Como selecionar o termistor correto para um sensor de temperatura?

Quando confrontado com milhares de tipos de termistores NTC, Escolher o certo pode ser bastante esmagador. Neste artigo técnico, Vou guiá -lo por alguns dos parâmetros importantes a serem lembrados ao selecionar um termistor. Isso é especialmente verdadeiro ao decidir entre os dois tipos comuns de termistores usados ​​para detecção de temperatura: Termistores NTC de coeficiente de temperatura negativos ou termistores lineares à base de silício. Os termistores NTC são amplamente utilizados devido ao seu preço baixo, mas ofereça menor precisão a temperaturas extremas. Os termistores lineares à base de silício oferecem melhor desempenho e maior precisão em uma faixa de temperatura mais ampla, mas geralmente são mais caros. Como veremos abaixo, Outros termistores lineares estão chegando ao mercado que oferecem mais custo-benefício, opções de alto desempenho. Ajudando a atender a uma ampla gama de necessidades de detecção de temperatura sem aumentar o custo total da solução.

Escolhendo a sonda certa para detecção de temperatura

Escolhendo o termistor NTC certo para sensor de temperatura

Escolhendo o sensor de termistor NTC certo

O termistor certo para o seu aplicativo dependerá de muitos parâmetros, como:
· Lei de materiais (Bom) custo;
· Tolerância à resistência;
· Pontos de calibração;
· Sensibilidade (Mudança na resistência por grau Celsius);
· Auto-aquecimento e deriva do sensor;

Custo da Bom
Os próprios termistores não são caros. Já que eles são discretos, Sua queda de tensão pode ser alterada usando circuitos adicionais. Por exemplo, Se você estiver usando um termistor NTC não linear e deseja uma queda de tensão linear no dispositivo, Você pode optar por adicionar um resistor adicional para ajudar a alcançar essa característica. No entanto, Outra alternativa que pode reduzir a BOM e o custo total da solução é usar um termistor linear que fornece a queda de tensão desejada por conta própria. A boa notícia é que, com nossa nova família de termistores lineares, Ambos são possíveis. Isso significa que os engenheiros podem simplificar projetos, reduzir os custos do sistema, e reduzir a placa de circuito impresso (PCB) Tamanho do layout por pelo menos 33%.

Tolerância à resistência
Os termistores são categorizados por sua tolerância à resistência a 25 ° C, Mas isso não descreve completamente como eles mudam sobre a temperatura. Você pode usar o mínimo, típico, e valores máximos de resistência fornecidos na resistência ao dispositivo vs. temperatura (R-T) tabela em uma ferramenta de design ou folha de dados para calcular a tolerância em uma faixa de temperatura específica de interesse.

Para ilustrar como as tolerâncias mudam com a tecnologia do termistor, Vamos comparar um NTC e nosso termistor baseado em silício TMP61. Ambos são classificados para uma tolerância de resistência a ± 1%. Figura 1 ilustra que a tolerância à resistência de ambos os dispositivos aumenta à medida que a temperatura se afasta de 25 ° C, Mas há uma grande diferença entre os dois nas temperaturas extremas. É importante calcular essa diferença para que você possa escolher um dispositivo que mantenha uma menor tolerância sobre a faixa de temperatura de interesse.

Como escolher o termistor certo para o seu sensor de temperatura

Figura 1: Tolerância à resistência: NTC vs.. TMP61

Pontos de calibração
Não saber onde o termistor está dentro de sua faixa de tolerância à resistência degradará o desempenho do sistema porque você precisa de uma margem de erro mais ampla. A calibração lhe dirá qual valor de resistência esperar, o que pode ajudá -lo a reduzir significativamente a margem de erro. No entanto, É uma etapa adicional no processo de fabricação, Portanto, a calibração deve ser mantida no mínimo.

O número de pontos de calibração depende do tipo de termistor usado e da faixa de temperatura do aplicativo. Para faixas de temperatura estreitas, Um ponto de calibração é apropriado para a maioria dos termistores. Para aplicações que requerem uma ampla faixa de temperatura, você tem duas opções: 1) calibrar três vezes com um NTC (Isso se deve à sua baixa sensibilidade a temperaturas extremas e maior tolerância à resistência). Ou 2) Calibre uma vez com um termistor linear à base de silício, que é mais estável que um NTC.

Sensibilidade
Uma grande mudança na resistência por grau Celsius (sensibilidade) é apenas um dos desafios ao tentar obter boa precisão de um termistor. No entanto, A menos que você acerte o valor da resistência no software, através da calibração ou escolhendo um termistor com baixa tolerância à resistência, Uma grande sensibilidade não ajudará.

NTCs têm sensibilidade muito alta em baixas temperaturas porque seu valor de resistência diminui exponencialmente, Mas eles também caem dramaticamente à medida que a temperatura aumenta. Os termistores lineares à base de silício não têm a mesma alta sensibilidade que os NTCs, Então eles fornecem medições estáveis ​​em toda a faixa de temperatura. À medida que a temperatura aumenta, A sensibilidade dos termistores lineares à base de silício normalmente excede a dos NTCs a cerca de 60 ° C.

Auto-aquecedor e deriva do sensor
Termistores dissipam energia como calor, o que pode afetar sua precisão de medição. A quantidade de calor dissipada depende de muitos parâmetros, incluindo a composição do material e a corrente que flui através do dispositivo.

Drift do sensor é a quantidade que um termistor desce ao longo do tempo, Geralmente especificado na folha de dados por meio de um teste de vida acelerado dado como uma mudança percentual no valor da resistência. Se o seu aplicativo exigir uma vida longa com sensibilidade e precisão consistentes, Escolha um termistor com baixa desvio de auto-aquecimento e pequeno sensor.

Então, quando você deve usar um termistor linear de silício como o TMP61 em um NTC?
Olhando para a mesa 1, você pode ver isso pelo mesmo preço, Você pode se beneficiar da linearidade e da estabilidade de um termistor linear de silício em quase qualquer situação dentro da faixa de temperatura operacional especificada de um termistor linear de silício. Os termistores lineares de silício também estão disponíveis em versões comerciais e automotivas e no padrão 0402 e 0603 Pacotes comuns ao dispositivo de montagem de superfície NTCs.

Mesa 1: NTC vs.. Ti Termistores lineares de silício

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