Iki minangka artikel pisanan ing seri rong bagean. Artikel iki bakal mbahas sejarah lan ngrancang tantanganSuhu adhedhasar termistorSistem pangukuran, uga dibandhingake karo sistem pangukuran thermometer suhu suhu thermometer (RTD). Uga bakal njlèntrèhaké pilihan termistor, perdagangan konfigurasi, lan pentinge sigma-delta analogma-delta analog-to-digital (ADC) ing area aplikasi iki. Artikel kapindho bakal rinci babagan cara ngoptimalake lan ngevaluasi sistem pangukuran termistor pungkasan.
Kaya sing diterangake ing seri artikel sadurunge, ngoptimalake sistem sensor sensor Sensor RTD, yaiku resistasi sing resistensi beda-beda karo suhu. Thermistor kerja uga padha karo RTD. Ora kaya RTD, sing mung duwe koefisien suhu positif, Thermistor bisa duwe koefisien suhu positif utawa negatif. Thermistor suhu sing negatif (NTC) nyuda resistansi amarga suhu suhu, dene termistor suhu positif nambah resistansi amarga suhu mundhak. Ing Gambar. 1 nuduhake karakter respon saka parahara NTC lan PTC khas lan mbandhingake kurva RTD.
Ing babagan sawetara suhu, kurva RTD meh linear, lan sensor nutupi sawetara suhu suhu sing luwih amba tinimbang para thermistor (biasane -200 ° C) amarga sifat non-linear (eksponensial). RTD biasane diwenehake ing kurva standar sing terkenal, dene kurva termistor beda-beda dening pabrikan. Kita bakal ngrembug babagan rinci babagan bagean Pandhuan Pandhuan Termistor Artikel.
Thermistor digawe saka bahan komposit, biasane keramik, polimer, utawa semikonduktor (biasane oksida logam) lan logam murni (platinum, utawa tembaga). Thermistor bisa ndeteksi suhu suhu luwih cepet tinimbang RTD, nyedhiyakake umpan balik sing luwih cepet. Mula, para thermisor biasane digunakake dening sensor ing aplikasi sing mbutuhake biaya sing murah, ukuran sing luwih cepet, kontrol suhu, lan kontrol suhu sing luwih dhuwur, lan kompensasi simpule kanggo thermocuples ing aplikasi komersial utawa industri. tujuan. Aplikasi.
Umume kasus, thermistor NTC digunakake kanggo pangukuran suhu sing akurat, dudu thermistor PTC. Sawetara thermistor PTC kasedhiya sing bisa digunakake ing sirkuit Perlindhungan Overcurrent utawa minangka sekring ngreset kanggo aplikasi safety. Kurva resistensi suhu Ptc Thermistor nuduhake wilayah NTC sing cilik sadurunge tekan titik saklar (utawa Curie Point), ing ndhuwur sing resistensi munggah kanthi pirang-pirang prentah Celsius. Ing kahanan overcurrent, Thermistor PTC bakal ngasilake pemanasan mandhiri nalika suhu ngalih wis ngluwihi, lan resistansi bakal mundhak kanthi cetha, sing bakal nyuda input saiki kanggo sistem kasebut, saéngga nyegah karusakan. Titik kemirangan PTC biasane ing antarane 60 ° C lan 120 ° C lan ora cocog kanggo ngontrol pangukuran suhu ing macem-macem aplikasi. Artikel iki fokus ing thermistor NTC, sing biasane bisa ngukur utawa ngawasi suhu saka -80 ° C nganti + 150 ° C. Thermistor NTC ngalami rating ketahanan saka sawetara ohms nganti 10 mω ing 25 ° C. Kaya sing dituduhake ing Gambar. 1, owah-owahan resistensi saben gelar celsius kanggo thermistor luwih diucapake tinimbang kanggo termometer resistensi. Dibandhingake karo para thermistor, sensitivitas dhuwur lan nilai tahan dhuwur kanggo circuiter input, amarga thermistor ora mbutuhake konfigurasi wiring khusus, kayata 3--kabel kanggo tahan. Desain termistor nggunakake konfigurasi 2-kabel sing gampang.
Pangukuran suhu berbasis termistor kanthi dhuwur mbutuhake pangolahan sinyal sing tepat, konversi analog-kanggo-digital, llienisasi, lan ganti rugi, kaya sing ditampilake ing Fig. 2 ..
