Αυτό είναι το πρώτο άρθρο σε μια σειρά δύο μερών. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει πρώτα τις προκλήσεις ιστορίας και σχεδιασμούθερμοκρασία που βασίζεται σε θερμίστορΤα συστήματα μέτρησης, καθώς και η σύγκρισή τους με τα συστήματα μέτρησης θερμοκρασίας αντίστασης (RTD). Θα περιγράψει επίσης την επιλογή του θερμίστορ, τις συμβιβασμούς διαμόρφωσης και τη σημασία των μετατροπέων αναλογικών προς ψηφιακό Sigma-Delta (ADCs) σε αυτήν την περιοχή εφαρμογής. Το δεύτερο άρθρο θα αναφέρει λεπτομερώς τον τρόπο βελτιστοποίησης και αξιολόγησης του τελικού συστήματος μέτρησης που βασίζεται σε θερμίστορ.
Όπως περιγράφεται στην προηγούμενη σειρά άρθρων, βελτιστοποιώντας τα συστήματα αισθητήρων θερμοκρασίας RTD, ένα RTD είναι μια αντίσταση της οποίας η αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Οι θερμίστορ λειτουργούν ομοίως με RTDs. Σε αντίθεση με τα RTD, τα οποία έχουν μόνο θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, ένας θερμίστορ μπορεί να έχει θετικό ή αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας. Οι θερμοστάτες αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC) μειώνουν την αντίσταση τους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, ενώ οι θερμοστάτες του θετικού συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) αυξάνουν την αντίσταση τους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Στο ΣΧ. 1 δείχνει τα χαρακτηριστικά απόκρισης των τυπικών θερμοστάτη NTC και PTC και τα συγκρίνει με τις καμπύλες RTD.
Όσον αφορά την περιοχή θερμοκρασίας, η καμπύλη RTD είναι σχεδόν γραμμική και ο αισθητήρας καλύπτει πολύ ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας από τους θερμίστορ (τυπικά -200 ° C έως +850 ° C) λόγω της μη γραμμικής (εκθετικής) φύσης του θερμίστορ. Οι RTD παρέχονται συνήθως σε γνωστές τυποποιημένες καμπύλες, ενώ οι καμπύλες θερμίστορ ποικίλλουν από τον κατασκευαστή. Θα το συζητήσουμε λεπτομερώς στην ενότητα Οδηγός επιλογής θερμίστορ αυτού του άρθρου.
Τα θερμίστορ είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά, συνήθως κεραμικά, πολυμερή ή ημιαγωγούς (συνήθως οξείδια μετάλλων) και καθαρά μέταλλα (πλατίνα, νικέλιο ή χαλκό). Οι θερμίστορ μπορούν να ανιχνεύσουν τις μεταβολές της θερμοκρασίας ταχύτερα από τα RTD, παρέχοντας ταχύτερη ανατροφοδότηση. Ως εκ τούτου, οι θερμοστάτες χρησιμοποιούνται συνήθως από αισθητήρες σε εφαρμογές που απαιτούν χαμηλό κόστος, μικρό μέγεθος, ταχύτερη απόκριση, υψηλότερη ευαισθησία και περιορισμένο εύρος θερμοκρασίας, όπως έλεγχος ηλεκτρονικών ειδών, εγχώρια και κτίρια, επιστημονικά εργαστήρια ή αντιστάθμιση ψυχρής διασταύρωσης ή βιομηχανικές εφαρμογές. σκοπούς. Εφαρμογές.