Questu hè u primu articulu in una serie di dui parti. Questu articulu hà da discutiri prima di e sfide di a storia è di u disignu ditemperatura basata in termistatoreSistemi di misurazione, cume, e so paragone cù termometru resistenza (RTD) sistemi di misuta di temperatura. Ci descriverà dinò a scelta di u termiste, prufittà di cunfigurazione, è l'impurtanza di i cunvertiti di Sigma-Delta Analigo (ADCS) in sta zona di applica. U secondu articulu serà dettagliu di ottimisà è valutà u sistema di misurazione di misurazione di u termistramentu di u termistu.
Cuminci più Cumminatu in Serie d'articulu precedente, ottimisimazioni di rtd di temperatura, un RTD hè un resisteru chì hè variabile cù temperatura. I termistori travaglianu in modu simile à RTD. A cuntrariu di a cuntrastu, chì anu solu una coefficienza di temperatura pusitiva, un termistu pò avè una coefficiente di temperatura pusitiva o negativa. U termitu di a temperatura negativa (NTC) di a so resistenza cum'è a temperatura cresce, mentre i termini di temperatura pusitiva (PTC) aumentanu a so resistenza cum'è a temperatura. Nantu à a Fig. 1 mostra a caratteristiche di a risposta di i termistii tipichi è i termistatori PTC è li comparanu à i curvi di RTD.
In termini di curve di temperatura, a Curvera rtd è u sensore copre un festi di temperatura assai più di i termistichi (tipicamenti -2. A natura chì micca lineale (esponenziale). I RTT sò generalmente furniti in curbe standardizate ben cunnisciuti, mentre i termisti curvi varianu da u fabricatore. Discuteremu questu in dettaglio in a sezione di guida di a selezzione di u terminu di stu articulu.
I termistori sò fatti da materiali cumplessi, generalmente ceramichi, polimeri (semiconduttori (in solitu oxidi) è platinu, nichel, o ramu). I termistori ponu detectà cambiamenti di temperatura più rapidamente di RTD, furnisce feedback più veloci. Dunque, termistors sò sò o applicazioni industriali. scopi. Applicazioni.
In a maiò parte di i casi, i termini di NTC sò usati per a murazione precata, misgionmente ptc. Alcuni termistarii PTC sò dispunibuli chì ponu esse aduprate in circuiti di prutezzione overcurrrent o cum'è fusibili resettati per l'applicazioni di sicurità. A curva di temperatura di a resistenza di un termistu PTC mostra una regione NTC assai chjuca prima di ghjunghje à u puntu di switch), sopra chì a resistenza cresce bruscamente da parechji ordini di parechji gradi Celsius. Sutta cundizioni sopracurrenti, u termistor partc generanu riscaldamentu in auto in a temperatura sia superata, è a so resistenza risuscitava à calmàme, chì hà da riduce l'inpile corrente à u danni. U puntu di scrittimentu di i termistori Ptc hè tipicu trà 6) C è 120 ° C è ùn hè micca adattatu per e misura di a temperatura di u persunale. Questa articulu focu annantu à i termistici NTC, chì pò esse tipicamenti misuraturi o monitor temperature chì varieghja da --80 ° C à a. I TERMISTORS NTC anu a valutazione di a risistenza chì varianu da un pocu d'ommi à 10 mω à 25 ° C. Cum'è mostra in Fig. 1, u cambiamentu di a resistenza per u dederus Celsius per i termistichi hè più pronunziamentu di più pronunzia di i tubricii di resistenza. In paragunatu à i termistori, u valore di a risistialità di u terminu simplifica à u so circuitry, da i termonizà a cunfigurazione speciale, cum'è 3 volte, o cumpensà a resistenza postale. U disignu di u termistu usa solu una cunfigurazione semplice 2-Wire.
E missione in temperatura basata à u termistatore esige procise procenti prozisi, cunversione analogica, linearna è a compensazione, cumu mostra in a Fig. 2.
Eppuru, a catena Signal pò sementate semprici, ci sò parechje cumplesse chì affettanu a dimensione, u costu, è chì rendennu di tutta a motherboard. U pasticceria aDC Precisione include parechje soluzioni integrate, cum'è l'Ad7144-ne cum'è l'Ad 13124-8, chì furnendu un numaru di disegnu termale ùn hè necessariu per una applicazione hè custruita. Tuttavia, ci sò i ricosi di e diverse valutà è ottimenu soluzioni purezza di e pussibilità di misura di u termistimentu.
