Како одабрати исправан термистор за температурни сензор?

Када се суочите са хиљадама типова НТЦ термистора, одабир правог може бити прилично тежак. У овом техничком чланку, Провест ћу вас кроз неке од важних параметара које треба имати на уму када бирате термистор. Ово је посебно тачно када се одлучује између два уобичајена типа термистора који се користе за сензор температуре: негативни температурни коефицијент НТЦ термистора или линеарних термистора на бази силицијума. НТЦ термистори се широко користе због ниске цене, али нуде нижу прецизност на екстремним температурама. Линеарни термистори на бази силикона нуде боље перформансе и већу прецизност у ширем температурном опсегу, али су генерално скупљи. Као што ћемо видети у наставку, други линеарни термистори долазе на тржиште који нуде исплативији, опције високих перформанси. Помаже у решавању широког спектра потреба за сензором температуре без повећања укупне цене решења.

Одабир праве сонде за сензор температуре

Избор правог НТЦ термистора за температурни сензор

Избор правог НТЦ сензора термистора

Прави термистор за вашу примену зависиће од многих параметара, као што су:
· Билл оф Материалс (БОМ) трошак;
· Толеранција отпора;
· Тачке калибрације;
· Осетљивост (промена отпора по степену Целзијуса);
· Самозагревање и померање сензора;

БОМ трошак
Сами термистори нису скупи. Пошто су дискретне, њихов пад напона се може променити коришћењем додатних кола. На пример, ако користите нелинеарни НТЦ термистор и желите линеарни пад напона на уређају, можете изабрати да додате додатни отпорник да бисте постигли ову карактеристику. Међутим, још једна алтернатива која може смањити БОМ и укупне трошкове решења је коришћење линеарног термистора који сам обезбеђује жељени пад напона. Добра вест је то са нашом новом породицом линеарних термистора, оба су могућа. То значи да инжењери могу поједноставити дизајн, смањити трошкове система, и смањити штампану плочу (Пцб) величине распореда најмање 33%.

Толеранција отпора
Термистори су категорисани према толеранцији отпора на 25°Ц, али ово не описује у потпуности како се мењају на температури. Можете користити минимум, типично, и максималне вредности отпора дате у отпору уређаја наспрам. температура (Р-Т) табелу у алату за дизајн или листу података за израчунавање толеранције за одређени температурни опсег од интереса.

Да илуструје како се толеранције мењају са технологијом термистора, упоредимо НТЦ и наш силиконски термистор ТМП61. Оба су оцењена за толеранцију отпора од ±1%.. Слика 1 илуструје да се толеранција отпора оба уређаја повећава како се температура удаљава од 25°Ц, али постоји велика разлика између њих на екстремним температурама. Важно је израчунати ову разлику како бисте могли да изаберете уређај који одржава нижу толеранцију у температурном опсегу од интереса.

Како одабрати прави термистор за сензор температуре

Слика 1: Толеранција отпора: НТЦ вс. ТМП61

Тачке калибрације
Незнање где се термистор налази унутар свог опсега толеранције отпорности ће смањити перформансе система јер вам је потребна већа граница грешке. Калибрација ће вам рећи коју вредност отпора можете очекивати, што вам може помоћи да значајно смањите маргину грешке. Међутим, то је додатни корак у процесу производње, па калибрацију треба свести на минимум.

Број тачака калибрације зависи од типа термистора који се користи и температурног опсега апликације. За уске температурне опсеге, једна тачка калибрације је прикладна за већину термистора. За апликације које захтевају широк температурни опсег, имате две опције: 1) калибришите три пута са НТЦ (ово је због њихове ниске осетљивости на екстремне температуре и веће толеранције отпора). Ор 2) калибрисати једном линеарним термистором на бази силикона, који је стабилнији од НТЦ-а.

Осетљивост
Велика промена отпора по степену Целзијуса (осетљивост) је само један од изазова када покушавате да добијете добру тачност од термистора. Међутим, осим ако не добијете вредност отпора тачно у софтверу, било кроз калибрацију или избором термистора са ниском отпорношћу, велика осетљивост неће помоћи.

НТЦ имају веома високу осетљивост на ниским температурама јер њихова вредност отпора опада експоненцијално, али и драматично опадају како температура расте. Линеарни термистори на бази силикона немају исту високу осетљивост као НТЦ, па обезбеђују стабилна мерења у целом температурном опсегу. Како температура расте, осетљивост линеарних термистора на бази силицијума обично премашује ону НТЦ на око 60°Ц.

Самозагревање и померање сензора
Термистори расипају енергију као топлоту, што може утицати на њихову тачност мерења. Количина распршене топлоте зависи од многих параметара, укључујући састав материјала и струју која тече кроз уређај.

Померање сензора је количина коју термистор помера током времена, обично наведено у техничком листу путем убрзаног теста животног века датог као процентуална промена вредности отпора. Ако ваша апликација захтева дуг животни век са доследном осетљивошћу и прецизношћу, изаберите термистор са ниским самозагревањем и малим помаком сензора.

Дакле, када бисте требали користити силицијумски линеарни термистор као што је ТМП61 преко НТЦ-а?
Гледајући у сто 1, то можете видети по истој цени, можете имати користи од линеарности и стабилности силицијумског линеарног термистора у скоро свакој ситуацији унутар специфицираног опсега радне температуре силицијумског линеарног термистора. Силицијумски линеарни термистори су такође доступни у комерцијалним и аутомобилским верзијама иу стандарду 0402 и 0603 пакети заједнички за НТЦ уређаја за површинску монтажу.

Табле 1: НТЦ вс. ТИ силицијумски линеарни термистори

За комплетну Р-Т табелу за ТИ термисторе и једноставан метод конверзије температуре са примером кода, преузмите наш алат за дизајн термистора.