Sanajan ranté sinyal bisa uga ringkes, ana sawetara kompleksitas sing mengaruhi ukuran, biaya, lan kinerja ibu kabeh. Portofolio Adi Precisio Adi kalebu sawetara solusi sing terintegrasi, kayata ad7124-4 / ad7124-8, sing nyedhiyakake kaluwihan kanggo desain sistem termal sing dibutuhake kanggo aplikasi dibangun. Nanging, ana macem-macem tantangan kanggo ngrancang lan ngoptimalake solusi pangukuran termistor adhedhasar.
Artikel iki mbahas masalah kasebut lan menehi rekomendasi kanggo ngrampungake lan luwih gampang nggawe proses desain kanggo sistem kasebut.
Ana macem-macem macem-macemThermistors NTCIng pasar saiki, dadi milih Green Thermistor sing tepat kanggo aplikasi sampeyan bisa dadi tugas sing nggegirisi. Elinga yen para thermistor kapacak ing regane nominal, yaiku ketahanan nominalé ing 25 ° C. Mula, Thermistor 10 Kω duwe resistensi nominal 10 kω ing 25 ° C. Thermistor duwe nilai resistansi nominal utawa dhasar wiwit saka sawetara ohms nganti 10 mω. Thermistor kanthi restoran rintangan (resistensi nominal 10 kω utawa kurang) biasane ndhukung kisaran suhu sing luwih murah, kayata -50 ° C nganti + 70 ° C. Thermistor kanthi restoran sing luwih dhuwur bisa tahan suhu nganti 300 ° c.
Unsur termistor digawe saka oksida oksida. Thermistor kasedhiya ing Bola, Radial lan SMD. Manik termistor yaiku lapisan epoksi utawa kaca sing ora bisa ditrapake kanggo pangayoman. Thermister bal bal, EFOXY, Thermistors radial lan lumahing cocog kanggo suhu nganti 150 ° C. Thermistor manik kaca cocog kanggo ngukur suhu sing dhuwur. Kabeh jinis lapisan / kemasan uga nglindhungi saka karat. Sawetara thermistor uga bakal duwe omah tambahan kanggo ditambahake lingkungan sing angel. Thermistor manik duwe wektu nanggepi luwih cepet tinimbang parahara radial / smd. Nanging, dheweke ora awet. Mula, jinis termistor sing digunakake gumantung ing aplikasi pungkasan lan lingkungan sing ana ing termistor. Stabilitas jangka panjang saka Thermistor gumantung ing materi, kemasan, lan desain. Contone, Thermistor NTC sing dilapisi Epoksi-dilapisi bisa ngganti 0.2 ° C saben taun, dene termistor sing ditutup mung ngganti 0,02 ° C saben taun.
Thermistor teka kanthi akurasi beda. Thermistor standar biasane duwe akurasi 0,5 ° C nganti 1,5 ° C. Rating Resistance Thermistance lan Nilai Beta (rasio 25 ° C nganti 50 ° C / 85 ° C) duwe toleransi. Elinga yen nilai beta termistor beda-beda miturut pabrikan. Contone, 10 Thermister NTC saka macem-macem produsen bakal duwe nilai beta sing beda. Kanggo sistem sing luwih akurat, parahara kayata seri Omega ™ 44XXX bisa digunakake. Dheweke duwe akurasi 0,1 ° C utawa 0,2 ° C liwat suhu suhu 0 ° C nganti 70 ° C. Mula, macem-macem suhu sing bisa diukur lan akurasi dibutuhake amarga sawetara thermistor cocog kanggo aplikasi iki. Wigati dimangerteni manawa akurasi saka Omega 44XXX, sing luwih dhuwur biaya.
Kanggo ngowahi tahan kanggo derajat Celsius, nilai beta biasane digunakake. Nilai beta ditemtokake kanthi ngerti rong titik suhu lan resistensi sing cocog ing saben suhu suhu.
RT1 = Rintangan suhu 1 RT2 = Rintangan suhu 2 T1 = suhu 1 (k) t2 = suhu 2 (k)
Pangguna nggunakake nilai beta sing paling cedhak karo sawetara suhu sing digunakake ing proyek kasebut. Umume datasheets Thermistor dhaptar nilai beta bebarengan karo toleransi resistansi ing 25 ° C lan toleransi kanggo regane beta.
Thermistor tliti sing luwih dhuwur lan solusi mandap tliti sing dhuwur kayata Omega 44XXX Series nggunakake rumus Steinhart-Hart kanggo ngowahi tahan kanggo ngonversi celhius. Persamaan 2 mbutuhake telung konstantan A, B, lan c, maneh diwenehake dening produsen sensor. Amarga koefisien persamaan digawe kanthi nggunakake telung titik, persamaan sing diasilake nyuda kesalahan sing dikenalake linearization (biasane 0,02 ° C).