Questu articulu discusseghja ognunu di sti prublemi è furnisce cunsiglii per risolve è più simplificendu u prucessu di cuncepimentu per questi sistemi di cuncepimentu.
Ci hè una larga varietà diCermistori NTCIn u mercatu oghje, cusì sceglie u termariu ghjustu per a vostra applicazione pò esse un compitu svantatu. Innota Quella Cermistori sò listati da u so valore nominale, chì hè a resistenza nominale à 25 ° C. Dunque, un termistrore A 10 Kω hà una resistenza nominale di 10 kω à 25 ° C. I termistors sò i valori di resistenza nominale o basica chì varianu da uni pochi ohmi à 10 mω. I termistatori cù a valutazione di resistenza à pocu prestitu (di u 10 kω o menu) tipicamente ranges più bassu, cum'è -50 ° C à + 70 ° C. I termistori cù a valutazioni di resistenza superiore pò cunstandere temperature finu à u 300 ° C.
L'elementu termistuore hè fattu di l'ossidu metallicu. I termistatori sò dispunibili in boli, forme radiali è SMD. I percorsi termistori sò opossati o un vetru encapsulati per prutezzione aghjuntu. Ipertuori di bagnu curò epostiale è termistori sò adattati per a temperatura finu à u 150 ° C. I termistori di vetru sò adattati per misurare e temperature alta. Tutti i tipi di revestimenti / imballaggi pruteghja ancu a corrosione. Alcuni termistori anu ancu armatori supplementarii per a prutezzione aghjuntu in ambienti di i più duru. I termistor sò un tempu di risposta più veloce cà i termistatori radiali / SMD. Tuttavia, ùn sò micca cusì duru Dunque, u tipu di termiste adupratu dipende da a fine di l'applicazione è l'ambiente hè situatu u termistore. A stazione d'alimentazione di un termiste dipende da u so materiale, imballaggio, è cuncepimentu. Per esempiu, u termistrore nTC epossia pò cambià 0.2 ° C a annu, mentre u termescorsu sequarinu cambia solu 0,02 ° C per annu.
I termistori venenu in diverse precisione. I termistori standard tipicamenti anu una accurata di 0,5 ° C à 1.5 ° C. L'termistariu Resistenza Rità e valore beta (Rapportu di 25 ° C à 50 ° C / 85 ° C) Here una tolderance. Innota chì u valore beta di u termitore varieghja da u fabricatore. Per esempiu, 10 kω ntc i termistori da i pruduttori di beta differenti. Per i sistemi più precati, termistianu cum'è l'Omega ™ 44xGEX pò esse adupratu. Hanu una accuratezza di 0.1 ° C durante una temperatura di temperatura di 0 ° C à 70 ° C. Dunque, a gamma di e temperature chì pò esse misuratu è l'accuratedia ricatta di quella gamma di temperatura determini Sun therzion sò adattati per questa applicazione. Per piacè nutate chì u più altu l'accuratezza di a serie Omega 44xxx, u costu più altu.
Per cunvertisce a resistenza à i gradi Celsius, u valore beta hè generalmente usatu. U valore beta hè determinatu per cunnosce i dui punti temperatura è a resistenza currispondente à ogni puntu di temperatura.
RT1 = Resistenza di a temperatura 1 RT2 = Resistenza Resistenza 2 T1 = Temperatura 1 (K) T2 = Temperatura 2 (K)
L'utente usa u valore beta più vicinu à a gamma di temperatura utilizata in u prugettu. A maiò parte di i Macionsheets Listenu un valore beta cun una tolleranza di resistenza à 25 ° C è una tolleranza per u valore beta.
Termistiori di precisione altieri è soluzioni di terminizione di a est qualificazioni à l'Oma 44xx usanu a sala di Steinhart-Hart per cunvertisce a resistenza à cavallu Celsius. L'equazione 2 richiede e trè constanti A, B, è c, torna da u sensoratu u fabricatore. Perchè l'equazione COEfficienti sò generati cù trè punti temperatura, l'ecorsa resultante minimizzeghja l'errore introduttu da a linearizazione (tipicamenti 0,02 ° C).