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται θερμίστορ NTC για ακριβή μέτρηση θερμοκρασίας, όχι θερμοστάτες PTC. Ορισμένα θερμίστορ PTC είναι διαθέσιμα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κυκλώματα προστασίας υπερέντασης ή ως επανασχεδιασμένες ασφάλειες για εφαρμογές ασφαλείας. Η καμπύλη θερμοκρασίας αντίστασης ενός θερμίστορ PTC δείχνει μια πολύ μικρή περιοχή NTC πριν φτάσει στο σημείο διακόπτη (ή σημείο Curie), πάνω από το οποίο η αντίσταση αυξάνεται απότομα από αρκετές τάξεις μεγέθους στην περιοχή αρκετών βαθμών Κελσίου. Κάτω από συνθήκες υπερέντασης, ο θερμίστορ PTC θα δημιουργήσει ισχυρή αυτοθεριμοποίηση όταν ξεπεραστεί η θερμοκρασία μεταγωγής και η αντίσταση της θα αυξηθεί απότομα, γεγονός που θα μειώσει το ρεύμα εισόδου στο σύστημα, αποτρέποντας έτσι βλάβες. Το σημείο μεταγωγής των θερμοστάσεων PTC είναι συνήθως μεταξύ 60 ° C και 120 ° C και δεν είναι κατάλληλο για τον έλεγχο των μετρήσεων θερμοκρασίας σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται σε θερμίστορ NTC, τα οποία συνήθως μπορούν να μετρήσουν ή να παρακολουθούν τις θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -80 ° C έως +150 ° C. Τα θερμοστάτες NTC έχουν βαθμολογίες αντίστασης που κυμαίνονται από λίγα ohms έως 10 MΩ στους 25 ° C. Όπως φαίνεται στο ΣΧ. 1, η μεταβολή της αντίστασης ανά βαθμό Κελσίου για τους θερμίστορ είναι πιο έντονη από ό, τι για τα θερμόμετρα αντίστασης. Σε σύγκριση με τους θερμίστορ, η υψηλή ευαισθησία του θερμίστορ και η υψηλή τιμή αντίστασης απλοποιούν τα κυκλώματα εισόδου, καθώς τα θερμίστορ δεν απαιτούν καμία ειδική διαμόρφωση καλωδίωσης, όπως 3 καλωδίωση ή 4 καλωδίων, για να αντισταθμίσουν την αντίσταση μολύβδου. Ο σχεδιασμός του θερμίστορ χρησιμοποιεί μόνο μια απλή διαμόρφωση 2 καλωδίων.
Η μέτρηση θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας που βασίζεται στη θερμοκρασία απαιτεί ακριβή επεξεργασία σήματος, μετατροπή αναλογικών προς ψηφιακό, γραμμικοποίηση και αντιστάθμιση, όπως φαίνεται στο σχ. 2.
Αν και η αλυσίδα σήματος μπορεί να φαίνεται απλή, υπάρχουν αρκετές πολυπλοκότητες που επηρεάζουν το μέγεθος, το κόστος και την απόδοση ολόκληρης της μητρικής πλακέτας. Το χαρτοφυλάκιο ADC της ADI της ADI περιλαμβάνει διάφορες ολοκληρωμένες λύσεις, όπως το AD7124-4/AD7124-8, οι οποίες παρέχουν μια σειρά πλεονεκτημάτων για το σχεδιασμό του θερμικού συστήματος, καθώς τα περισσότερα από τα δομικά στοιχεία που απαιτούνται για μια εφαρμογή είναι ενσωματωμένα. Ωστόσο, υπάρχουν διάφορες προκλήσεις για το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των διαλυμάτων μέτρησης θερμοκρασίας που βασίζονται σε θερμίστορ.
Αυτό το άρθρο εξετάζει κάθε ένα από αυτά τα θέματα και παρέχει συστάσεις για την επίλυση τους και την περαιτέρω απλούστευση της διαδικασίας σχεδιασμού για τέτοια συστήματα.
Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλίαΘερμοστάτες NTCΣτην αγορά σήμερα, η επιλογή του σωστού θερμίστορ για την αίτησή σας μπορεί να είναι μια αποθαρρυντική εργασία. Σημειώστε ότι οι θερμίστορ είναι απαριθμούνται από την ονομαστική τους τιμή, η οποία είναι η ονομαστική τους αντίσταση στους 25 ° C. Επομένως, ένας θερμίστορ 10 kΩ έχει ονομαστική αντίσταση 10 kΩ στους 25 ° C. Οι θερμίστορ έχουν ονομαστικές ή βασικές τιμές αντίστασης που κυμαίνονται από λίγα ohms έως 10 MΩ. Οι θερμίστορ με χαμηλές βαθμολογίες αντίστασης (ονομαστική αντίσταση 10 kΩ ή λιγότερο) υποστηρίζουν τυπικά χαμηλότερες κλίμακες θερμοκρασίας, όπως -50 ° C έως +70 ° C. Οι θερμίστορ με υψηλότερες βαθμολογίες αντίστασης μπορούν να αντέξουν τις θερμοκρασίες μέχρι 300 ° C.
