温度センサーに適したサーミスターを選択するにはどうすればよいですか?
ビュー: 2 著者: サイト編集者 公開時間: 2020-05-13 起源: サイト
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何千ものタイプのサーミスタに直面すると、選択はかなりの困難を引き起こす可能性があります。この技術記事では、サーミスタを選択する際、特に温度検出に一般的に使用される 2 種類のサーミスタ、抵抗器またはシリコンベースのリニア サーミスタを使用する場合に留意すべき重要なパラメータをいくつか紹介します。
NTC サーミスタは価格が安いため広く使用されていますが、極端な温度では精度が低くなります。超音波トランスデューサ センサーのシリコン ベースのリニア サーミスタは、より広い温度範囲で優れた性能と高精度を提供できますが、通常は価格が高くなります。続いて、市場の他のリニア サーミスタが、ソリューションの全体コストを増加させることなく、幅広い温度センシングのニーズを解決するのに役立つ、よりコスト効率の高い高性能オプションを提供できることを紹介します。
アプリケーションに適したサーミスタは、次のような多くのパラメータによって決まります。
• 部品表 (BOM) コスト。
• 抵抗の許容差。
• 校正ポイント。
• 感度 (摂氏 1 度あたりの抵抗の変化)。
• 自己発熱とセンサーのドリフト。
BOM コスト
サーミスタ自体は高価ではありません。ディスクリートであるため、追加回路を使用することで電圧降下を変更できます。たとえば、非線形 NTC サーミスタを使用していて、デバイス全体の電圧降下を線形にしたい場合は、この機能を実現するために追加の抵抗を追加することを選択できます。ただし、BOM とソリューションの総コストを削減できる別の選択肢は、必要な電圧降下を提供するリニア サーミスターを使用することです。良いニュースは、当社の新しいリニア サーミスター シリーズではそれが実現できることです。これは、エンジニアが設計を簡素化し、システムコストを削減し、プリント基板 (PCB) のレイアウトサイズを少なくとも 33% 削減できることを意味します。
抵抗許容差
サーミスタは 25 °C における抵抗許容差に従って分類されていますが、これは温度による変化を完全に説明するものではありません。設計ツールまたはデータシートのデバイス抵抗および温度 (RT) テーブルに示されている最小、標準、最大抵抗値を使用して、関連する特定の温度範囲の許容差を計算できます。
サーミスタ技術によって許容差がどのように変化するかを説明するために、NTC と当社の TMP61 ベースのシリコンベースのサーミスタを比較してみましょう。どちらも公称抵抗許容差は ± 1% です。図 1 は、温度が 25°C から外れる場合、両方のデバイスの抵抗許容差が増加しますが、極端な温度では 2 つのデバイス間に大きな差が生じることを示しています。関連する温度範囲にわたって低い許容誤差を維持するデバイスを選択できるように、この差を計算することが重要です。
校正点
より大きな誤差範囲が必要となるため、抵抗許容差内のサーミスタの位置がシステムのパフォーマンスを低下させることは知られていません。キャリブレーションにより予想される抵抗値がわかり、誤差の範囲を大幅に減らすことができます。ただし、これは製造プロセスの追加ステップであるため、キャリブレーションは可能な限り低く抑える必要があります。
校正ポイントの数は、使用するサーミスタのタイプとアプリケーションの温度範囲によって異なります。狭い温度範囲の場合、ほとんどのサーミスターには 1 つの校正点が適しています。広い温度範囲を必要とするアプリケーションの場合、次の 2 つのオプションがあります。1) NTC キャリブレーションを 3 回使用する (これは、極端な温度では感度が低く、抵抗耐性が高いためです)、または 2) シリコンベースの線形サーマルを使用します。抵抗は 1 回キャリブレーションされ、NTC よりも安定しています。
感度
200KHz 超音波トランスデューサがサーミスタから良好な精度を得ようとする場合、摂氏 1 度あたりの抵抗 (感度) の大きな変化は問題の 1 つにすぎません。ただし、抵抗許容差の低いサーミスタを校正または選択してソフトウェアで正しい抵抗値を取得しない限り、感度を大きくしても役に立ちません。
NTCの抵抗値は指数関数的に減少するため、低温では非常に高い感度を持ちますが、温度が上昇すると急激に感度が低下します。シリコンベースのリニアサーミスタはNTCほど感度が高くないため、全温度範囲にわたって安定した測定が可能です。温度が上昇すると、シリコンベースのリニアサーミスタの感度は通常、約 60 °C で NTC の感度を超えます。
自己発熱とセンサードリフト
超音波風速センサートランスデューサーのサーミスターはエネルギーを熱の形で放散し、測定精度に影響を与えます。放散される熱の量は、材料の組成やデバイスを流れる電流などの多くのパラメータに依存します。センサードリフトは時間の経過に伴うサーミスタのドリフト量であり、通常、抵抗値の変化率によって与えられる加速寿命テストがデータシートに指定されています。アプリケーションで長い耐用年数と一貫した感度と精度が必要な場合は、自己発熱が低く、センサーのドリフトが小さいサーミスタを選択してください。
では、NTC で TMP61 のようなシリコン リニア サーミスタをいつ使用する必要があるのでしょうか?
表 1 を見ると、同じ価格で、シリコン ベースのリニア サーミスタは、シリコン ベースのリニア サーミスタの指定された動作温度範囲内のほぼすべての状況で直線性と安定性の恩恵を受けることがわかります。シリコン ベースのリニア サーミスタは商用バージョンおよび車載バージョンも入手でき、表面実装デバイス NTC 一般標準 0402 および 0603 パッケージで入手できます。
