Αυτό είναι το πρώτο άρθρο μιας σειράς δύο μερών.Αυτό το άρθρο θα συζητήσει πρώτα την ιστορία και τις προκλήσεις σχεδιασμού τουθερμοκρασία με βάση το θερμίστορσυστήματα μέτρησης, καθώς και η σύγκρισή τους με συστήματα μέτρησης θερμοκρασίας με θερμόμετρο αντίστασης (RTD).Θα περιγράψει επίσης την επιλογή του θερμίστορ, τις ανταλλαγές διαμόρφωσης και τη σημασία των μετατροπέων αναλογικού σε ψηφιακό σίγμα-δέλτα (ADC) σε αυτήν την περιοχή εφαρμογής.Το δεύτερο άρθρο θα περιγράφει λεπτομερώς πώς να βελτιστοποιήσετε και να αξιολογήσετε το τελικό σύστημα μέτρησης που βασίζεται σε θερμίστορ.
Όπως περιγράφηκε στην προηγούμενη σειρά άρθρων, Βελτιστοποίηση συστημάτων αισθητήρων θερμοκρασίας RTD, μια RTD είναι μια αντίσταση της οποίας η αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία.Τα θερμίστορ λειτουργούν παρόμοια με τα RTD.Σε αντίθεση με τα RTD, τα οποία έχουν μόνο θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, ένα θερμίστορ μπορεί να έχει θετικό ή αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας.Τα θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC) μειώνουν την αντίστασή τους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, ενώ τα θερμίστορ με θετικό συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) αυξάνουν την αντίστασή τους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.Στο σχ.Το σχήμα 1 δείχνει τα χαρακτηριστικά απόκρισης των τυπικών θερμίστορ NTC και PTC και τα συγκρίνει με τις καμπύλες RTD.
Όσον αφορά το εύρος θερμοκρασίας, η καμπύλη RTD είναι σχεδόν γραμμική και ο αισθητήρας καλύπτει πολύ μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας από τα θερμίστορ (συνήθως -200°C έως +850°C) λόγω της μη γραμμικής (εκθετικής) φύσης του θερμίστορ.Τα RTD παρέχονται συνήθως σε γνωστές τυποποιημένες καμπύλες, ενώ οι καμπύλες θερμίστορ διαφέρουν ανάλογα με τον κατασκευαστή.Θα το συζητήσουμε λεπτομερώς στην ενότητα οδηγός επιλογής θερμίστορ αυτού του άρθρου.
Τα θερμίστορ κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά, συνήθως κεραμικά, πολυμερή ή ημιαγωγούς (συνήθως οξείδια μετάλλων) και καθαρά μέταλλα (πλατίνα, νικέλιο ή χαλκός).Τα θερμίστορ μπορούν να ανιχνεύσουν τις αλλαγές θερμοκρασίας πιο γρήγορα από τα RTD, παρέχοντας ταχύτερη ανάδραση.Ως εκ τούτου, τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται συνήθως από αισθητήρες σε εφαρμογές που απαιτούν χαμηλό κόστος, μικρό μέγεθος, ταχύτερη απόκριση, υψηλότερη ευαισθησία και περιορισμένο εύρος θερμοκρασίας, όπως έλεγχος ηλεκτρονικών συσκευών, έλεγχος σπιτιού και κτιρίου, επιστημονικά εργαστήρια ή αντιστάθμιση κρύου συνδέσμου για θερμοστοιχεία σε εμπορικούς χώρους ή βιομηχανικές εφαρμογές.σκοποί.Εφαρμογές.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα θερμίστορ NTC χρησιμοποιούνται για την ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας και όχι τα θερμίστορ PTC.Ορισμένα θερμίστορ PTC είναι διαθέσιμα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κυκλώματα προστασίας υπερέντασης ή ως επαναρυθμιζόμενες ασφάλειες για εφαρμογές ασφαλείας.