Το στοιχείο θερμίστορ είναι κατασκευασμένο από οξείδιο μετάλλου. Τα θερμίστορ είναι διαθέσιμα σε σχήματα μπάλας, ακτινικών και SMD. Τα σφαιρίδια θερμίστορ είναι εποξειδικά επικαλυμμένα ή γυαλί που εγκλωβίζονται για πρόσθετη προστασία. Οι θερμοστάτες με επικάλυψη εποξειδικών επικαλυμμένων, ακτινικά και επιφανειακά θερμίστορ είναι κατάλληλα για θερμοκρασίες έως 150 ° C. Τα θερμοστάτες γυαλιού είναι κατάλληλα για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών. Όλοι οι τύποι επικαλύψεων/συσκευασίας προστατεύουν επίσης από τη διάβρωση. Ορισμένοι θερμοστάτες θα έχουν επίσης πρόσθετα περιβλήματα για πρόσθετη προστασία σε σκληρά περιβάλλοντα. Οι θερμοστάτες σφαιριδίων έχουν ταχύτερο χρόνο απόκρισης από τους ακτινικούς/SMD θερμίστορ. Ωστόσο, δεν είναι τόσο ανθεκτικά. Επομένως, ο τύπος του χρησιμοποιούμενου θερμίστορ εξαρτάται από την τελική εφαρμογή και το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το θερμίστορ. Η μακροπρόθεσμη σταθερότητα ενός θερμίστορ εξαρτάται από το υλικό, τη συσκευασία και το σχεδιασμό του. Για παράδειγμα, ένας θερμοστάτης επικαλυμμένης με εποξειδική επικάλυψη μπορεί να αλλάξει 0,2 ° C ετησίως, ενώ ένας σφραγισμένος θερμίστορ αλλάζει μόνο 0,02 ° C ετησίως.
Οι θερμίστορες έρχονται σε διαφορετική ακρίβεια. Οι τυποποιημένες θερμίστορ έχουν συνήθως ακρίβεια 0,5 ° C έως 1,5 ° C. Η βαθμολογία αντίστασης θερμίστορ και η τιμή βήτα (αναλογία 25 ° C έως 50 ° C/85 ° C) έχουν ανοχή. Σημειώστε ότι η τιμή beta του θερμίστορ ποικίλλει ανάλογα με τον κατασκευαστή. Για παράδειγμα, 10 kΩ NTC θερμίστορ από διαφορετικούς κατασκευαστές θα έχουν διαφορετικές τιμές beta. Για πιο ακριβή συστήματα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν θερμίστορ όπως η σειρά Omega ™ 44XXX. Έχουν ακρίβεια 0,1 ° C ή 0,2 ° C σε περιοχή θερμοκρασίας 0 ° C έως 70 ° C. Επομένως, το εύρος των θερμοκρασιών που μπορούν να μετρηθούν και η ακρίβεια που απαιτείται σε σχέση με αυτό το εύρος θερμοκρασίας καθορίζει εάν οι θερμοστάτες είναι κατάλληλοι για αυτήν την εφαρμογή. Λάβετε υπόψη ότι όσο υψηλότερη είναι η ακρίβεια της σειράς Omega 44xxx, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος.
Για να μετατρέψετε την αντίσταση σε βαθμούς Κελσίου, χρησιμοποιείται συνήθως η τιμή βήτα. Η τιμή beta καθορίζεται γνωρίζοντας τα δύο σημεία θερμοκρασίας και την αντίστοιχη αντίσταση σε κάθε σημείο θερμοκρασίας.
RT1 = Αντίσταση θερμοκρασίας 1 RT2 = Αντίσταση θερμοκρασίας 2 T1 = Θερμοκρασία 1 (k) T2 = Θερμοκρασία 2 (k)
Ο χρήστης χρησιμοποιεί την τιμή beta πλησιέστερα στο εύρος θερμοκρασίας που χρησιμοποιείται στο έργο. Τα περισσότερα δελτία δεδομένων θερμίστορ καταγράφουν μια τιμή beta μαζί με ανοχή αντίστασης στους 25 ° C και ανοχή για την τιμή beta.
Υψηλότερες θερμίστορ ακριβείας και λύσεις τερματισμού υψηλής ακρίβειας όπως η σειρά Omega 44XXX χρησιμοποιούν την εξίσωση Steinhart-Hart για να μετατρέψουν την αντίσταση σε βαθμούς Κελσίου. Η εξίσωση 2 απαιτεί τις τρεις σταθερές Α, Β και C, που παρέχεται και πάλι από τον κατασκευαστή αισθητήρων. Επειδή οι συντελεστές εξίσωσης παράγονται χρησιμοποιώντας τρία σημεία θερμοκρασίας, η εξίσωση που προκύπτει ελαχιστοποιεί το σφάλμα που εισάγεται με γραμμικοποίηση (τυπικά 0,02 ° C).
