Cách chọn nhiệt điện trở chính xác cho cảm biến nhiệt độ?

Khi phải đối mặt với hàng ngàn loại nhiệt điện trở NTC, việc lựa chọn đúng có thể khá áp đảo. Trong bài viết kỹ thuật này, Tôi sẽ hướng dẫn bạn một số thông số quan trọng cần lưu ý khi chọn nhiệt điện trở. Điều này đặc biệt đúng khi quyết định giữa hai loại nhiệt điện trở phổ biến được sử dụng cho cảm biến nhiệt độ: hệ số nhiệt độ âm Điện trở nhiệt NTC hoặc điện trở nhiệt tuyến tính dựa trên silicon. Nhiệt điện trở NTC được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ, nhưng cung cấp độ chính xác thấp hơn ở nhiệt độ khắc nghiệt. Điện trở nhiệt tuyến tính dựa trên silicon mang lại hiệu suất tốt hơn và độ chính xác cao hơn trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn, nhưng nhìn chung đắt hơn. Như chúng ta sẽ thấy dưới đây, các điện trở nhiệt tuyến tính khác sắp được tung ra thị trường mang lại hiệu quả chi phí cao hơn, tùy chọn hiệu suất cao. Giúp giải quyết nhiều nhu cầu về cảm biến nhiệt độ mà không làm tăng chi phí chung của giải pháp.

Chọn đầu dò phù hợp để cảm biến nhiệt độ

Chọn nhiệt điện trở NTC phù hợp cho cảm biến nhiệt độ

Chọn đúng cảm biến nhiệt điện trở NTC

Điện trở nhiệt phù hợp cho ứng dụng của bạn sẽ phụ thuộc vào nhiều thông số, chẳng hạn như:
· Hóa đơn vật liệu (BOM) trị giá;
· Khả năng chống chịu;
· Điểm hiệu chuẩn;
· Độ nhạy (thay đổi điện trở trên mỗi độ C);
· Tự làm nóng và trôi cảm biến;

Chi phí BOM
Bản thân nhiệt điện không đắt. Vì chúng rời rạc, điện áp rơi của chúng có thể được thay đổi bằng cách sử dụng mạch bổ sung. Ví dụ, nếu bạn đang sử dụng nhiệt điện trở NTC phi tuyến và muốn giảm điện áp tuyến tính trên thiết bị, bạn có thể chọn thêm một điện trở bổ sung để giúp đạt được đặc tính này. Tuy nhiên, một giải pháp thay thế khác có thể giảm BOM và tổng chi phí giải pháp là sử dụng nhiệt điện trở tuyến tính tự cung cấp mức giảm điện áp mong muốn. Tin vui là với dòng điện trở nhiệt tuyến tính mới của chúng tôi, cả hai đều có thể. Điều này có nghĩa là các kỹ sư có thể đơn giản hóa thiết kế, giảm chi phí hệ thống, và giảm bảng mạch in (PCB) kích thước bố cục ít nhất 33%.

Dung sai kháng chiến
Điện trở nhiệt được phân loại theo khả năng chịu đựng điện trở ở 25°C, nhưng điều này không mô tả đầy đủ cách chúng thay đổi theo nhiệt độ. Bạn có thể sử dụng mức tối thiểu, đặc trưng, và giá trị điện trở tối đa được cung cấp trong điện trở của thiết bị so với. nhiệt độ (R-T) bảng trong công cụ thiết kế hoặc biểu dữ liệu để tính toán dung sai trong phạm vi nhiệt độ cụ thể cần quan tâm.

Để minh họa dung sai thay đổi như thế nào với công nghệ nhiệt điện trở, hãy so sánh NTC và điện trở nhiệt dựa trên silicon TMP61 của chúng tôi. Cả hai đều được đánh giá về khả năng chịu đựng điện trở ± 1%. Nhân vật 1 minh họa rằng khả năng chịu điện trở của cả hai thiết bị đều tăng khi nhiệt độ giảm từ 25°C, nhưng có sự khác biệt lớn giữa hai điều này ở nhiệt độ khắc nghiệt. Điều quan trọng là phải tính toán sự khác biệt này để bạn có thể chọn thiết bị duy trì dung sai thấp hơn trong phạm vi nhiệt độ quan tâm.