Η καμπύλη αντίστασης-θερμοκρασίας ενός θερμίστορ PTC δείχνει μια πολύ μικρή περιοχή NTC πριν φτάσει στο σημείο μεταγωγής (ή στο σημείο Curie), πάνω από το οποίο η αντίσταση αυξάνεται απότομα κατά αρκετές τάξεις μεγέθους στην περιοχή αρκετών βαθμών Κελσίου.Υπό συνθήκες υπερέντασης, το θερμίστορ PTC θα δημιουργήσει ισχυρή αυτοθέρμανση όταν ξεπεραστεί η θερμοκρασία μεταγωγής και η αντίστασή του θα αυξηθεί απότομα, γεγονός που θα μειώσει το ρεύμα εισόδου στο σύστημα, αποτρέποντας έτσι τη ζημιά.Το σημείο μεταγωγής των θερμίστορ PTC είναι συνήθως μεταξύ 60°C και 120°C και δεν είναι κατάλληλο για έλεγχο μετρήσεων θερμοκρασίας σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.Αυτό το άρθρο εστιάζει στα θερμίστορ NTC, τα οποία συνήθως μπορούν να μετρήσουν ή να παρακολουθήσουν θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -80°C έως +150°C.Τα θερμίστορ NTC έχουν ονομασίες αντίστασης που κυμαίνονται από μερικά ohms έως 10 MΩ στους 25°C.Όπως φαίνεται στο σχ.1, η αλλαγή στην αντίσταση ανά βαθμό Κελσίου για τα θερμίστορ είναι πιο έντονη από ό,τι για τα θερμόμετρα αντίστασης.Σε σύγκριση με τα θερμίστορ, η υψηλή ευαισθησία και η υψηλή τιμή αντίστασης του θερμίστορ απλοποιούν το κύκλωμα εισόδου του, καθώς τα θερμίστορ δεν απαιτούν καμία ειδική διαμόρφωση καλωδίωσης, όπως 3-σύρμα ή 4-σύρμα, για να αντισταθμίσουν την αντίσταση του ηλεκτροδίου.Ο σχεδιασμός του θερμίστορ χρησιμοποιεί μόνο μια απλή διαμόρφωση 2 συρμάτων.
Η μέτρηση θερμοκρασίας με βάση θερμίστορ υψηλής ακρίβειας απαιτεί ακριβή επεξεργασία σήματος, μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό, γραμμικοποίηση και αντιστάθμιση, όπως φαίνεται στο σχήμα.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 ακριβείας της ADI περιλαμβάνει πολλές ολοκληρωμένες λύσεις, όπως το AD7124-4/AD7124-8, οι οποίες παρέχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα για το σχεδιασμό του θερμικού συστήματος, καθώς τα περισσότερα από τα δομικά στοιχεία που χρειάζονται για μια εφαρμογή είναι ενσωματωμένα.Ωστόσο, υπάρχουν διάφορες προκλήσεις στο σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση λύσεων μέτρησης θερμοκρασίας που βασίζονται σε θερμίστορ.
Αυτό το άρθρο εξετάζει καθένα από αυτά τα ζητήματα και παρέχει συστάσεις για την επίλυσή τους και την περαιτέρω απλούστευση της διαδικασίας σχεδιασμού για τέτοια συστήματα.
Υπάρχει μεγάλη ποικιλία απόΘερμίστορ NTCστην αγορά σήμερα, επομένως η επιλογή του σωστού θερμίστορ για την εφαρμογή σας μπορεί να είναι μια αποθαρρυντική εργασία.Σημειώστε ότι τα θερμίστορ καταγράφονται με την ονομαστική τους τιμή, που είναι η ονομαστική τους αντίσταση στους 25°C.Επομένως, ένα θερμίστορ 10 kΩ έχει ονομαστική αντίσταση 10 kΩ στους 25°C.Τα θερμίστορ έχουν ονομαστικές ή βασικές τιμές αντίστασης που κυμαίνονται από μερικά ohms έως 10 MΩ.Τα θερμίστορ με χαμηλές τιμές αντίστασης (ονομαστική αντίσταση 10 kΩ ή μικρότερη) συνήθως υποστηρίζουν χαμηλότερα εύρη θερμοκρασίας, όπως -50°C έως +70°C.Τα θερμίστορ με υψηλότερες τιμές αντίστασης μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως και 300°C.