Τα Α, Β και C είναι σταθερές που προέρχονται από τρία σημεία ρύθμισης θερμοκρασίας. R = Αντίσταση θερμίστορ σε ohms t = θερμοκρασία σε βαθμούς k
Στο ΣΧ. 3 δείχνει την τρέχουσα διέγερση του αισθητήρα. Το ρεύμα κίνησης εφαρμόζεται στο θερμίστορ και το ίδιο ρεύμα εφαρμόζεται στην αντίσταση ακριβείας. Μια αντίσταση ακριβείας χρησιμοποιείται ως αναφορά για τη μέτρηση. Η τιμή της αντίστασης αναφοράς πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με την υψηλότερη τιμή της αντίστασης του θερμίστορ (ανάλογα με τη χαμηλότερη θερμοκρασία που μετράται στο σύστημα).
Κατά την επιλογή του ρεύματος διέγερσης, πρέπει να ληφθεί ξανά υπόψη η μέγιστη αντίσταση του θερμίστορ. Αυτό εξασφαλίζει ότι η τάση στον αισθητήρα και η αντίσταση αναφοράς είναι πάντα σε επίπεδο αποδεκτό από τα ηλεκτρονικά. Η πηγή ρεύματος πεδίου απαιτεί κάποια αντιστοίχιση κεφαλής ή εξόδου. Εάν ο θερμίστορ έχει υψηλή αντίσταση στη χαμηλότερη μετρήσιμη θερμοκρασία, αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα ένα πολύ χαμηλό ρεύμα κίνησης. Επομένως, η τάση που παράγεται σε όλο το θερμίστορ σε υψηλή θερμοκρασία είναι μικρή. Τα προγραμματιζόμενα στάδια κέρδους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της μέτρησης αυτών των σημάτων χαμηλού επιπέδου. Ωστόσο, το κέρδος πρέπει να προγραμματιστεί δυναμικά επειδή το επίπεδο σήματος από το θερμίστορ ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό με τη θερμοκρασία.
Μια άλλη επιλογή είναι να ρυθμίσετε το κέρδος, αλλά να χρησιμοποιήσετε το δυναμικό ρεύμα κίνησης. Ως εκ τούτου, καθώς το επίπεδο σήματος από το θερμίστορ αλλάζει, η τιμή ρεύματος κίνησης αλλάζει δυναμικά, έτσι ώστε η τάση που αναπτύσσεται σε όλο το θερμίστορ να βρίσκεται εντός του καθορισμένου εύρους εισόδου της ηλεκτρονικής συσκευής. Ο χρήστης πρέπει να διασφαλίζει ότι η τάση που αναπτύχθηκε σε όλη την αντίσταση αναφοράς είναι επίσης σε επίπεδο αποδεκτό από τα ηλεκτρονικά. Και οι δύο επιλογές απαιτούν υψηλό επίπεδο ελέγχου, σταθερή παρακολούθηση της τάσης σε ολόκληρο τον θερμίστορ έτσι ώστε τα ηλεκτρονικά να μπορούν να μετρήσουν το σήμα. Υπάρχει ευκολότερη επιλογή; Εξετάστε τη διέγερση τάσης.
Όταν η τάση DC εφαρμόζεται στο θερμίστορ, το ρεύμα μέσω του θερμίστορ κλιμακώνεται αυτόματα καθώς αλλάζει η αντίσταση του θερμίστορ. Τώρα, χρησιμοποιώντας μια αντίσταση μέτρησης ακριβείας αντί για αντίσταση αναφοράς, ο σκοπός του είναι να υπολογίσει το ρεύμα που ρέει μέσω του θερμίστορ, επιτρέποντας έτσι την αντίσταση του θερμίστορ να υπολογιστεί. Δεδομένου ότι η τάση κίνησης χρησιμοποιείται επίσης ως σήμα αναφοράς ADC, δεν απαιτείται στάδιο κέρδους. Ο επεξεργαστής δεν έχει τη δουλειά παρακολούθησης της τάσης του θερμίστορ, καθορίζοντας εάν το επίπεδο σήματος μπορεί να μετρηθεί με τα ηλεκτρονικά και να υπολογίσει την τιμή κέρδους/ρεύματος κίνησης. Αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται σε αυτό το άρθρο.