A, B lan C dadi sing asale saka telung suhu. R = ketahanan termistor ing ohm t = suhu ing k
Ing Gambar. 3 nuduhake eksitasi sensor saiki. Drive saiki ditrapake ing termistor lan saiki wis ditrapake kanggo resistor tliti; Resistor tliti digunakake minangka referensi kanggo pangukuran. Nilai resistor referensi kudu luwih gedhe tinimbang utawa padha karo nilai sing paling dhuwur saka tahan trobat (gumantung saka suhu paling murah sing diukur ing sistem).
Nalika milih eksitasi saiki, resistensi maksimal thermistor kudu digatekake maneh. Iki mesthekake yen voltase ngliwati sensor lan resistor referensi mesthi ing tingkat sing bisa ditampa elektronik. Sumber saiki mbutuhake sawetara pameran headroom utawa output. Yen thermistor duwe resistensi dhuwur ing suhu sing bisa diukur, iki bakal nyebabake saiki drive sithik. Mula, voltase ngasilake ing thermistor ing suhu dhuwur sithik. Tahap keuntungan sing bisa diprogram bisa digunakake kanggo ngoptimalake pangukuran sinyal tingkat sing murah. Nanging, bathi kudu diprogram kanthi dinamis amarga tandha sinyal saka termistor beda-beda gumantung karo suhu.
Pilihan liyane yaiku nyetel bathi nanging nggunakake dinamis Drive Drive. Mula, minangka tandha sinyal saka termistor ganti, nilai sing saiki bisa owah-owahan kanthi dinamis supaya voltase dikembangake ing saindenging Thermistor yaiku ing antarane input input piranti elektronik. Pangguna kudu mesthekake yen voltase dikembangake ing Resistor Rujukan uga ing tingkat sing bisa ditampa elektronik. Loro-lorone pilihan mbutuhake kendhali, pemantauan kontrol voltase ngliwati Thermistor supaya elektronik bisa ngukur sinyal kasebut. Apa ana pilihan sing luwih gampang? Coba ekspilitas voltase.
Nalika voltase DC ditrapake ing termistor, saiki liwat tonggak kanthi otomatis minangka owah-owahan tahan thermistor. Saiki, nggunakake resistor sing terus-terusisi tinimbang resistor referensi, tujuane yaiku ngetung saiki sing mili ing Thermistor, saéngga tahan termistasi bakal diitung. Wiwit voltase drive uga digunakake minangka sinyal referensi ADC, ora entuk tahap dibutuhake. Prosesor ora duwe tugas kanggo ngawasi voltase termistor, yen tingkat sinyal bisa diukur dening elektronik, lan ngitung apa sing kudu diisi / saiki kudu diatur. Iki minangka cara sing digunakake ing artikel iki.
Yen thermistor duwe restori restori lan tahan resistance, voltase utawa ekskata saiki bisa digunakake. Ing kasus iki, saiki drive lan bathi bisa tetep. Mangkono, sirkuit bakal ditampilake ing Gambar 3 .. Cara iki gampang kanggo ngontrol saiki liwat sensor lan resistor referensi, sing larang regane. Kajaba iku, pemanasan awake dhewe termistor.
Kesetihan voltase uga bisa digunakake kanggo thermistor kanthi rating tahan resista. Nanging, pangguna kudu mesthekake yen saiki liwat sensor ora dhuwur banget kanggo sensor utawa aplikasi.
Ekspitasi voltase nggawe implementasine nalika nggunakake Thermistor kanthi restorasi rintangan lan tingkat sing akeh. Rintangan nasional luwih gedhe nyedhiyakake level sing bisa dirating saiki. Nanging, desainer kudu mesthekake yen saiki ing tingkat sing bisa ditampa ing kabeh suhu sing didhukung aplikasi.
Sigma-Delta ADCS nawakake sawetara kaluwihan nalika ngrancang sistem pangukuran termistasi. Pisanan, amarga sigma-delta ADC resamples input analog, panyaring eksternal tetep paling sethithik lan syarat-syarat mung filter RC sing gampang. Dheweke nyedhiyakake fleksibilitas ing jinis filter lan tingkat baud output. Filter-panyaring digital sing dibangun bisa digunakake kanggo nyuda gangguan ing piranti powered macs. Piranti 24-bit kayata ad7124-4 / ad7124-8 duwe resolusi lengkap nganti 21,7 bit, mula menehi resolusi dhuwur.