Το στοιχείο θερμίστορ είναι κατασκευασμένο από οξείδιο μετάλλου.Τα θερμίστορ είναι διαθέσιμα σε σχήματα μπάλας, ακτινωτών και SMD.Οι χάντρες θερμίστορ είναι εποξειδικές επικαλυμμένες ή ενθυλακωμένες με γυαλί για πρόσθετη προστασία.Τα θερμίστορ με σφαιρίδια με εποξειδική επίστρωση, τα ακτινικά θερμίστορ και τα θερμίστορ επιφάνειας είναι κατάλληλα για θερμοκρασίες έως 150°C.Τα θερμίστορ γυάλινων σφαιριδίων είναι κατάλληλα για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών.Όλοι οι τύποι επικαλύψεων/συσκευασιών προστατεύουν επίσης από τη διάβρωση.Ορισμένα θερμίστορ θα έχουν επίσης πρόσθετα περιβλήματα για πρόσθετη προστασία σε σκληρά περιβάλλοντα.Τα θερμίστορ σφαιριδίων έχουν ταχύτερο χρόνο απόκρισης από τα θερμίστορ ακτινωτών/SMD.Ωστόσο, δεν είναι τόσο ανθεκτικά.Επομένως, ο τύπος του θερμίστορ που χρησιμοποιείται 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, ένα θερμίστορ NTC με εποξική επίστρωση μπορεί να αλλάξει 0,2°C ετησίως, ενώ ένα σφραγισμένο θερμίστορ αλλάζει μόνο 0,02°C ετησίως.
Τα θερμίστορ έρχονται σε διαφορετική ακρίβεια.Τα τυπικά θερμίστορ έχουν τυπικά 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 μια ανοχή.Σημειώστε ότι η τιμή βήτα του θερμίστορ ποικίλλει ανάλογα με τον κατασκευαστή.Για παράδειγμα, τα θερμίστορ 10 kΩ NTC από διαφορετικούς κατασκευαστές θα έχουν διαφορετικές τιμές βήτα.Για πιο ακριβή συστήματα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν θερμίστορ όπως η σειρά Omega™ 44xxx.Έχουν ακρίβεια 0,1°C ή 0,2°C σε εύρος θερμοκρασιών από 0°C έως 70°C.Επομένως, το εύρος των θερμοκρασιών που μπορούν να μετρηθούν και η ακρίβεια που απαιτείται σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας καθορίζει εάν τα θερμίστορ είναι κατάλληλα για αυτήν την εφαρμογή.Σημειώστε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια της σειράς Omega 44xxx, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος.
Για τη μετατροπή της αντίστασης σε βαθμούς Κελσίου, χρησιμοποιείται συνήθως η τιμή βήτα.Η τιμή βήτα προσδιορίζεται 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 που βρίσκεται πλησιέστερα στο εύρος θερμοκρασίας που χρησιμοποιείται στο έργο.Τα περισσότερα φύλλα δεδομένων θερμίστορ αναφέρουν μια τιμή βήτα μαζί με μια ανοχή αντίστασης στους 25°C και μια ανοχή για την τιμή βήτα.
Τα θερμίστορ υψηλότερης ακρίβειας και οι 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 A, B και C, που παρέχονται πάλι από τον κατασκευαστή του αισθητήρα.Επειδή οι συντελεστές εξίσωσης παράγονται χρησιμοποιώντας τρία σημεία θερμοκρασίας, η εξίσωση που προκύπτει ελαχιστοποιεί το σφάλμα που εισάγεται από τη γραμμικοποίηση (συνήθως 0,02 °C).
Τα A, B και C είναι σταθερές που προέρχονται από τρία σημεία ρύθμισης θερμοκρασίας.R = αντίσταση θερμίστορ σε ohms T = θερμοκρασία σε K βαθμούς
Στο σχ.Το 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 και πάλι να ληφθεί υπόψη η μέγιστη αντίσταση του θερμίστορ.Αυτό διασφαλίζει ότι η τάση στον αισθητήρα και την αντίσταση αναφοράς είναι πάντα σε επίπεδο αποδεκτό για τα ηλεκτρονικά.Η πηγή ρεύματος πεδίου απαιτεί κάποια αντιστοίχιση χώρου κεφαλής ή εξόδου.Εάν το θερμίστορ έχει υψηλή αντίσταση στη χαμηλότερη μετρήσιμη θερμοκρασία, αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα πολύ χαμηλό ρεύμα κίνησης.Επομένως, η τάση που παράγεται στο θερμίστορ σε υψηλή θερμοκρασία είναι μικρή.Τα προγραμματιζόμενα στάδια απολαβής 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 πολύ ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Μια άλλη επιλογή είναι να ρυθμίσετε το κέρδος αλλά να χρησιμοποιήσετε δυναμικό ρεύμα μονάδας.Επομένως, καθώς αλλάζει η στάθμη του σήματος από το θερμίστορ, η τιμή του ρεύματος κίνησης αλλάζει δυναμικά, έτσι ώστε η τάση που αναπτύσσεται στο θερμίστορ να βρίσκεται εντός του καθορισμένου εύρους εισόδου της ηλεκτρονικής συσκευής.Ο χρήστης πρέπει να διασφαλίσει ότι η τάση που αναπτύσσεται στην αντίσταση αναφοράς είναι επίσης σε επίπεδο αποδεκτό για τα ηλεκτρονικά.Και οι δύο επιλογές απαιτούν υψηλό επίπεδο ελέγχου, συνεχή παρακολούθηση της τάσης στο θερμίστορ, έτσι ώστε τα ηλεκτρονικά να μπορούν να μετρήσουν το σήμα.Υπάρχει πιο εύκολη επιλογή;Εξετάστε τη διέγερση τάσης.