Εάν ο θερμίστορ έχει μικρή βαθμολογία αντίστασης και εύρος αντίστασης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τάση ή ρεύμα διέγερσης. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα κίνησης και το κέρδος μπορούν να διορθωθούν. Έτσι, το κύκλωμα θα είναι όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Αυτή η μέθοδος είναι βολική, καθώς είναι δυνατόν να ελέγχεται το ρεύμα μέσω του αισθητήρα και της αντίστασης αναφοράς, η οποία είναι πολύτιμη σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος. Επιπλέον, ελαχιστοποιείται η αυτοθεραπεία του θερμίστορ.
Η διέγερση τάσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για θερμίστορ με χαμηλές βαθμολογίες αντίστασης. Ωστόσο, ο χρήστης πρέπει πάντα να διασφαλίζει ότι το ρεύμα μέσω του αισθητήρα δεν είναι πολύ υψηλό για τον αισθητήρα ή την εφαρμογή.
Η διέγερση της τάσης απλοποιεί την εφαρμογή όταν χρησιμοποιείτε ένα θερμίστορ με μεγάλη βαθμολογία αντίστασης και ευρύ φάσμα θερμοκρασίας. Η μεγαλύτερη ονομαστική αντίσταση παρέχει ένα αποδεκτό επίπεδο ονομαστικού ρεύματος. Ωστόσο, οι σχεδιαστές πρέπει να διασφαλίσουν ότι το ρεύμα βρίσκεται σε αποδεκτό επίπεδο σε ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας που υποστηρίζεται από την εφαρμογή.
Τα ADC Sigma-Delta προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος μέτρησης θερμίστορ. Πρώτον, επειδή η Sigma-Delta ADC επαναλαμβάνει την αναλογική είσοδο, το εξωτερικό φιλτράρισμα διατηρείται στο ελάχιστο και η μόνη απαίτηση είναι ένα απλό φίλτρο RC. Παρέχουν ευελιξία στον τύπο φίλτρου και την ταχύτητα Baud. Το ενσωματωμένο ψηφιακό φιλτράρισμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταστολή οποιασδήποτε παρεμβολής σε συσκευές τροφοδοσίας ρεύματος. Οι συσκευές 24-bit όπως το AD7124-4/AD7124-8 έχουν πλήρη ανάλυση μέχρι 21,7 bits, έτσι ώστε να παρέχουν υψηλή ανάλυση.
Η χρήση ενός Sigma-Delta ADC απλοποιεί σημαντικά το σχεδιασμό του θερμίστορ, μειώνοντας παράλληλα τις προδιαγραφές, το κόστος του συστήματος, το χώρο του σκάφους και το χρόνο στην αγορά.
Αυτό το άρθρο χρησιμοποιεί το AD7124-4/AD7124-8 ως ADC επειδή είναι χαμηλού θορύβου, χαμηλού ρεύματος, ADC ακρίβειας με ενσωματωμένο PGA, ενσωματωμένη αναφορά, αναλογική είσοδο και buffer αναφοράς.
Ανεξάρτητα από το αν χρησιμοποιείτε τάση ρεύματος κίνησης ή μονάδας δίσκου, συνιστάται μια διαμόρφωση Ratiometric, στην οποία η τάση αναφοράς και η τάση αισθητήρα προέρχονται από την ίδια πηγή κίνησης. Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε αλλαγή στην πηγή διέγερσης δεν θα επηρεάσει την ακρίβεια της μέτρησης.
Στο ΣΧ. Το 5 δείχνει το σταθερό ρεύμα κίνησης για το θερμίστορ και την αντίσταση ακριβείας RREF, η τάση που αναπτύχθηκε σε ολόκληρο το RREF είναι η τάση αναφοράς για τη μέτρηση του θερμίστορ.
