökken, de a hőmérséklet emelkedésével drámaian csökkennek is. A szilícium alapú lineáris termisztorok nem rendelkeznek olyan nagy érzékenységgel, mint az NTC-k, így stabil mérést biztosítanak a teljes hőmérsékleti tartományban. Ahogy nő a hőmérséklet, a szilícium alapú lineáris termisztorok érzékenysége jellemzően meghaladja az NTC-két 60°C körül.

Önmelegedés és szenzorsodródás
A termisztorok az energiát hőként disszipálják, amelyek befolyásolhatják a mérési pontosságukat. A leadott hő mennyisége számos paramétertől függ, beleértve az anyagösszetételt és a készüléken átfolyó áramot.

Az érzékelő eltolódása a termisztor időbeli eltolódásának mértéke, általában az adatlapon az ellenállásérték százalékos változásaként megadott gyorsított élettartam-teszttel adják meg. Ha az Ön alkalmazása hosszú élettartamot igényel állandó érzékenységgel és pontossággal, válasszon olyan termisztort, amely alacsony önfűtéssel és kis szenzoreltolódással rendelkezik.

Tehát mikor érdemes szilícium lineáris termisztort, például a TMP61-et használni az NTC-vel szemben?
Nézzük a táblázatot 1, ugyanazon az áron láthatod, a szilícium lineáris termisztorok linearitása és stabilitása szinte minden helyzetben profitálhat a szilícium lineáris termisztor meghatározott üzemi hőmérsékleti tartományán belül. A szilícium lineáris termisztorok kereskedelmi és autóipari kivitelben és szabványban is kaphatók 0402 és 0603 a felületre szerelhető NTC-kben megszokott csomagok.

Táblázat 1: NTC vs. TI szilícium lineáris termisztorok

A TI termisztorok teljes R-T táblázatához és egy egyszerű hőmérséklet-átalakítási módszerhez példakóddal, töltse le a termisztor tervező eszközünket.