Come selezionare il termistore corretto per un sensore di temperatura?

Di fronte a migliaia di tipi di termistor NTC, Scegliere quello giusto può essere abbastanza travolgente. In questo articolo tecnico, Ti guiderò attraverso alcuni dei parametri importanti da tenere a mente quando seleziono un termistore. Ciò è particolarmente vero quando si decide tra i due tipi comuni di termistori utilizzati per il rilevamento della temperatura: Termistori NTC del coefficiente di temperatura negativo o termistori lineari a base di silicio. I termistori NTC sono ampiamente utilizzati a causa del loro basso prezzo, ma offrire una precisione inferiore a temperature estreme. I termistori lineari a base di silicio offrono prestazioni migliori e una maggiore precisione su un intervallo di temperatura più ampio, ma sono generalmente più costosi. Come vedremo di seguito, Altri termistori lineari stanno arrivando sul mercato che offrono più convenienti, Opzioni ad alte prestazioni. Aiutare ad affrontare una vasta gamma di esigenze di rilevamento della temperatura senza aumentare il costo complessivo della soluzione.

Scegliere la sonda giusta per il rilevamento della temperatura

Scegliere il termistore NTC giusto per il sensore di temperatura

Scegliere il sensore di termistor NTC giusto

Il termistore giusto per l'applicazione dipenderà da molti parametri, ad esempio:
· Bill of Materials (Bom) costo;
· Tolleranza di resistenza;
· Punti di calibrazione;
· Sensibilità (cambiamento di resistenza per grado Celsius);
· Auto-riscaldamento e deriva del sensore;

Cost Bom
I termisti stessi non sono costosi. Dal momento che sono discreti, La loro caduta di tensione può essere modificata utilizzando circuiti aggiuntivi. Per esempio, Se si utilizza un termistore NTC non lineare e desideri una caduta di tensione lineare attraverso il dispositivo, Potresti scegliere di aggiungere una resistenza aggiuntiva per aiutare a raggiungere questa caratteristica. Tuttavia, Un'altra alternativa che può ridurre il costo della soluzione totale e della soluzione totale è utilizzare un termistore lineare che fornisce la caduta di tensione desiderata da sola. La buona notizia è che con la nostra nuova famiglia di termistor lineare, Entrambi sono possibili. Ciò significa che gli ingegneri possono semplificare i progetti, Ridurre i costi del sistema, e ridurre il circuito stampato (PCB) dimensione del layout almeno 33%.

Tolleranza alla resistenza
I termistori sono classificati per la loro tolleranza di resistenza a 25 ° C, Ma questo non descrive completamente come cambiano per la temperatura. Puoi usare il minimo, tipico, e valori di resistenza massima forniti nella resistenza del dispositivo vs. temperatura (R-T) Tabella in uno strumento di progettazione o foglio dati per calcolare la tolleranza su un intervallo di temperatura specifico di interesse.

Per illustrare come le tolleranze cambiano con la tecnologia termistor, Confrontiamo un NTC e il nostro termistore a base di silicio TMP61. Sono entrambi classificati per una tolleranza di resistenza ± 1%. Figura 1 illustra che la tolleranza di resistenza di entrambi i dispositivi aumenta quando la temperatura si allontana da 25 ° C, Ma c'è una grande differenza tra i due a temperature estreme. È importante calcolare questa differenza in modo da poter scegliere un dispositivo che mantiene una tolleranza inferiore nell'intervallo di temperatura di interesse.

Come scegliere il termistore giusto per il tuo sensore di temperatura

Figura 1: Tolleranza alla resistenza: NTC vs. TMP61

Punti di calibrazione
Non sapere dove il termistore è all'interno della sua gamma di tolleranza di resistenza degraderà le prestazioni del sistema perché è necessario un margine di errore più ampio. Calibration will tell you what resistance value to expect, which can help you reduce the margin of error significantly. Tuttavia, it is an additional step in the manufacturing process, so calibration should be kept to a minimum.

The number of calibration points depends on the type of thermistor used and the temperature range of the application. For narrow temperature ranges, one calibration point is appropriate for most thermistors. For applications that require a wide temperature range, you have two options: 1) calibrate three times with an NTC (this is due to their low sensitivity at extreme temperatures and higher resistance tolerance). Or 2) calibrate once with a silicon-based linear thermistor, which is more stable than an NTC.

Sensitivity
A large change in resistance per degree Celsius (sensitivity) è solo una delle sfide quando si cerca di ottenere una buona precisione da un termistore. Tuttavia, A meno che tu non ottenga il valore di resistenza nel software, attraverso la calibrazione o scegliendo un termistore con una bassa tolleranza alla resistenza, Una grande sensibilità non aiuterà.

Gli NTC hanno una sensibilità molto elevata a basse temperature perché il loro valore di resistenza diminuisce esponenzialmente, Ma si scendono anche drasticamente all'aumentare della temperatura. I termistori lineari a base di silicio non hanno la stessa alta sensibilità degli NTC, Quindi forniscono misurazioni stabili sull'intero intervallo di temperatura. All'aumentare della temperatura, La sensibilità dei termistori lineari a base di silicio supera in genere quella di NTC a circa 60 ° C.

Auto-riscaldamento e deriva del sensore
I termistori dissipano l'energia come calore, che può influire sulla loro precisione di misurazione. La quantità di calore dissipata dipende da molti parametri, compresa la composizione del materiale e la corrente che scorre attraverso il dispositivo.

La deriva del sensore è la quantità che un termistore si sposta nel tempo, Di solito specificato nel foglio dati tramite un test di vita accelerato somministrato come variazione percentuale del valore di resistenza. Se l'applicazione richiede una lunga vita con una sensibilità e accuratezza coerenti, Scegli un termistore con bassa auto-riscaldamento e la deriva del sensore piccolo.

Quindi quando dovresti usare un termistore lineare di silicio come TMP61 su un NTC?
Guardando il tavolo 1, puoi vederlo allo stesso prezzo, Puoi beneficiare della linearità e della stabilità di un termistore lineare di silicio in quasi tutte le situazione all'interno dell'intervallo di temperatura operativa specificata di un termistore lineare di silicio. I termistori lineari al silicio sono disponibili anche nelle versioni commerciali e automobilistiche e nello standard 0402 E 0603 pacchetti comuni al dispositivo di montaggio superficiale NTCS.

Tavolo 1: NTC vs. Termistori lineari al silicio TI

Per una tabella R-T completa per termistori TI e un semplice metodo di conversione della temperatura con codice di esempio, Scarica il nostro strumento di design termistor.