Cách chọn nhiệt điện trở phù hợp cho cảm biến nhiệt độ của bạn

Nhân vật 1: Dung sai kháng chiến: NTC vs. TMP61

Điểm hiệu chuẩn
Việc không biết nhiệt điện trở nằm ở đâu trong phạm vi dung sai điện trở của nó sẽ làm giảm hiệu suất hệ thống vì bạn cần có biên độ sai số rộng hơn. Hiệu chuẩn sẽ cho bạn biết giá trị điện trở mong đợi, điều này có thể giúp bạn giảm đáng kể tỷ lệ sai sót. Tuy nhiên, nó là một bước bổ sung trong quá trình sản xuất, vì vậy hiệu chuẩn nên được giữ ở mức tối thiểu.

Số lượng điểm hiệu chuẩn phụ thuộc vào loại nhiệt điện trở được sử dụng và phạm vi nhiệt độ của ứng dụng. Đối với phạm vi nhiệt độ hẹp, một điểm hiệu chuẩn phù hợp với hầu hết các điện trở nhiệt. Dành cho các ứng dụng yêu cầu phạm vi nhiệt độ rộng, bạn có hai lựa chọn: 1) hiệu chỉnh ba lần bằng NTC (điều này là do độ nhạy thấp của chúng ở nhiệt độ khắc nghiệt và khả năng chịu đựng điện trở cao hơn). Hoặc 2) hiệu chỉnh một lần bằng nhiệt điện trở tuyến tính gốc silicon, ổn định hơn NTC.

Độ nhạy
Sự thay đổi lớn về điện trở trên mỗi độ C (sự nhạy cảm) chỉ là một trong những thách thức khi cố gắng đạt được độ chính xác cao từ nhiệt điện trở. Tuy nhiên, trừ khi bạn lấy giá trị điện trở ngay trong phần mềm, thông qua hiệu chuẩn hoặc bằng cách chọn một điện trở nhiệt có dung sai điện trở thấp, độ nhạy lớn sẽ không giúp ích gì.

NTC có độ nhạy rất cao ở nhiệt độ thấp vì giá trị điện trở của chúng giảm theo cấp số nhân, nhưng chúng cũng giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng. Điện trở nhiệt tuyến tính dựa trên silicon không có độ nhạy cao như NTC, vì vậy chúng cung cấp các phép đo ổn định trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, độ nhạy của nhiệt kế tuyến tính dựa trên silicon thường vượt quá độ nhạy của NTC ở khoảng 60°C.

Tự sưởi ấm và cảm biến trôi dạt
Nhiệt điện trở tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường của họ. Lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào nhiều thông số, bao gồm thành phần vật liệu và dòng điện chạy qua thiết bị.

Độ lệch cảm biến là lượng nhiệt điện trở trôi theo thời gian, thường được chỉ định trong biểu dữ liệu thông qua thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc được đưa ra dưới dạng phần trăm thay đổi của giá trị điện trở. Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu tuổi thọ cao với độ nhạy và độ chính xác ổn định, chọn một điện trở nhiệt có khả năng tự sưởi ấm thấp và độ lệch cảm biến nhỏ.

Vậy khi nào bạn nên sử dụng nhiệt điện trở tuyến tính silicon như TMP61 trên NTC?
Nhìn vào bảng 1, bạn có thể thấy điều đó với cùng một mức giá, bạn có thể hưởng lợi từ tính tuyến tính và độ ổn định của nhiệt điện trở tuyến tính silicon trong hầu hết mọi tình huống trong phạm vi nhiệt độ hoạt động được chỉ định của nhiệt điện trở tuyến tính silicon. Điện trở nhiệt tuyến tính silicon cũng có sẵn trong các phiên bản thương mại và ô tô và trong phiên bản tiêu chuẩn 0402 Và 0603 các gói phổ biến cho NTC của thiết bị gắn trên bề mặt.

Bàn 1: NTC vs. Điện trở nhiệt tuyến tính silicon TI

Để có bảng R-T hoàn chỉnh cho nhiệt điện trở TI và phương pháp chuyển đổi nhiệt độ dễ dàng với mã ví dụ, tải xuống Công cụ thiết kế điện trở nhiệt của chúng tôi.