A, B è C sò custanti derivati da trè setpoint di temperatura. R = resistenza termiste in Ohms t = temperatura in k gradi
Nantu à a Fig. 3 mostra l'eccitazione attuale di u sensoru. L'attuale attuale hè appiicata à u termISISTOR è u listessu attuale hè applicatu à u resistore di precisione; Un resistore di precisione hè adupratu cum'è riferimentu per a misura. U valore di u resistore di riferimentu deve esse più grande o uguali à u più altu valore di a resistenza di u termistu (secondu a temperatura più bassa misurata in u sistema).
Quandu sceglite a corrente di l'eccitazione, a resistenza massima di u termistuu deve esse pigliatu di novu in contu. Questa assicura chì a tensione à traversu u sensoru è u resistore di riferimentu hè sempre in un livellu accettabile à l'elettronica. A fonte di a correzione di u campu richiede alcuni di cuffie o currispondenza di rughjone. Se u termISTOR hà una alta resistenza à a temperatura misurabile più bassa, questu resultarà in un currente assai bassu. Dunque, a tentage generata in u termonore à alta tempercia hè chjuca. E tappe di guadagnà programmamenta ponu esse aduprati per ottimisà a misura di sti signali di livellu bassu. Tuttavia, u guadagnatu deve esse prugramatu dinamicamente perchè u livellu di signalu da u termistatore varià assai assai cun temperatura.
Una altra opzione hè di stabilisce u guadagnu ma aduprà currente di unità dinamica. Dunque, cum'è u livellu di signale da u valore attuale, u valor di u so turisticu Dì chì a tensione hà sviluppatu à u terminu specificatu di l'ingressu di l'inputtu. L'utilizatore deve assicurà chì a tensione sviluppata à traversu u resistore di riferimentu hè ancu à un livellu accettabile à l'elettronica. E duie opzioni necessitanu un altu livellu di cuntrollu, monitoraghju custanti di a tensione in tuttu u termistu per chì l'elettronica pò misurà u signale. Ci hè una opzione più faciule? Cunsidereghja eccitazione di tensione.
Quandu a tensione DC hè applicata à u termISTore, u currentu à u termISTOR Scalianu autemere i servizii di resistenza di l'termistariu. Avà aduprendu resistimentu di misurazione di una precisione, u so scopu hè di calculà u currente chì sforza à u termistore, dunque chì permette a resistenza di i termistatore. Dapoi a tensione di u drive hè ancu usatu cum'è u signale di riferimentu ADC, ùn hè necessariu una tappa di guadagnà. U processuore ùn hà micca u travagliu di a Vittura di u termistramentu, a determinante se u chilometru pò esse misuratu da l'elegronica, è calculanu ciò chì u valore di uttellu / u valore attuale hè necessariu per esse aghjustatu. Questu hè u metudu utilizatu in questu articulu.
Se u termriculariu hà una piccula valutazione di resistenza è a prova di resistenza, a tensione o l'eccitazione attuale pò esse usata. In questu casu, u currente di l'azzione è a guadagnà pò esse fissa. Cusì, u circuitu sarà cumu mostra in a Figura 3. Stu metudu hè cunvene in chì hè pussibule di cuntrullà l'attuale è u resistimentu di riferimentu è hè preziosu in bassa o preziosa. Inoltre, auto-riscaldamentu di u termistu hè minimizatu.
L'eccitazione tensione pò ancu esse adupratu per i termistatori cù e valutazioni di resistenza bassa. Tuttavia, l'utilizatore deve sempre assicurà chì l'attuale à traversu u sensoru ùn hè micca troppu altu per u sensore o l'applicazione.
L'eccitazione tensione simplifica l'implementazione quandu utilizanu un termistu cù una grande valutazione di resistenza è una larga temperatura. A resistenza nominale più grande furnisce un livellu accettabile di corrente valutatu. Tuttavia, i discepti anu bisognu di assicurà chì u corrente hè in un livante accettabile annantu à l'arcia di temperatura completamente supportata da l'applicazione.
Sigma-Delta offcs offre parechji vantaghji quandu cuncepisce un sistema di misura di un termistu. Prima, perchè u Sigma-Delta Adc Riparate l'inputa l'analogica, un filtramentu esternu hè guardatu à un minimu è u veru requisitu hè un filtru di RC simplice. Anu furnitu a flessibilità in u tipu di filtru è a rata di baud. U filtru digitale integratu pò esse usatu per suppressione ogni interferenza in i dispositi di rete. Dispositivi 24-bit cum'è l'annunziu124-4 / AD7124-8 anu una risoluzione completa di finu à 21,7 bits, per chì furniscenu alta risoluzione.
