Hoe u de juiste thermistor voor een temperatuursensor selecteert?

Wanneer u wordt geconfronteerd met duizenden NTC-thermistortypen, het kiezen van de juiste kan behoorlijk overweldigend zijn. In dit technische artikel, Ik zal u door enkele van de belangrijke parameters leiden waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van een thermistor. Dit geldt met name bij het kiezen tussen de twee veel voorkomende typen thermistoren die worden gebruikt voor temperatuurmeting: NTC-thermistors met negatieve temperatuurcoëfficiënt of lineaire thermistors op basis van silicium. NTC-thermistors worden veel gebruikt vanwege hun lage prijs, maar bieden een lagere nauwkeurigheid bij extreme temperaturen. Op silicium gebaseerde lineaire thermistors bieden betere prestaties en hogere nauwkeurigheid over een groter temperatuurbereik, maar zijn over het algemeen duurder. Zoals we hieronder zullen zien, Er komen andere lineaire thermistors op de markt die kosteneffectiever zijn, hoogwaardige opties. Helpt tegemoet te komen aan een breed scala aan temperatuurdetectiebehoeften zonder de totale kosten van de oplossing te verhogen.

De juiste sonde kiezen voor temperatuurmeting

Het kiezen van de juiste NTC-thermistor voor temperatuursensor

Het kiezen van de juiste NTC-thermistorsensor

De juiste thermistor voor uw toepassing is afhankelijk van vele parameters, zoals:
· Stuklijst (BOM) kosten;
· Weerstandstolerantie;
· Kalibratiepunten;
· Gevoeligheid (verandering in weerstand per graad Celsius);
· Zelfverhitting en sensordrift;

BOM-kosten
Thermistoren zelf zijn niet duur. Omdat ze discreet zijn, hun spanningsval kan worden gewijzigd door gebruik te maken van extra schakelingen. Bijvoorbeeld, als u een niet-lineaire NTC-thermistor gebruikt en een lineaire spanningsval over het apparaat wilt, u kunt ervoor kiezen om een ​​extra weerstand toe te voegen om dit kenmerk te helpen bereiken. Echter, een ander alternatief dat de stuklijst en de totale oplossingskosten kan verlagen, is het gebruik van een lineaire thermistor die op zichzelf voor de gewenste spanningsval zorgt. Het goede nieuws is dat met onze nieuwe lineaire thermistorfamilie, beide zijn mogelijk. Dit betekent dat ingenieurs ontwerpen kunnen vereenvoudigen, systeemkosten verlagen, en verminder printplaat (PCB) lay-outgrootte minimaal 33%.

Weerstandstolerantie
Thermistors worden gecategoriseerd op basis van hun weerstandstolerantie bij 25 °C, maar dit beschrijft niet volledig hoe ze veranderen als gevolg van de temperatuur. Je kunt het minimum gebruiken, typisch, en maximale weerstandswaarden in de weerstand van het apparaat vs. temperatuur (R-T) tabel in een ontwerptool of datasheet om de tolerantie over een specifiek temperatuurbereik te berekenen.

Om te illustreren hoe toleranties veranderen met thermistortechnologie, laten we een NTC en onze TMP61 op silicium gebaseerde thermistor vergelijken. Ze zijn beide geschikt voor een weerstandstolerantie van ±1%. Figuur 1 illustreert dat de weerstandstolerantie van beide apparaten toeneemt naarmate de temperatuur lager wordt dan 25°C, maar er is een groot verschil tussen de twee bij de extreme temperaturen. Het is belangrijk om dit verschil te berekenen, zodat u een apparaat kunt kiezen dat een lagere tolerantie handhaaft over het betreffende temperatuurbereik.

Hoe u de juiste thermistor voor uw temperatuursensor kiest

Figuur 1: Weerstandstolerantie: NTC vs. TMP61

Kalibratiepunten
Als u niet weet waar de thermistor zich binnen het weerstandstolerantiebereik bevindt, zal dit de systeemprestaties verslechteren omdat u een grotere foutmarge nodig heeft. Kalibratie zal u vertellen welke weerstandswaarde u kunt verwachten, waarmee u de foutmarge aanzienlijk kunt verkleinen. Echter, het is een extra stap in het productieproces, daarom moet de kalibratie tot een minimum worden beperkt.

Het aantal kalibratiepunten is afhankelijk van het gebruikte type thermistor en het temperatuurbereik van de toepassing. Voor smalle temperatuurbereiken, één kalibratiepunt is geschikt voor de meeste thermistors. Voor toepassingen die een breed temperatuurbereik vereisen, je hebt twee opties: 1) driemaal kalibreren met een NTC (dit komt door hun lage gevoeligheid bij extreme temperaturen en hogere weerstandstolerantie). Of 2) één keer kalibreren met een lineaire thermistor op siliciumbasis, die stabieler is dan een NTC.

Gevoeligheid
Een grote verandering in weerstand per graad Celsius (gevoeligheid) is slechts een van de uitdagingen bij het proberen een goede nauwkeurigheid uit een thermistor te halen. Echter, tenzij je de weerstandswaarde goed in de software krijgt, hetzij door kalibratie, hetzij door een thermistor met een lage weerstandstolerantie te kiezen, een grote gevoeligheid zal niet helpen.

NTC's hebben een zeer hoge gevoeligheid bij lage temperaturen omdat hun weerstandswaarde exponentieel afneemt, maar ze nemen ook dramatisch af naarmate de temperatuur stijgt. Op silicium gebaseerde lineaire thermistors hebben niet dezelfde hoge gevoeligheid als NTC's, Ze bieden dus stabiele metingen over het gehele temperatuurbereik. Naarmate de temperatuur stijgt, de gevoeligheid van op silicium gebaseerde lineaire thermistors overschrijdt doorgaans die van NTC's bij ongeveer 60°C.

Zelfverhitting en sensordrift
Thermistoren dissiperen energie als warmte, die de meetnauwkeurigheid kunnen beïnvloeden. De hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd, is afhankelijk van veel parameters, inclusief de materiaalsamenstelling en de stroom die door het apparaat vloeit.

Sensordrift is de mate waarin een thermistor in de loop van de tijd afwijkt, meestal gespecificeerd in de datasheet via een versnelde levensduurtest, gegeven als een procentuele verandering in de weerstandswaarde. Als uw toepassing een lange levensduur met consistente gevoeligheid en nauwkeurigheid vereist, kies een thermistor met een lage zelfopwarming en een kleine sensordrift.

Dus wanneer moet je een lineaire siliciumthermistor zoals de TMP61 gebruiken via een NTC?
Kijkend naar tafel 1, dat zie je voor dezelfde prijs, u kunt in vrijwel elke situatie profiteren van de lineariteit en stabiliteit van een silicium lineaire thermistor binnen het gespecificeerde bedrijfstemperatuurbereik van een silicium lineaire thermistor. Lineaire siliciumthermistors zijn ook verkrijgbaar in commerciële en automobielversies en in de standaardversie 0402 En 0603 pakketten die gebruikelijk zijn voor NTC's voor oppervlaktemontage-apparaten.

Tafel 1: NTC vs. TI-silicium lineaire thermistors

Voor een complete R-T-tabel voor TI-thermistors en een eenvoudige temperatuurconversiemethode met voorbeeldcode, download onze thermistorontwerptool.