Το ρεύμα πεδίου δεν χρειάζεται να είναι ακριβές και μπορεί να είναι λιγότερο σταθερό, καθώς τυχόν σφάλματα στο ρεύμα πεδίου θα εξαλειφθούν σε αυτή τη διαμόρφωση. Γενικά, προτιμάται η διέγερση ρεύματος έναντι της διέγερσης τάσης λόγω του ανώτερου ελέγχου ευαισθησίας και της καλύτερης ανοσίας θορύβου όταν ο αισθητήρας βρίσκεται σε απομακρυσμένες θέσεις. Αυτός ο τύπος μέθοδος μεροληψίας χρησιμοποιείται τυπικά για RTD ή θερμίστορ με τιμές χαμηλής αντίστασης. Ωστόσο, για ένα θερμίστορ με υψηλότερη τιμή αντίστασης και υψηλότερη ευαισθησία, το επίπεδο σήματος που παράγεται από κάθε αλλαγή θερμοκρασίας θα είναι μεγαλύτερη, έτσι χρησιμοποιείται η διέγερση τάσης. Για παράδειγμα, ένας θερμίστορ 10 kΩ έχει αντίσταση 10 kΩ στους 25 ° C. Στους -50 ° C, η αντίσταση του θερμίστορ NTC είναι 441,117 kΩ. Το ελάχιστο ρεύμα κίνησης των 50 μΑ που παρέχεται από το AD7124-4/AD7124-8 παράγει 441.117 kΩ × 50 μΑ = 22 V, το οποίο είναι πολύ υψηλό και εκτός του εύρους λειτουργίας των περισσότερων διαθέσιμων ADC που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περιοχή εφαρμογής. Οι θερμίστορ είναι επίσης συνήθως συνδεδεμένοι ή βρίσκονται κοντά στα ηλεκτρονικά, έτσι δεν απαιτείται ανοσία για οδήγηση ρεύματος.
Η προσθήκη μιας αντίστασης αίσθησης σε σειρά ως κύκλωμα διαιρέτη τάσης θα περιορίσει το ρεύμα μέσω του θερμίστορ στην ελάχιστη τιμή αντίστασης. Σε αυτή τη διαμόρφωση, η τιμή του RSENSE Sense Rissor 25 ° CC Ομοίως, εάν χρησιμοποιείται ένας θερμίστορ 10 kΩ με αντίσταση 10 kΩ στους 25 ° C, το RSENSE θα πρέπει να είναι 10 kΩ. Καθώς αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει η αντίσταση του θερμίστορ NTC και η αναλογία της τάσης κίνησης σε όλο το θερμίστορ αλλάζει επίσης, με αποτέλεσμα την τάση εξόδου να είναι ανάλογη προς την αντίσταση του θερμίστορ NTC.
Εάν η επιλεγμένη αναφορά τάσης που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του θερμίστορ και/ή του RSENSE ταιριάζει με την τάση αναφοράς ADC που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση, το σύστημα έχει ρυθμιστεί σε αρναμετρική μέτρηση (Εικόνα 7) έτσι ώστε οποιαδήποτε πηγή τάσης σφάλματος που σχετίζεται με διέγερση θα είναι προκατειλημμένη για αφαίρεση.
Σημειώστε ότι είτε η αντίσταση Sense (που οδηγείται από την τάση) είτε η αντίσταση αναφοράς (ρεύμα που οδηγείται) θα πρέπει να έχει χαμηλή αρχική ανοχή και χαμηλή μετατόπιση, καθώς και οι δύο μεταβλητές μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια ολόκληρου του συστήματος.
Όταν χρησιμοποιείτε πολλαπλά θερμίστορ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία τάση διέγερσης. Ωστόσο, κάθε θερμίστορ πρέπει να έχει τη δική του αντίσταση αίσθησης ακριβείας, όπως φαίνεται στο σχ. 8. Μια άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε έναν εξωτερικό διακόπτη πολυπλέκτη ή χαμηλής αντοχής στην κατάσταση ON, η οποία επιτρέπει την κοινή χρήση μιας αντίστασης αίσθησης ακριβείας. Με αυτή τη διαμόρφωση, κάθε θερμίστορ χρειάζεται κάποιο χρόνο καθίζησης όταν μετράται.
Συνοπτικά, κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος μέτρησης θερμοκρασίας που βασίζεται σε θερμίστορ, υπάρχουν πολλά ερωτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη: η επιλογή των αισθητήρων, η καλωδίωση αισθητήρων, οι συναλλαγές επιλογής εξαρτημάτων, η διαμόρφωση ADC και ο τρόπος με τον οποίο αυτές οι διάφορες μεταβλητές επηρεάζουν τη συνολική ακρίβεια του συστήματος. Το επόμενο άρθρο αυτής της σειράς εξηγεί τον τρόπο βελτιστοποίησης του σχεδιασμού του συστήματος και του συνολικού προϋπολογισμού σφάλματος του συστήματος για να επιτύχετε την απόδοση -στόχο σας.
Χρόνος δημοσίευσης: SEP-30-2022