Όταν εφαρμόζεται τάση DC στο θερμίστορ, το ρεύμα μέσω του θερμίστορ κλιμακώνεται αυτόματα καθώς αλλάζει η αντίσταση του θερμίστορ.Τώρα, χρησιμοποιώντας μια αντίσταση μέτρησης ακριβείας αντί για μια αντίσταση αναφοράς, ο σκοπός της είναι να υπολογίσει το ρεύμα που διαρρέει το θερμίστορ, επιτρέποντας έτσι τον υπολογισμό της αντίστασης του θερμίστορ.Δεδομένου ότι η τάση κίνησης χρησιμοποιείται επίσης ως σήμα αναφοράς ADC, δεν απαιτείται στάδιο απολαβής.Ο επεξεργαστής δεν έχει τη δουλειά να παρακολουθεί την τάση του θερμίστορ, να προσδιορίζει εάν η στάθμη του σήματος μπορεί να μετρηθεί από τα ηλεκτρονικά και να υπολογίσει την τιμή κέρδους/ρεύματος μετάδοσης κίνησης που πρέπει να ρυθμιστεί.Αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται σε αυτό το άρθρο.
Εάν το θερμίστορ έχει μικρή βαθμολογία αντίστασης και εύρος αντίστασης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί διέγερση τάσης ή ρεύματος.Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα και το κέρδος της μονάδας μπορούν να διορθωθούν.Έτσι, το κύκλωμα θα είναι όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Αυτή η μέθοδος είναι βολική στο ότι είναι δυνατός ο έλεγχος του ρεύματος μέσω του αισθητήρα και της αντίστασης αναφοράς, η οποία είναι πολύτιμη σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος.Επιπλέον, ελαχιστοποιείται η αυτοθέρμανση του θερμίστορ.
Η διέγερση τάσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για θερμίστορ με χαμηλές τιμές 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 τάσης απλοποιεί την εφαρμογή όταν χρησιμοποιείται θερμίστορ με μεγάλη βαθμολογία αντίστασης και μεγάλο εύρος θερμοκρασίας.Η μεγαλύτερη ονομαστική αντίσταση παρέχει ένα αποδεκτό επίπεδο ονομαστικού ρεύματος.Ωστόσο, οι σχεδιαστές πρέπει να διασφαλίσουν ότι το ρεύμα είναι σε αποδεκτό επίπεδο σε όλο το εύρος θερμοκρασίας που υποστηρίζεται από την εφαρμογή.
Τα ADC Sigma-Delta προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος μέτρησης θερμίστορ.Πρώτον, επειδή το sigma-delta ADC επαναδειγματοληψία της αναλογικής εισόδου, το εξωτερικό φιλτράρισμα διατηρείται στο ελάχιστο και η μόνη απαίτηση είναι ένα απλό φίλτρο RC.Παρέχουν ευελιξία στον τύπο του φίλτρου και στον ρυθμό baud εξόδου.Το ενσωματωμένο ψηφιακό φιλτράρισμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταστολή τυχόν παρεμβολών σε συσκευές που τροφοδοτούνται από το δίκτυο.Οι συσκευές 24 bit όπως το AD7124-4/AD7124-8 έχουν πλήρη ανάλυση έως και 21,7 bit, επομένως παρέχουν υψηλή ανάλυση.
Η χρήση ενός ADC sigma-delta απλοποιεί σημαντικά τη σχεδίαση του θερμίστορ, ενώ μειώνει τις προδιαγραφές, το κόστος του συστήματος, τον χώρο της πλακέτας και τον χρόνο διάθεσης στην αγορά.
Αυτό το άρθρο χρησιμοποιεί το AD7124-4/AD7124-8 ως ADC επειδή είναι ADC χαμηλού θορύβου, χαμηλού ρεύματος, ακριβείας με ενσωματωμένο PGA, ενσωματωμένη αναφορά, αναλογική είσοδο και buffer αναφοράς.
