Jak wybrać odpowiedni termistor dla czujnika temperatury?

W obliczu tysięcy typów termistorów NTC, Wybór właściwego może być dość przytłaczający. W tym artykule technicznym, Przejrzę cię przez niektóre z ważnych parametrów, o których należy pamiętać przy wyborze termistora. Jest to szczególnie prawdziwe przy podejmowaniu decyzji między dwoma popularnymi rodzajami termistorów używanych do wykrywania temperatury: Ujemny współczynnik temperatury termistory NTC lub termistory liniowe na bazie krzemu. Termistory NTC są szeroko stosowane ze względu na ich niską cenę, ale oferują niższą dokładność w ekstremalnych temperaturach. Termistory liniowe na bazie krzemu zapewniają lepszą wydajność i większą dokładność w szerszym zakresie temperatur, ale generalnie są droższe. Jak zobaczymy poniżej, na rynek wchodzą inne termistory liniowe, które są bardziej opłacalne, opcje o wysokiej wydajności. Pomaga zaspokoić szeroki zakres potrzeb w zakresie pomiaru temperatury bez zwiększania całkowitego kosztu rozwiązania.

Wybór odpowiedniej sondy do wykrywania temperatury

Wybór odpowiedniego termistora NTC dla czujnika temperatury

Wybór odpowiedniego czujnika termistora NTC

Wybór odpowiedniego termistora dla danej aplikacji będzie zależał od wielu parametrów, jak na przykład:
· Zestawienie materiałów (BOM) koszt;
· Tolerancja oporu;
· Punkty kalibracyjne;
· Wrażliwość (zmiana rezystancji na stopień Celsjusza);
· Samonagrzewanie i dryf czujnika;

Koszt BOM-u
Same termistory nie są drogie. Ponieważ są dyskretne, ich spadek napięcia można zmienić za pomocą dodatkowych obwodów. Na przykład, jeśli używasz nieliniowego termistora NTC i chcesz liniowego spadku napięcia na urządzeniu, możesz zdecydować się na dodanie dodatkowego rezystora, aby pomóc w osiągnięciu tej charakterystyki. Jednakże, inną alternatywą, która może zmniejszyć BOM i całkowity koszt rozwiązania, jest użycie termistora liniowego, który sam zapewnia pożądany spadek napięcia. Dobra wiadomość jest taka, że ​​dzięki naszej nowej rodzinie termistorów liniowych, oba są możliwe. Oznacza to, że inżynierowie mogą upraszczać projekty, obniżyć koszty systemu, i zmniejszyć płytkę drukowaną (PCB) rozmiar układu co najmniej 33%.

Tolerancja oporu
Termistory dzieli się na kategorie według tolerancji rezystancji w temperaturze 25°C, ale to nie opisuje w pełni, jak zmieniają się one wraz z temperaturą. Możesz użyć minimum, typowy, i maksymalne wartości rezystancji podane w rezystancji urządzenia vs. temperatura (R-T) tabelę w narzędziu projektowym lub arkuszu danych, aby obliczyć tolerancję w określonym zakresie temperatur.

Aby zilustrować, jak zmieniają się tolerancje w przypadku technologii termistorowej, porównajmy NTC i nasz termistor na bazie krzemu TMP61. Obydwa mają tolerancję rezystancji ±1%.. Postać 1 pokazuje, że tolerancja rezystancji obu urządzeń wzrasta wraz ze wzrostem temperatury od 25°C, ale istnieje duża różnica między nimi w ekstremalnych temperaturach. Ważne jest, aby obliczyć tę różnicę, aby móc wybrać urządzenie, które zachowuje niższą tolerancję w interesującym zakresie temperatur.

Jak wybrać odpowiedni termistor do czujnika temperatury

Postać 1: Tolerancja oporu: NTC vs. TMP61

Punkty kalibracyjne
Brak wiedzy, gdzie znajduje się termistor w zakresie tolerancji rezystancji, pogorszy wydajność systemu, ponieważ potrzebny jest większy margines błędu. Kalibracja powie Ci, jakiej wartości rezystancji się spodziewać, co może pomóc znacznie zmniejszyć margines błędu. Jednakże, jest to dodatkowy etap procesu produkcyjnego, dlatego kalibrację należy ograniczyć do minimum.

Liczba punktów kalibracyjnych zależy od rodzaju użytego termistora i zakresu temperatur aplikacji. Do wąskich zakresów temperatur, dla większości termistorów odpowiedni jest jeden punkt kalibracji. Do zastosowań wymagających szerokiego zakresu temperatur, masz dwie opcje: 1) skalibrować trzykrotnie za pomocą NTC (wynika to z ich niskiej wrażliwości w ekstremalnych temperaturach i wyższej tolerancji rezystancji). Lub 2) skalibrować raz za pomocą termistora liniowego na bazie krzemu, który jest bardziej stabilny niż NTC.

Wrażliwość
Duża zmiana rezystancji na stopień Celsjusza (wrażliwość) to tylko jedno z wyzwań związanych z uzyskaniem dobrej dokładności termistora. Jednakże, chyba że uzyskasz wartość rezystancji bezpośrednio w oprogramowaniu, albo poprzez kalibrację, albo poprzez wybór termistora o niskiej tolerancji rezystancji, duża wrażliwość nie pomoże.

NTC mają bardzo wysoką czułość w niskich temperaturach, ponieważ ich wartość rezystancji maleje wykładniczo, ale również drastycznie spadają wraz ze wzrostem temperatury. Termistory liniowe na bazie krzemu nie mają tak wysokiej czułości jak NTC, dzięki czemu zapewniają stabilne pomiary w całym zakresie temperatur. Wraz ze wzrostem temperatury, czułość termistorów liniowych na bazie krzemu zwykle przekracza czułość termistorów NTC w temperaturze około 60°C.

Samonagrzewanie i dryf czujnika
Termistory rozpraszają energię w postaci ciepła, co może mieć wpływ na ich dokładność pomiaru. Ilość wydzielanego ciepła zależy od wielu parametrów, łącznie ze składem materiału i prądem przepływającym przez urządzenie.

Dryft czujnika to wielkość dryfu termistora w czasie, zwykle określane w arkuszu danych za pomocą przyspieszonego testu trwałości, podawanego jako procentowa zmiana wartości rezystancji. Jeśli Twoje zastosowanie wymaga długiej żywotności przy stałej czułości i dokładności, wybierz termistor o niskim samonagrzewaniu i małym dryfie czujnika.

Kiedy więc należy zastosować krzemowy termistor liniowy, taki jak TMP61, zamiast NTC?
Patrząc na stół 1, możesz to zobaczyć w tej samej cenie, możesz skorzystać z liniowości i stabilności krzemowego termistora liniowego w niemal każdej sytuacji w określonym zakresie temperatur roboczych krzemowego termistora liniowego. Termistory liniowe krzemowe są również dostępne w wersjach komercyjnych i motoryzacyjnych oraz w standardzie 0402 I 0603 pakiety wspólne dla urządzeń NTC do montażu powierzchniowego.

Tabela 1: NTC vs. Termistory liniowe krzemowe TI

Pełna tabela R-T dla termistorów TI i łatwa metoda konwersji temperatury z przykładowym kodem, pobierz nasze narzędzie do projektowania termistorów.