Panganggone Sigma-Delta ADC paling gampang nggawe desain termistor nalika nyuda spesifikasi, biaya sistem, ruang papan, lan wektu kanggo pasar.
Artikel iki nggunakake AD7124-4-8 minangka ADC amarga kurang swara, saiki saiki, adcs sing dibangun kanthi dibangun ing PGA, referensi sing dibangun, lan panyuntingan analog.
Preduli apa sampeyan nggunakake voltase saiki utawa drive drive, konfigurasi ratiometrik dianjurake ing endi referensi voltase lan voltase sensor teka saka sumber drive sing padha. Iki tegese owah-owahan sumber eksitasi ora bakal mengaruhi akurasi pangukuran.
Ing Gambar. 5 Nuduhake drive tetep tetep kanggo terattor termistor lan tliti, voltase sing dikembangake ing saindenging Rref yaiku voltase referensi kanggo ngukur termistor.
Lapangan saiki ora perlu akurat lan bisa uga kurang stabil amarga ana kesalahan ing lapangan saiki bakal diilangi ing konfigurasi iki. Umumé, ekskata saiki luwih disenengi saka ekstren voltase amarga kontrol sensitivitas sing luwih unggul lan kekebalan swara sing luwih apik nalika sensor dumunung ing lokasi sing adoh. Cara BIas jinis iki biasane digunakake kanggo RTD utawa Thermistor kanthi nilai resistansi murah. Nanging, kanggo Thermistor kanthi nilai resistensi sing luwih dhuwur lan sensitivitas sing luwih dhuwur, level sinyal sing digawe kanthi owah-owahan saben suhu bakal luwih gedhe, saéngga eksprasi voltase digunakake. Contone, Thermistor 10 Kω duwe resistensi 10 kω ing 25 ° C. Ing -50 ° C, resistensi Thermistor NTC yaiku 441.117 kω. Saiki minimal drive 50 μa sing diwenehake dening ad7124-4 / ad7124-8 ngasilake 441.11-6 × 50 v, sing dhuwur banget lan ing njaba ads operasi sing digunakake ing area aplikasi iki. Thermistor uga biasane dihubungake utawa dumunung ing cedhak elektronik, saéngga kekebalan kanggo drive saiki ora dibutuhake.
Nambah resistor pangerten ing seri minangka sirkuit rahim voltase bakal mbatesi arus liwat Thermistor kanthi nilai tahan minimal. Ing konfigurasi iki, regane resistor Resi Restor kudu padha karo resistensi termistor ing suhu referensi 25 ° ing suhu 10 ° ing 25 ° C, digunakake 10 kω. Nalika suhu owah-owahan, resistensi Thermistor NTC uga owah-owahan, lan rasio voltase drive ing Thermistor uga owah-owahan, ngasilake voltase output kasebut kanthi resistensi saka Thermistor NTC.
Yen referensi voltase sing dipilih digunakake kanggo nguatake termistor lan / utawa RSENSE cocog karo voltase Rujukan ADC sing digunakake kanggo pangukuran, sistem 7) saengga sumber voltase sing gegandhengan karo macem-macem.
Elinga yen resistor pangerten (voltase didorong) utawa resistor referensi (saiki didorong saiki) kudu duwe toleransi dhisikan lan alas sing sithik, minangka loro variabel sing bisa mengaruhi akurasi saka kabeh sistem.
Nalika nggunakake pirang-pirang thermistor, siji voltase eksitasi bisa digunakake. Nanging, saben Thermistor kudu duwe resistor pangerten dhewe, kaya sing ditampilake ing Fig. 8 .. Pilihan liyane yaiku nggunakake multiplexer ekspleks utawa ngalih resistensi kurang ing negara kasebut, sing nuduhake resistor resistisi pangerten. Kanthi konfigurasi iki, saben termistor mbutuhake sawetara wektu sing wis ditemtokake nalika diukur.
Ringkesan, nalika ngrancang sistem pangukuran suhu berbasis termistor, ana akeh pitakonan sensor, wirs sensor, konfigurasi adc, lan kepiye macem-macem variabel saka sistem kasebut. Artikel sabanjure ing seri iki nerangake babagan cara ngoptimalake desain sistem lan anggaran kesalahan sistem umume anggaran kanggo nggayuh kinerja target.
Wektu Pos: Sep-30-2022