Kā izvēlēties pareizo termistoru temperatūras sensoram?

Saskaroties ar tūkstošiem NTC termistoru veidu, pareizā izvēle var būt diezgan sarežģīta. Šajā tehniskajā rakstā, Es iepazīstināšu jūs ar dažiem svarīgiem parametriem, kas jāpatur prātā, izvēloties termistoru. Tas jo īpaši attiecas uz lēmumu starp diviem izplatītākajiem termistoru veidiem, ko izmanto temperatūras noteikšanai: negatīvā temperatūras koeficienta NTC termistori vai lineārie termistori uz silīcija bāzes. NTC termistori tiek plaši izmantoti to zemās cenas dēļ, bet piedāvā zemāku precizitāti ekstremālās temperatūrās. Lineārie termistori uz silīcija bāzes piedāvā labāku veiktspēju un lielāku precizitāti plašākā temperatūras diapazonā, bet parasti tie ir dārgāki. Kā redzēsim tālāk, Tirgū tiek piedāvāti citi lineārie termistori, kas piedāvā izmaksu ziņā efektīvākus, augstas veiktspējas iespējas. Palīdz risināt dažādas temperatūras noteikšanas vajadzības, nepalielinot risinājuma kopējās izmaksas.

Pareizās zondes izvēle temperatūras noteikšanai

Pareiza NTC termistora izvēle temperatūras sensoram

Pareiza NTC termistora sensora izvēle

Jūsu lietojumam piemērotais termistors būs atkarīgs no daudziem parametriem, piemēram:
· Materiālu saraksts (BOM) izmaksas;
· Pretestības tolerance;
· Kalibrēšanas punkti;
· Jutīgums (pretestības izmaiņas uz grādiem pēc Celsija);
· Pašsasilstošs un sensora novirze;

BOM izmaksas
Paši termistori nav dārgi. Tā kā tie ir diskrēti, to sprieguma kritumu var mainīt, izmantojot papildu shēmas. Piemēram, ja izmantojat nelineāru NTC termistoru un vēlaties lineāru sprieguma kritumu visā ierīcē, varat izvēlēties pievienot papildu rezistoru, lai palīdzētu sasniegt šo raksturlielumu. Lai arī, vēl viena alternatīva, kas var samazināt MK un kopējās risinājuma izmaksas, ir izmantot lineāro termistoru, kas pats nodrošina vēlamo sprieguma kritumu.. Labā ziņa ir tā, ka ar mūsu jauno lineāro termistoru saimi, abi ir iespējami. Tas nozīmē, ka inženieri var vienkāršot dizainu, samazināt sistēmas izmaksas, un samazināt iespiedshēmas plati (PCB) izkārtojuma lielums vismaz par 33%.

Pretestības tolerance
Termistori tiek iedalīti kategorijās pēc to pretestības pielaides 25°C temperatūrā, bet tas pilnībā neapraksta, kā tie mainās atkarībā no temperatūras. Jūs varat izmantot minimumu, tipisks, un maksimālās pretestības vērtības, kas norādītas ierīces pretestībā vs. temperatūra (R-T) tabula projektēšanas rīkā vai datu lapā, lai aprēķinātu pielaidi noteiktā interesējošā temperatūras diapazonā.

Lai ilustrētu, kā pielaides mainās ar termistora tehnoloģiju, salīdzināsim NTC un mūsu TMP61 silīcija termistoru. Tie abi ir novērtēti ar ±1% pretestības toleranci. attēls 1 ilustrē, ka abu ierīču pretestības tolerance palielinās, temperatūrai virzoties prom no 25°C, bet ekstrēmās temperatūrās starp abiem ir liela atšķirība. Ir svarīgi aprēķināt šo starpību, lai jūs varētu izvēlēties ierīci, kas saglabā zemāku pielaidi interesējošā temperatūras diapazonā.

