Kako izbrati pravilni termistor za temperaturni senzor?

Ko se soočite s tisoči vrst termistorjev NTC, izbira pravega je lahko precejšnja. V tem tehničnem članku, Vodil vas bom skozi nekaj pomembnih parametrov, ki jih morate upoštevati pri izbiri termistorja. To še posebej velja pri odločanju med dvema običajnima vrstama termistorjev, ki se uporabljata za zaznavanje temperature: NTC termistorji z negativnim temperaturnim koeficientom ali linearni termistorji na osnovi silicija. NTC termistorji so zelo razširjeni zaradi nizke cene, vendar nudijo manjšo natančnost pri ekstremnih temperaturah. Linearni termistorji na osnovi silicija nudijo boljše delovanje in večjo natančnost v širšem temperaturnem območju, vendar so na splošno dražji. Kot bomo videli v nadaljevanju, na trg prihajajo drugi linearni termistorji, ki so stroškovno učinkovitejši, visoko zmogljive možnosti. Pomaga pri reševanju širokega spektra potreb glede zaznavanja temperature brez povečanja skupnih stroškov rešitve.

Izbira prave sonde za zaznavanje temperature

Izbira pravega NTC termistorja za temperaturni senzor

Izbira pravega senzorja termistorja NTC

Pravi termistor za vašo aplikacijo bo odvisen od številnih parametrov, kot npr:
· List materialov (BOM) stroški;
· Toleranca odpornosti;
· Kalibracijske točke;
· Občutljivost (sprememba upora na stopinjo Celzija);
· Samosegrevanje in zamik senzorja;

BOM stroški
Sami termistorji niso dragi. Ker so diskretni, njihov padec napetosti je mogoče spremeniti z uporabo dodatnega vezja. Na primer, če uporabljate nelinearni NTC termistor in želite linearni padec napetosti na napravi, lahko se odločite dodati dodaten upor, da bi dosegli to lastnost. Vendar, druga možnost, ki lahko zmanjša BOM in skupne stroške rešitve, je uporaba linearnega termistorja, ki sam zagotavlja želeni padec napetosti. Dobra novica je, da z našo novo družino linearnih termistorjev, oboje je možno. To pomeni, da lahko inženirji poenostavijo načrte, zmanjšati sistemske stroške, in zmanjšati tiskano vezje (PCB) velikost postavitve za najmanj 33%.

Toleranca odpornosti
Termistori so razvrščeni glede na toleranco upora pri 25 °C, vendar to ne opisuje v celoti, kako se spreminjajo glede na temperaturo. Uporabite lahko najmanj, tipično, in največje vrednosti upora, podane v odpornosti naprave vs. temperaturo (R-T) tabelo v orodju za načrtovanje ali podatkovnem listu za izračun tolerance v določenem temperaturnem območju, ki vas zanima.

Za ponazoritev, kako se tolerance spreminjajo s termistorsko tehnologijo, primerjajmo NTC in naš termistor na osnovi silicija TMP61. Oba sta ocenjena za toleranco odpornosti ±1%.. Slika 1 prikazuje, da se toleranca odpornosti obeh naprav povečuje, ko se temperatura odmika od 25 °C, vendar obstaja velika razlika med obema pri ekstremnih temperaturah. Pomembno je izračunati to razliko, da lahko izberete napravo, ki vzdržuje nižjo toleranco v želenem temperaturnem območju..

Kako izbrati pravi termistor za vaš temperaturni senzor

Slika 1: Toleranca odpornosti: NTC vs. TMP61

Kalibracijske točke
Če ne veste, kje je termistor v območju tolerance upora, se bo delovanje sistema poslabšalo, ker potrebujete večjo mejo napake. Kalibracija vam bo povedala, kakšno vrednost upora lahko pričakujete, kar vam lahko pomaga znatno zmanjšati stopnjo napake. Vendar, je dodaten korak v proizvodnem procesu, zato mora biti kalibracija čim manjša.

Število kalibracijskih točk je odvisno od vrste uporabljenega termistorja in temperaturnega območja uporabe. Za ozka temperaturna območja, ena kalibracijska točka je primerna za večino termistorjev. Za aplikacije, ki zahtevajo široko temperaturno območje, imaš dve možnosti: 1) trikrat umerite z NTC (to je posledica njihove nizke občutljivosti pri ekstremnih temperaturah in večje tolerance odpornosti). oz 2) enkrat umerite z linearnim termistorjem na osnovi silicija, ki je bolj stabilen kot NTC.

Občutljivost
Velika sprememba upora na stopinjo Celzija (občutljivost) je le eden od izzivov, ko skušamo doseči dobro natančnost termistorja. Vendar, razen če v programski opremi dobite vrednost upora, bodisi s kalibracijo ali z izbiro termistorja z nizko toleranco upora, velika občutljivost ne bo pomagala.

NTC imajo zelo visoko občutljivost pri nizkih temperaturah, ker se njihova vrednost upora eksponentno zmanjšuje, vendar tudi dramatično upadejo, ko se temperatura poveča. Linearni termistorji na osnovi silicija nimajo tako visoke občutljivosti kot NTC, tako zagotavljajo stabilne meritve v celotnem temperaturnem območju. Ko se temperatura poveča, občutljivost linearnih termistorjev na osnovi silicija običajno presega občutljivost NTC pri približno 60 °C.

Samoogrevanje in zamik senzorja
Termistorji odvajajo energijo kot toploto, kar lahko vpliva na njihovo natančnost merjenja. Količina odvedene toplote je odvisna od številnih parametrov, vključno s sestavo materiala in tokom, ki teče skozi napravo.

Premik senzorja je količina, ki jo termistor premakne skozi čas, običajno določeno v podatkovnem listu s pospešenim preizkusom življenjske dobe, podanim kot odstotek spremembe vrednosti upora. Če vaša aplikacija zahteva dolgo življenjsko dobo z dosledno občutljivostjo in natančnostjo, izberite termistor z majhnim samosegrevanjem in majhnim zamikom senzorja.

Kdaj torej uporabiti silicijev linearni termistor, kot je TMP61, namesto NTC?
Pogled na tabelo 1, to lahko vidite za isto ceno, izkoristite lahko prednosti linearnosti in stabilnosti silicijevega linearnega termistorja v skoraj vseh razmerah znotraj določenega delovnega temperaturnega območja silicijevega linearnega termistorja. Silicijevi linearni termistorji so na voljo tudi v komercialni in avtomobilski različici ter v standardu 0402 in 0603 paketi, ki so običajni za naprave za površinsko montažo NTC.

Miza 1: NTC vs. TI silicijevi linearni termistorji

Za popolno tabelo R-T za termistorje TI in preprosto metodo pretvorbe temperature s primerom kode, prenesite naše orodje za načrtovanje termistorjev.