Hur man väljer rätt termistor för en temperatursensor?

När man står inför tusentals NTC-termistortyper, att välja rätt kan vara ganska överväldigande. I denna tekniska artikel, Jag kommer att gå igenom några av de viktiga parametrarna att tänka på när du väljer en termistor. Detta gäller särskilt när man väljer mellan de två vanliga typerna av termistorer som används för temperaturavkänning: negativ temperaturkoefficient NTC-termistorer eller kiselbaserade linjära termistorer. NTC termistorer används ofta på grund av deras låga pris, men ger lägre noggrannhet vid extrema temperaturer. Kiselbaserade linjära termistorer erbjuder bättre prestanda och högre noggrannhet över ett bredare temperaturområde, men är i allmänhet dyrare. Som vi kommer att se nedan, andra linjära termistorer kommer till marknaden som erbjuder mer kostnadseffektiva, högpresterande alternativ. Hjälper till att tillgodose ett brett spektrum av temperaturavkänningsbehov utan att öka den totala kostnaden för lösningen.

Att välja rätt sond för temperaturavkänning

Att välja rätt NTC termistor för temperaturgivare

Att välja rätt NTC termistorsensor

Rätt termistor för din applikation beror på många parametrar, såsom:
· Materialförteckning (BOM) kosta;
· Motståndstolerans;
· Kalibreringspunkter;
· Känslighet (förändring i motstånd per grad Celsius);
· Självuppvärmning och sensordrift;

BOM kostnad
Termistorer i sig är inte dyra. Eftersom de är diskreta, deras spänningsfall kan ändras genom att använda ytterligare kretsar. Till exempel, om du använder en olinjär NTC-termistor och vill ha ett linjärt spänningsfall över enheten, du kan välja att lägga till ett extra motstånd för att uppnå denna egenskap. Dock, ett annat alternativ som kan minska BOM och total lösningskostnad är att använda en linjär termistor som ger önskat spänningsfall på egen hand. Den goda nyheten är det med vår nya linjära termistorfamilj, båda är möjliga. Detta innebär att ingenjörer kan förenkla konstruktioner, minska systemkostnaderna, och minska kretskort (PCB) layoutstorlek med minst 33%.

Motståndstolerans
Termistorer kategoriseras efter deras motståndstolerans vid 25°C, men detta beskriver inte helt hur de förändras över temperaturen. Du kan använda minimum, typisk, och maximala motståndsvärden som tillhandahålls i enhetens motstånd vs. temperatur (R-T) tabell i ett designverktyg eller datablad för att beräkna toleransen över ett specifikt temperaturintervall av intresse.

För att illustrera hur toleranser förändras med termistorteknik, låt oss jämföra en NTC och vår TMP61 silikonbaserade termistor. De är båda klassade för en motståndstolerans på ±1 %. Figur 1 illustrerar att motståndstoleransen för båda enheterna ökar när temperaturen går bort från 25°C, men det är stor skillnad mellan de två vid de extrema temperaturerna. Det är viktigt att beräkna denna skillnad så att du kan välja en enhet som håller en lägre tolerans över det aktuella temperaturområdet.

Hur man väljer rätt termistor för din temperatursensor

Figur 1: Motståndstolerans: NTC vs. TMP61

Kalibreringspunkter
Att inte veta var termistorn är inom sitt motståndstoleransområde kommer att försämra systemets prestanda eftersom du behöver en större felmarginal. Kalibrering kommer att berätta vilket motståndsvärde du kan förvänta dig, vilket kan hjälpa dig att minska felmarginalen avsevärt. Dock, det är ett ytterligare steg i tillverkningsprocessen, så kalibrering bör hållas till ett minimum.

Antalet kalibreringspunkter beror på vilken typ av termistor som används och applikationens temperaturområde. För smala temperaturområden, en kalibreringspunkt är lämplig för de flesta termistorer. För applikationer som kräver ett brett temperaturområde, du har två alternativ: 1) kalibrera tre gånger med en NTC (detta beror på deras låga känslighet vid extrema temperaturer och högre motståndstolerans). Eller 2) kalibrera en gång med en silikonbaserad linjär termistor, som är mer stabil än en NTC.

Känslighet
En stor förändring i motstånd per grad Celsius (känslighet) är bara en av utmaningarna när man försöker få bra noggrannhet från en termistor. Dock, om du inte får resistansvärdet rätt i programvaran, antingen genom kalibrering eller genom att välja en termistor med låg resistanstolerans, en stor känslighet hjälper inte.

NTC:er har mycket hög känslighet vid låga temperaturer eftersom deras resistansvärde minskar exponentiellt, men de sjunker också dramatiskt när temperaturen ökar. Kiselbaserade linjära termistorer har inte samma höga känslighet som NTC, så de ger stabila mätningar över hela temperaturområdet. När temperaturen ökar, känsligheten hos kiselbaserade linjära termistorer överstiger vanligtvis den för NTC vid cirka 60°C.

Självuppvärmning och sensordrift
Termistorer avleder energi som värme, vilket kan påverka deras mätnoggrannhet. Mängden värme som avges beror på många parametrar, inklusive materialsammansättningen och strömmen som flyter genom enheten.

Sensordrift är hur mycket en termistor driver över tiden, vanligtvis specificeras i databladet via ett accelererat livslängdstest givet som en procentuell förändring av motståndsvärdet. Om din applikation kräver lång livslängd med konsekvent känslighet och noggrannhet, välj en termistor med låg självuppvärmning och liten sensordrift.

Så när ska du använda en linjär kiseltermistor som TMP61 över en NTC?
Tittar på tabellen 1, du kan se det för samma pris, du kan dra nytta av linjäriteten och stabiliteten hos en linjär kiseltermistor i nästan alla situationer inom det specificerade driftstemperaturintervallet för en linjär kiseltermistor. Linjära termistorer av kisel finns också i kommersiella och bilversioner och i standard 0402 och 0603 paket som är vanliga för ytmonterade enheter NTC.

Tabell 1: NTC vs. TI linjära kiseltermistorer

För en komplett R-T-tabell för TI-termistorer och en enkel temperaturomvandlingsmetod med exempelkod, ladda ner vårt Thermistor Design Tool.