Kā izvēlēties pareizo termistoru savam temperatūras sensoram

attēls 1: Pretestības tolerance: NTC vs. TMP61

Kalibrēšanas punkti
Nezinot, kur termistors atrodas tā pretestības pielaides diapazonā, pasliktināsies sistēmas veiktspēja, jo ir nepieciešama lielāka kļūdas robeža.. Kalibrēšana jums pateiks, kāda pretestības vērtība ir sagaidāma, kas var palīdzēt ievērojami samazināt kļūdas robežu. Lai arī, tas ir papildu solis ražošanas procesā, tāpēc kalibrēšana ir jāsamazina līdz minimumam.

Kalibrēšanas punktu skaits ir atkarīgs no izmantotā termistora veida un pielietojuma temperatūras diapazona. Šauriem temperatūras diapazoniem, viens kalibrēšanas punkts ir piemērots lielākajai daļai termistoru. Lietojumprogrammām, kurām nepieciešams plašs temperatūras diapazons, jums ir divas iespējas: 1) kalibrējiet trīs reizes ar NTC (tas ir saistīts ar to zemo jutību ekstremālās temperatūrās un augstāku pretestības toleranci). Or 2) vienreiz kalibrējiet ar lineāro termistoru uz silīcija bāzes, kas ir stabilāks par NTC.

Jutīgums
Lielas pretestības izmaiņas uz grādu pēc Celsija (jutīgums) ir tikai viens no izaicinājumiem, mēģinot iegūt labu termistora precizitāti. Lai arī, ja vien pretestības vērtību nesaņemat tieši programmatūrā, vai nu kalibrējot, vai izvēloties termistoru ar zemu pretestības pielaidi, liela jutība nepalīdzēs.

NTC ir ļoti augsta jutība zemās temperatūrās, jo to pretestības vērtība samazinās eksponenciāli, bet temperatūras paaugstināšanās dēļ tās arī krasi samazinās. Lineārajiem termistoriem uz silīcija bāzes nav tāda pati augsta jutība kā NTC, tāpēc tie nodrošina stabilus mērījumus visā temperatūras diapazonā. Palielinoties temperatūrai, uz silīcija bāzes izgatavotu lineāro termistoru jutība parasti pārsniedz NTC jutību aptuveni 60 ° C temperatūrā.

Pašsasilstošs un sensora novirze
Termistori izkliedē enerģiju kā siltumu, kas var ietekmēt to mērījumu precizitāti. Izkliedētā siltuma daudzums ir atkarīgs no daudziem parametriem, ieskaitot materiāla sastāvu un strāvu, kas plūst caur ierīci.

Sensora novirze ir termistora novirze laika gaitā, parasti tiek norādīts datu lapā, izmantojot paātrinātas kalpošanas laika testu, kas norādīts kā pretestības vērtības izmaiņas procentos. Ja jūsu lietojumprogrammai ir nepieciešams ilgs kalpošanas laiks ar nemainīgu jutīgumu un precizitāti, izvēlieties termistoru ar zemu pašsildīšanu un nelielu sensora novirzi.

Tātad, kad jums vajadzētu izmantot silīcija lineāro termistoru, piemēram, TMP61, nevis NTC?
Skatoties uz tabulu 1, to var redzēt par tādu pašu cenu, jūs varat gūt labumu no silīcija lineārā termistora linearitātes un stabilitātes gandrīz jebkurā situācijā norādītajā silīcija lineārā termistora darba temperatūras diapazonā. Silikona lineārie termistori ir pieejami arī komerciālās un automobiļu versijās un standartā 0402 un 0603 paketes, kas ir kopīgas virsmas montāžas ierīču NTC.

Tabula 1: NTC vs. TI silīcija lineārie termistori

Pilnīgai R-T tabulai TI termistoriem un vienkāršai temperatūras pārveidošanas metodei ar piemēru kodu, lejupielādējiet mūsu termistora projektēšanas rīku.