Cum se selectează termistorul corect pentru un senzor de temperatură?

Când se confruntă cu mii de tipuri de termistor NTC, Alegerea celei potrivite poate fi destul de copleșitoare. În acest articol tehnic, Te voi parcurge prin unii dintre parametrii importanți de care trebuie să ții cont atunci când selectezi un termistor. Acest lucru este valabil mai ales atunci când decideți între cele două tipuri comune de termistoare utilizate pentru detectarea temperaturii: Coeficient de temperatură negativă termistoare NTC sau termistoare liniare pe bază de siliciu. Termistorii NTC sunt folosiți pe scară largă datorită prețului lor scăzut, dar oferă o precizie mai mică la temperaturi extreme. Termistorii liniari pe bază de siliciu oferă o performanță mai bună și o precizie mai mare pe un interval mai larg de temperatură, dar sunt în general mai scumpe. După cum vom vedea mai jos, Alți termistori liniari vin pe piață care oferă mai rentabil, opțiuni de înaltă performanță. Ajutând la abordarea unei game largi de nevoi de detectare a temperaturii fără a crește costul total al soluției.

Alegerea sondei potrivite pentru detectarea temperaturii

Alegerea termistorului NTC potrivit pentru senzorul de temperatură

Alegerea senzorului termistor NTC potrivit

Termistorul potrivit pentru aplicația dvs. va depinde de mulți parametri, ca:
· Lista de materiale (BOM) cost;
· Toleranță la rezistență;
· Puncte de calibrare;
· Sensibilitate (modificarea rezistenței pe grad Celsius);
· Autoîncălzire și deplasare a senzorului;

Costul BOM
Termistorii în sine nu sunt scumpi. Din moment ce sunt discrete, căderea lor de tensiune poate fi modificată utilizând circuite suplimentare. De exemplu, dacă utilizați un termistor NTC neliniar și doriți o cădere de tensiune liniară pe dispozitiv, ați putea alege să adăugați un rezistor suplimentar pentru a ajuta la atingerea acestei caracteristici. Cu toate acestea, o altă alternativă care poate reduce BOM și costul total al soluției este utilizarea unui termistor liniar care oferă singur scăderea de tensiune dorită.. Vestea bună este că cu noua noastră familie de termistori liniari, ambele sunt posibile. Aceasta înseamnă că inginerii pot simplifica proiectele, reduce costurile sistemului, și reduceți placa de circuit imprimat (PCB) dimensiunea aspectului cu cel puțin 33%.

Toleranță la rezistență
Termistorii sunt clasificați după toleranța lor de rezistență la 25°C, dar acest lucru nu descrie pe deplin modul în care acestea se schimbă în funcție de temperatură. Puteți folosi minimul, tipic, și valorile maxime de rezistență furnizate în rezistența dispozitivului vs. temperatură (R-T) tabel într-un instrument de proiectare sau foaie de date pentru a calcula toleranța într-un interval specific de temperatură de interes.

Pentru a ilustra modul în care toleranțele se schimbă cu tehnologia termistorului, haideți să comparăm un NTC și termistorul nostru pe bază de siliciu TMP61. Ambele sunt evaluate pentru o toleranță de rezistență de ±1%.. Figura 1 ilustrează faptul că toleranța de rezistență a ambelor dispozitive crește pe măsură ce temperatura se îndepărtează de la 25°C, dar există o mare diferență între cele două la temperaturi extreme. Este important să calculați această diferență astfel încât să puteți alege un dispozitiv care să mențină o toleranță mai mică în intervalul de temperatură de interes.

Cum să alegi termistorul potrivit pentru senzorul tău de temperatură

Figura 1: Toleranță la rezistență: NTC vs. TMP61

Puncte de calibrare
Neștiind unde se află termistorul în intervalul de toleranță al rezistenței, va degrada performanța sistemului, deoarece aveți nevoie de o marjă de eroare mai mare. Calibrarea vă va spune la ce valoare a rezistenței să vă așteptați, care vă poate ajuta să reduceți semnificativ marja de eroare. Cu toate acestea, este o etapă suplimentară în procesul de fabricație, astfel încât calibrarea ar trebui să fie menținută la minimum.

Numărul de puncte de calibrare depinde de tipul de termistor utilizat și de domeniul de temperatură al aplicației. Pentru intervale înguste de temperatură, un punct de calibrare este adecvat pentru majoritatea termistorilor. Pentru aplicații care necesită o gamă largă de temperatură, ai doua variante: 1) calibrați de trei ori cu un NTC (acest lucru se datorează sensibilității lor scăzute la temperaturi extreme și toleranței mai mari la rezistență). Sau 2) calibrați o dată cu un termistor liniar pe bază de siliciu, care este mai stabil decât un NTC.

Sensibilitate
O schimbare mare a rezistenței pe grad Celsius (sensibilitate) este doar una dintre provocările atunci când încercați să obțineți o precizie bună de la un termistor. Cu toate acestea, cu excepția cazului în care obțineți valoarea rezistenței chiar în software, fie prin calibrare, fie prin alegerea unui termistor cu o toleranță scăzută la rezistență, o sensibilitate mare nu va ajuta.

NTC-urile au o sensibilitate foarte mare la temperaturi scăzute deoarece valoarea rezistenței lor scade exponențial, dar, de asemenea, scad dramatic pe măsură ce temperatura crește. Termistorii liniari pe bază de siliciu nu au aceeași sensibilitate ridicată ca NTC-urile, astfel încât oferă măsurători stabile pe întregul interval de temperatură. Pe măsură ce temperatura crește, sensibilitatea termistoarelor liniare pe bază de siliciu o depășește de obicei pe cea a NTC-urilor la aproximativ 60°C.

Autoîncălzire și deplasare a senzorului
Termistorii disipă energia sub formă de căldură, care le pot afecta precizia măsurării. Cantitatea de căldură disipată depinde de mulți parametri, inclusiv compoziția materialului și curentul care circulă prin dispozitiv.

Deriva senzorului este cantitatea pe care un termistor se deplasează în timp, de obicei specificat în fișa de date printr-un test de viață accelerat dat ca o modificare procentuală a valorii rezistenței. Dacă aplicația dumneavoastră necesită o durată lungă de viață, cu sensibilitate și precizie consistente, alegeți un termistor cu auto-încălzire scăzută și o deplasare mică a senzorului.

Deci, când ar trebui să utilizați un termistor liniar de siliciu precum TMP61 peste un NTC?
Privind Masa 1, poti vedea asta la acelasi pret, puteți beneficia de liniaritatea și stabilitatea unui termistor liniar din siliciu în aproape orice situație în intervalul de temperatură de funcționare specificat al unui termistor liniar din siliciu. Termistorii liniari din siliciu sunt, de asemenea, disponibili în versiuni comerciale și auto și în standard 0402 și 0603 pachete comune NTC-urilor dispozitivelor de montare la suprafață.

Masă 1: NTC vs. Termistori liniari din siliciu TI

Pentru un tabel R-T complet pentru termistori TI și o metodă ușoară de conversie a temperaturii cu exemplu de cod, Descărcați Instrumentul nostru de proiectare a termistorului.