L'usu di un sigma-delta simplici simpifica u sognificazione di i termistori mentre à riduzzione specificazione, u costu di u sistema, spaziu di cunsultore, ora di mercanza.
Stu articulu usa l'ad7124-4/ ADC9124-8 cum'è l'adc perchè sò rumori bassi, adfurzalità bassa, precisione, riferimentu in l'analogica.
Indipendentemente di sè chì utilizate a tensione attuale o drive, una cunfigurazione ratometrica hè cunsigliata in a tensione di a tensione è di a tensione di u sensoru vene da a listessa fonte di unità. Questu significa chì qualsiasi cambiamentu di a figliola di l'eccitazione ùn afectà micca l'accuratura di a misura.
Nantu à a Fig. 5 mostra u currente di unità Constant è u Thermistiu Resistore Rref, a tenzione sviluppata à traversu Rref hè a tensione di riferimentu per misurazione di u termistatore.
U currente di campu ùn deve micca esse precisi è pò esse menu stabile cum'è qualsiasi errore in a corrente attuale serà eliminata in questa cunfigurazione. In generale, l'eccitazione attuale hè preferita l'eccitazione di a tensione per via di u cuntrollu superiore di a sensibilità è di u megliu immunità quandu u sensore si trova in lochi remoti. Stu tipu di metudu di bias hè tipicamente usatu per i RTT o TERMISTORI cù i valori di resistenza bassa. Tuttavia, per un termISUM cù u vostru carmistuore cù un valore di resistenza più altu è sensibilità in u segnu, u livellu segnu genciu da ogni cambiamentu di temperatura seranu più grande, cusì una eccitazione di a tenazione, cusì Per esempiu, un termistrore A 10 Kω hà una resistenza di 10 kω à 25 ° C. À -50 ° C, a resistenza di u termistiore NTC hè 44,14 kω. U minimu drive attuale di 50 μA124-4 / AD7124-8 Genera 441.117 Kω μA = 22 v, chì hè troppu altu è fora di a zona operativa usata. I termistatori sò ancu generalmente cunnessi o situati vicinu à l'elettronica, cusì l'immunità per guidà u corrente ùn hè micca necessariu.
Aghjunghjendu un resistore di sensi in serie cume un circuitu di divisu tention à traversu l'attuale à traversu u termescore à u so valore di resistenza minimu. In questa cunfigurazione, u valore di a rsissione di u sensiu deve esse uguaria à u valore di a forza di u termista alimentu in unaferma diferenza di 25 ° C, per a votazione di l'Output in a so temperatura nominale 25 ° CC sanu, se un termista di 10 kω cù una resistenza di 10 Kω à 25 ° C hè adupratu, Rsense duverebbe esse 10 ki. Cumu ancu a resistenza, a resistenza di u termistatore ancu cambia ancu, è u ratio di a tensione per via di u termiste cambianu, secondu u thermistulu per a tensione di u ntc.
Se a difesa di tensione selezziunata utilizata per alimentà u termistu di a tensione di a ringrazione ADC per a visualizazione di a perforazione, u sistema hè stabilitu à a misurazione di a tensione di a tensione di a vulta di eccessivu.
Innota chì sia u resistore di u sensu (a tensione guidata) o u resistore di riferimentu) duverà avè una tolleranza iniziale bassa è una deriva bassa, cum'è e duie variabili ponu affettà l'accurata di tuttu u sistema.
Quandu utilizate parechji termistori, una zappazione di a tensione pò esse aduprata. Tuttavia, ogni termistiore deve avè u so propiu resistore di sensu di precisione, cum'è mostratu in Fig. 8. Una altra opzione hè di aduprà un multiplexore esternu o switch bassu di resistenza in u statu, chì permette di sparta u resistore di u sensu di precisione. Cù sta cunfigurazione, ogner u termISTOR hà bisognu di qualchì tempu di colazione quandu hè misuratu.
In riassuntu, quandu cuncepimentu sistema di misura di temperatura in temperatura, ci sò parechje dumande in cunsiderà: stallazione sensor, è cume queste diverse variarii, è cumu queste diverse variali a U prossimu articulu in questa serie spiega cumu per ottimisà u vostru cuncepimentu di u sistema di u sistema è u bilanciu di errore generale per uttene u vostru rendimentu di destinazione.
Tempu post: Sep-30-2022