Ανεξάρτητα από το αν χρησιμοποιείτε ρεύμα ή τάση μονάδας δίσκου, συνιστάται μια αναλογική διαμόρφωση στην οποία η τάση αναφοράς και η τάση αισθητήρα προέρχονται από την ίδια πηγή μονάδας δίσκου.Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε αλλαγή στην πηγή διέγερσης δεν θα επηρεάσει την ακρίβεια της μέτρησης.
Στο σχ.Το σχήμα 5 δείχνει το σταθερό ρεύμα κίνησης για το θερμίστορ και την αντίσταση ακριβείας RREF, η τάση που αναπτύσσεται στο 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 αυτήν τη διαμόρφωση.Γενικά, η διέγερση ρεύματος προτιμάται έναντι της διέγερσης τάσης λόγω ανώτερου ελέγχου ευαισθησίας και καλύτερης ατρωσίας από το θόρυβο όταν ο αισθητήρας βρίσκεται σε απομακρυσμένες τοποθεσίες.Αυτός ο τύπος μεθόδου πόλωσης χρησιμοποιείται συνήθως για RTD ή θερμίστορ με χαμηλές τιμές αντίστασης.Ωστόσο, για ένα θερμίστορ με υψηλότερη τιμή αντίστασης και υψηλότερη ευαισθησία, το επίπεδο σήματος που παράγεται από κάθε αλλαγή θερμοκρασίας θα είναι μεγαλύτερο, επομένως χρησιμοποιείται διέγερση τάσης.Για παράδειγμα, ένα 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 50 µA που παρέχεται από το AD7124-4/AD7124-8 παράγει 441,117 kΩ × 50 µA = 22 V, το οποίο είναι πολύ υψηλό και εκτός του εύρους λειτουργίας των περισσότερων διαθέσιµων ADC που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περιοχή εφαρμογής.Τα θερμίστορ είναι επίσης συνήθως συνδεδεμένα ή βρίσκονται κοντά στα ηλεκτρονικά, επομένως δεν απαιτείται ατρωσία στο ρεύμα κίνησης.
Η προσθήκη μιας αντίστασης αίσθησης σε σειρά ως κυκλώματος διαιρέτη τάσης θα περιορίσει το ρεύμα μέσω του θερμίστορ στην ελάχιστη τιμή αντίστασής του.Σε αυτή τη διαμόρφωση, η τιμή της αντίστασης αίσθησης RSENSE πρέπει να είναι ίση με την τιμή της αντίστασης θερμίστορ σε θερμοκρασία αναφοράς 25°C, έτσι ώστε η τάση εξόδου να είναι ίση με το μέσο της τάσης αναφοράς στην ονομαστική της θερμοκρασία 25°CC Ομοίως, εάν χρησιμοποιείται θερμίστορ 10 kΩ με αντίσταση 10 kΩ στους 25°C, το RSENSE θα πρέπει να είναι 10 kΩ.Καθώς η θερμοκρασία αλλάζει, η αντίσταση του θερμίστορ NTC αλλάζει επίσης και ο λόγος της τάσης μετάδοσης κίνησης κατά μήκος του θερμίστορ αλλάζει επίσης, με αποτέλεσμα η τάση εξόδου να είναι ανάλογη με 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 λογιστική μέτρηση (Εικόνα 7) έτσι ώστε οποιαδήποτε πηγή τάσης σφάλματος που σχετίζεται με τη διέγερση να ωθεί να αφαιρεθεί.
Σημειώστε ότι είτε η αντίσταση αίσθησης (οδηγούμενη από τάση) είτε η αντίσταση αναφοράς (τροφοδοτούμενη με ρεύμα) θα πρέπει να έχουν 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 πολυπλέκτη ή διακόπτη χαμηλής αντίστασης σε κατάσταση ενεργοποίησης, που 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 με βάση το θερμίστορ, υπάρχουν πολλά ερωτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη: επιλογή αισθητήρα, καλωδίωση αισθητήρα, αντισταθμίσεις επιλογής εξαρτημάτων, διαμόρφωση ADC και πώς αυτές οι διάφορες μεταβλητές επηρεάζουν τη συνολική ακρίβεια του συστήματος.Το επόμενο άρθρο αυτής της σειράς εξηγεί πώς να βελτιστοποιήσετε τη σχεδίαση του συστήματός σας και τον συνολικό προϋπολογισμό σφαλμάτων του συστήματος για να επιτύχετε την απόδοση που έχετε στόχο.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-30-2022