Quando ci si trova di fronte a migliaia di tipi di termistori, la selezione può causare notevoli difficoltà. In questo articolo tecnico, ti presenterò alcuni parametri importanti da tenere a mente quando si sceglie un termistore, soprattutto quando si desidera utilizzare due tipi di termistori comunemente usati per il rilevamento della temperatura: resistore o termistore lineare a base di silicio.
I termistori NTC sono ampiamente utilizzati a causa del loro prezzo basso, ma forniscono una bassa precisione a temperature estreme. I termistori lineari a base di silicio del sensore del trasduttore a ultrasuoni possono fornire prestazioni migliori e maggiore precisione in un intervallo di temperature più ampio, ma in genere il loro prezzo è più elevato. Di seguito introdurremo che altri termistori lineari sul mercato possono fornire opzioni ad alte prestazioni più convenienti per aiutare a risolvere un'ampia gamma di esigenze di rilevamento della temperatura senza aumentare il costo complessivo della soluzione.
Il termistore adatto alla vostra applicazione dipenderà da molti parametri, tra cui:
• Costi della distinta base (BOM).
• Tolleranza alla resistenza.
• Punti di calibrazione.
• Sensibilità (variazione della resistenza per grado Celsius).
• Autoriscaldamento e deriva del sensore.
Costo della distinta base Il termistore in sé non è costoso. Poiché sono discreti, la loro caduta di tensione può essere modificata utilizzando circuiti aggiuntivi. Ad esempio, se utilizzi un termistore NTC non lineare e desideri una caduta di tensione lineare sul dispositivo, puoi scegliere di aggiungere ulteriori resistori per ottenere questa funzionalità. Tuttavia, un'altra alternativa che può ridurre il costo totale della distinta base e della soluzione consiste nell'utilizzare un termistore lineare che fornisca la caduta di tensione richiesta. La buona notizia è che con la nostra nuova serie di termistori lineari. Ciò significa che gli ingegneri possono semplificare la progettazione, ridurre i costi di sistema e ridurre le dimensioni del layout del circuito stampato (PCB) di almeno il 33%.
Tolleranza di resistenza I termistori sono classificati in base alla loro tolleranza di resistenza a 25°C, ma questo non spiega completamente come cambiano con la temperatura. È possibile utilizzare i valori di resistenza minimo, tipico e massimo forniti nella tabella di resistenza e temperatura (RT) del dispositivo nello strumento di progettazione o nella scheda tecnica per calcolare la tolleranza per l'intervallo di temperatura specifico pertinente.
Per illustrare come varia la tolleranza con la tecnologia del termistore, confrontiamo NTC e il nostro termistore al silicio basato su TMP61, entrambi con una tolleranza di resistenza nominale di ± 1%. La Figura 1 illustra che quando la temperatura si discosta da 25°C, la tolleranza di resistenza di entrambi i dispositivi aumenterà, ma ci sarà una grande differenza tra i due a temperature estreme. È importante calcolare questa differenza, in modo da poter selezionare dispositivi che mantengano una bassa tolleranza nell'intervallo di temperatura rilevante.
Punto di calibrazione
Non è noto se la posizione del termistore all'interno della sua tolleranza di resistenza ridurrà le prestazioni del sistema perché è necessario un intervallo di errore più ampio. La calibrazione ti dirà il valore di resistenza previsto, che può aiutarti a ridurre notevolmente l'intervallo di errore. Tuttavia, questa è una fase aggiuntiva nel processo di produzione, quindi la calibrazione dovrebbe essere mantenuta il più bassa possibile.
Il numero di punti di calibrazione dipende dal tipo di termistore utilizzato e dall'intervallo di temperatura dell'applicazione. Per intervalli di temperatura ristretti, un punto di calibrazione è adatto per la maggior parte dei termistori. Per le applicazioni che richiedono un ampio intervallo di temperature, sono disponibili due opzioni: 1) utilizzare la calibrazione NTC tre volte (questo è dovuto alla loro bassa sensibilità a temperature estreme e all'elevata tolleranza della resistenza), oppure 2) utilizzare la tecnologia termica lineare a base di silicio. La resistenza viene calibrata una volta, che è più stabile dell'NTC.
Sensibilità
Quando un trasduttore ultrasonico da 200 KHz cerca di ottenere una buona precisione da un termistore, un grande cambiamento nella resistenza (sensibilità) per grado Celsius è solo uno dei problemi. Tuttavia, a meno che non si ottenga il valore di resistenza corretto nel software calibrando o selezionando un termistore con una tolleranza di resistenza bassa, una sensibilità maggiore non sarà di aiuto.
Poiché il valore della resistenza NTC diminuisce in modo esponenziale, ha una sensibilità estremamente elevata alle basse temperature, ma all'aumentare della temperatura la sensibilità diminuirà drasticamente. La sensibilità di un termistore lineare a base di silicio non è elevata quanto quella di NTC, quindi può eseguire misurazioni stabili nell'intero intervallo di temperature. All'aumentare della temperatura, la sensibilità di un termistore lineare a base di silicio supera solitamente la sensibilità dell'NTC a circa 60°C.
Autoriscaldamento e deriva del sensore
Il termistore del trasduttore del sensore del vento a ultrasuoni dissipa energia sotto forma di calore, che influisce sulla precisione della misurazione. La quantità di calore dissipato dipende da molti parametri, tra cui la composizione del materiale e la corrente che scorre attraverso il dispositivo. La deriva del sensore è la quantità di deriva del termistore nel tempo e solitamente il test di durata accelerato dato dalla variazione percentuale del valore di resistenza è specificato nella scheda tecnica. Se la tua applicazione richiede una lunga durata e sensibilità e precisione costanti, scegli un termistore con basso autoriscaldamento e piccola deriva del sensore.
Quindi, quando dovresti utilizzare un termistore lineare al silicio come TMP61 su NTC?
Osservando la Tabella 1, è possibile scoprire che, allo stesso prezzo, i termistori lineari a base di silicio possono trarre vantaggio dalla loro linearità e stabilità in quasi tutte le situazioni all'interno dell'intervallo di temperature operative specificato dei termistori lineari a base di silicio. I termistori lineari a base di silicio sono disponibili anche in versioni commerciali e automobilistiche e sono disponibili nei contenitori standard generale NTC 0402 e 0603 per dispositivi a montaggio superficiale.
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