هنگامی که با هزاران نوع ترمیستور مواجه می شوید، انتخاب ممکن است مشکلات قابل توجهی ایجاد کند. در این مقاله فنی، چند پارامتر مهم را به شما معرفی میکنم که هنگام انتخاب ترمیستور باید به خاطر داشته باشید، به خصوص زمانی که میخواهید از دو نوع ترمیستور معمولی برای سنجش دما یا ترمیستور خطی مبتنی بر سیلیکون استفاده کنید.
ترمیستورهای NTC به دلیل قیمت پایین بسیار مورد استفاده قرار می گیرند، اما دقت پایینی در دماهای شدید ارائه می دهند. ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون سنسور مبدل اولتراسونیک می توانند عملکرد بهتر و دقت بالاتری را در محدوده دمایی وسیع تری ارائه دهند، اما معمولاً قیمت آنها بالاتر است. در ادامه معرفی خواهیم کرد که سایر ترمیستورهای خطی موجود در بازار می توانند گزینه های مقرون به صرفه تری با کارایی بالا برای کمک به رفع طیف گسترده ای از نیازهای سنجش دما بدون افزایش هزینه کلی محلول ارائه دهند.
ترمیستور مناسب برای کاربرد شما به پارامترهای زیادی بستگی دارد، مانند:
• هزینه های صورتحساب مواد (BOM).
• تحمل مقاومت.
• نقاط کالیبراسیون.
• حساسیت (تغییر مقاومت در درجه سانتیگراد).
• خود گرمایش و رانش سنسور.
هزینه BOM خود ترمیستور گران نیست. از آنجایی که آنها گسسته هستند، افت ولتاژ آنها را می توان با استفاده از مدارهای اضافی تغییر داد. به عنوان مثال، اگر از یک ترمیستور غیر خطی NTC استفاده می کنید و می خواهید افت ولتاژ خطی در سراسر دستگاه داشته باشید، می توانید برای کمک به دستیابی به این ویژگی، مقاومت های اضافی اضافه کنید. با این حال، جایگزین دیگری که می تواند هزینه کل BOM و راه حل را کاهش دهد، استفاده از ترمیستور خطی است که افت ولتاژ مورد نیاز را فراهم می کند. خبر خوب این است که با سری جدید ترمیستور خطی ما. این بدان معناست که مهندسان می توانند طراحی را ساده کنند، هزینه های سیستم را کاهش دهند و اندازه طرح برد مدار چاپی (PCB) را حداقل تا 33٪ کاهش دهند.
تحمل مقاومت ترمیستورها بر اساس تحمل مقاومتشان در دمای 25 درجه سانتیگراد طبقه بندی می شوند، اما این به طور کامل توضیح نمی دهد که چگونه آنها با دما تغییر می کنند. میتوانید از مقادیر مقاومت حداقل، معمولی و حداکثر که در جدول مقاومت و دما (RT) دستگاه در ابزار طراحی یا برگه داده ارائه شده است برای محاسبه تلورانس برای محدوده دمایی خاص مربوطه استفاده کنید.
برای نشان دادن اینکه چگونه تلورانس با تکنولوژی ترمیستور متفاوت است، اجازه دهید NTC و ترمیستور مبتنی بر سیلیکون مبتنی بر TMP61 خود را با هم مقایسه کنیم، که هر دو دارای تحمل اسمی مقاومت 1 ± هستند. شکل 1 نشان می دهد که وقتی دما از 25 درجه سانتی گراد منحرف می شود، تحمل مقاومت هر دو دستگاه افزایش می یابد، اما در دماهای شدید بین این دو تفاوت زیادی وجود خواهد داشت. محاسبه این تفاوت بسیار مهم است، به طوری که می توانید دستگاه هایی را انتخاب کنید که تحمل کم را در محدوده دمایی مربوطه حفظ کنند.
نقطه کالیبراسیون
مشخص نیست که موقعیت ترمیستور در محدوده تحمل مقاومت آن عملکرد سیستم را کاهش می دهد زیرا شما به محدوده خطای بزرگتری نیاز دارید. کالیبراسیون مقدار مقاومت مورد انتظار را به شما می گوید که می تواند به شما کمک کند تا حد زیادی محدوده خطا را کاهش دهید. با این حال، این یک مرحله اضافی در فرآیند تولید است، بنابراین کالیبراسیون باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود.
تعداد نقاط کالیبراسیون به نوع ترمیستور مورد استفاده و محدوده دمایی کاربرد بستگی دارد. برای محدوده دمایی باریک، یک نقطه کالیبراسیون برای اکثر ترمیستورها مناسب است. برای کاربردهایی که به محدوده دمایی وسیعی نیاز دارند، شما دو گزینه دارید: 1) سه بار از کالیبراسیون NTC استفاده کنید (این به دلیل حساسیت کم آنها در دماهای شدید و تحمل مقاومت بالا است)، یا 2) استفاده از حرارت خطی مبتنی بر سیلیکون مقاومت یک بار کالیبره می شود که پایدارتر از NTC است.
حساسیت
هنگامی که مبدل اولتراسونیک 200 کیلوهرتز در تلاش است تا دقت خوبی را از یک ترمیستور به دست آورد، تغییر بزرگ در مقاومت (حساسیت) در درجه سانتیگراد تنها یکی از مشکلات است. با این حال، تا زمانی که با کالیبره کردن یا انتخاب یک ترمیستور با تلرانس مقاومت پایین، مقدار مقاومت صحیح را در نرم افزار بدست آورید، حساسیت بیشتر کمکی نخواهد کرد.
از آنجایی که مقدار مقاومت NTC به صورت تصاعدی کاهش می یابد، در دماهای پایین حساسیت فوق العاده بالایی دارد، اما با افزایش دما، حساسیت به شدت کاهش می یابد. حساسیت ترمیستور خطی مبتنی بر سیلیکون به اندازه NTC نیست، بنابراین می تواند اندازه گیری های پایداری را در کل محدوده دما انجام دهد. با افزایش دما، حساسیت ترمیستور خطی مبتنی بر سیلیکون معمولاً در حدود 60 درجه سانتیگراد از حساسیت NTC فراتر می رود.
خود گرمایش و رانش سنسور
ترمیستور مبدل سنسور باد اولتراسونیک انرژی را به شکل گرما تلف می کند که بر دقت اندازه گیری آن تأثیر می گذارد. مقدار گرمای پراکنده شده به پارامترهای زیادی از جمله ترکیب مواد و جریان عبوری از دستگاه بستگی دارد. رانش سنسور مقدار رانش ترمیستور در طول زمان است و معمولاً آزمایش عمر شتاب داده شده توسط درصد تغییر مقدار مقاومت در برگه داده مشخص می شود. اگر برنامه شما به طول عمر طولانی و حساسیت و دقت مداوم نیاز دارد، ترمیستور با گرمایش کم و رانش سنسور کوچک را انتخاب کنید.
بنابراین، چه زمانی باید از ترمیستور خطی سیلیکونی مانند TMP61 در NTC استفاده کنید؟
با نگاهی به جدول 1، می توانید متوجه شوید که با همان قیمت، ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون می توانند از خطی بودن و پایداری خود تقریباً در هر شرایطی در محدوده دمای عملیاتی مشخص شده ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون بهره مند شوند. ترمیستورهای خطی مبتنی بر سیلیکون نیز در نسخههای تجاری و خودرویی موجود هستند و در بستههای استاندارد عمومی 0402 و 0603 دستگاه نصب سطحی دستگاه NTC موجود میباشند.
