Як вибрати правильний термістор для датчика температури?

При зустрічі з тисячами типів термісторів NTC, вибір правильного може бути досить важким. У цій технічній статті, Я розповім вам про деякі важливі параметри, про які слід пам’ятати при виборі термістора. Це особливо вірно, якщо вибирати між двома поширеними типами термісторів, які використовуються для вимірювання температури: NTC-термістори з негативним температурним коефіцієнтом або лінійні термістори на основі кремнію. NTC термістори широко поширені завдяки своїй невисокій ціні, але пропонують меншу точність при екстремальних температурах. Лінійні термістори на основі кремнію забезпечують кращу продуктивність і вищу точність у ширшому діапазоні температур, але зазвичай дорожче. Як ми побачимо нижче, інші лінійні термістори виходять на ринок, які пропонують більш економічно ефективні, високопродуктивні варіанти. Допомагає задовольнити широкий спектр потреб датчиків температури без збільшення загальної вартості рішення.

Вибір правильного датчика для вимірювання температури

Вибір правильного термістора NTC для датчика температури

Вибір правильного термодатчика NTC

Правильний термістор для вашого застосування залежатиме від багатьох параметрів, такі як:
· Перелік матеріалів (BOM) вартість;
· Толерантність до опору;
· Точки калібрування;
· Чутливість (зміна опору на градус Цельсія);
· Самонагрівання та дрейф датчика;

вартість BOM
Самі термістори не дорогі. Оскільки вони дискретні, їх падіння напруги можна змінити за допомогою додаткових схем. Наприклад, якщо ви використовуєте нелінійний термістор NTC і хочете лінійне падіння напруги на пристрої, ви можете додати додатковий резистор, щоб досягти цієї характеристики. Проте, Інша альтернатива, яка може зменшити BOM і загальну вартість рішення, полягає у використанні лінійного термістора, який забезпечує бажане падіння напруги самостійно. Хороша новина полягає в тому, що з нашим новим сімейством лінійних термісторів, обидва можливі. Це означає, що інженери можуть спростити конструкції, зменшити витрати на систему, і зменшити друковану плату (PCB) розмір макета принаймні 33%.

Толерантність до опору
Термістори класифікуються за їх допустимим опором при 25°C, але це не повністю описує, як вони змінюються в залежності від температури. Можна використовувати мінімум, типовий, і максимальних значень опору, наведених у пристрої опору vs. температура (Р-Т) таблицю в інструменті проектування або таблиці даних для розрахунку допуску в певному діапазоні температур.

Щоб проілюструвати, як змінюються допуски за допомогою термісторної технології, давайте порівняємо NTC і наш кремнієвий термістор TMP61. Обидва вони розраховані на допуск опору ±1%.. малюнок 1 ілюструє, що стійкість до опору обох пристроїв зростає, коли температура відходить від 25°C, але існує велика різниця між ними при екстремальних температурах. Важливо розрахувати цю різницю, щоб ви могли вибрати пристрій, який підтримує нижчий допуск у діапазоні температур, який вас цікавить..

Як вибрати правильний термістор для датчика температури

малюнок 1: Толерантність до опору: NTC проти. TMP61

Точки калібрування
Незнання того, де термістор знаходиться в діапазоні допустимого опору, призведе до погіршення продуктивності системи, оскільки вам потрібен більший діапазон похибки. Калібрування покаже вам, яке значення опору очікувати, що може допомогти вам значно зменшити межу похибки. Проте, це додатковий крок у виробничому процесі, тому калібрування має бути зведене до мінімуму.

Кількість точок калібрування залежить від типу використовуваного термістора та температурного діапазону застосування. Для вузьких діапазонів температур, одна точка калібрування підходить для більшості термісторів. Для застосувань, які потребують широкого температурного діапазону, у вас є два варіанти: 1) відкалібруйте тричі за допомогою NTC (це пов'язано з їх низькою чутливістю при екстремальних температурах і вищою толерантністю до опору). Або 2) відкалібруйте один раз за допомогою лінійного термістора на основі кремнію, який є більш стабільним, ніж NTC.

Чутливість
Велика зміна опору на градус Цельсія (чутливість) це лише одна з труднощів при спробі отримати високу точність від термістора. Проте, якщо ви не отримаєте значення опору прямо в програмному забезпеченні, шляхом калібрування або вибору термістора з низьким допуском опору, велика чутливість не допоможе.

NTCs мають дуже високу чутливість при низьких температурах, оскільки значення їх опору зменшується експоненціально, але вони також різко падають із підвищенням температури. Лінійні термістори на основі кремнію не мають такої ж високої чутливості, як NTC, тому вони забезпечують стабільні вимірювання у всьому діапазоні температур. У міру підвищення температури, чутливість лінійних термісторів на основі кремнію зазвичай перевищує чутливість NTC приблизно при 60°C.

Самонагрівання та дрейф датчика
Термістори розсіюють енергію у вигляді тепла, що може вплинути на їх точність вимірювання. Кількість тепла, що розсіюється, залежить від багатьох параметрів, включаючи склад матеріалу та струм, що протікає через пристрій.

Дрейф датчика – це величина дрейфу термістора з часом, зазвичай вказується в технічному паспорті за допомогою прискореного випробування терміну експлуатації, наданого як відсоткова зміна значення опору. Якщо ваша програма потребує тривалого терміну служби з незмінною чутливістю та точністю, вибирайте термістор із низьким самонагріванням і малим дрейфом датчика.

Отже, коли слід використовувати кремнієвий лінійний термістор, як-от TMP61, замість NTC?
Дивлячись на стіл 1, ви можете побачити це за ту саму ціну, ви можете скористатися перевагами лінійності та стабільності кремнієвого лінійного термістора майже в будь-якій ситуації в межах зазначеного діапазону робочих температур кремнієвого лінійного термістора. Кремнієві лінійні термістори також доступні в комерційних і автомобільних версіях і в стандарті 0402 і 0603 пакети, загальні для пристроїв поверхневого монтажу NTC.

Таблиця 1: NTC проти. TI кремнієві лінійні термістори

Щоб отримати повну таблицю R-T для термісторів TI і простий метод перетворення температури з прикладом коду, завантажте наш інструмент проектування термістора.