Sa a se premye atik la nan yon seri de-pati. Atik sa a pral premye diskite sou istwa a ak defi konsepsyon nanTanperati ki baze sou tèrmikSistèm mezi, osi byen ke konparezon yo ak tèmomèt rezistans (RTD) sistèm mezi tanperati. Li pral tou dekri chwa a nan thermistor, konfigirasyon komès-konpwomi, ak enpòtans ki genyen nan Sigma-delta analog-a-dijital convertisseurs (ADCs) nan zòn aplikasyon sa a. Dezyèm atik la pral detay ki jan yo optimize ak evalye final sistèm nan mezi tèrmistor ki baze sou.
Jan sa dekri nan seri a atik anvan, optimize RTD sistèm Capteur tanperati, yon RTD se yon rezistans ki gen rezistans varye ak tanperati a. Termism travay menm jan ak RTDs. Kontrèman ak RTDs, ki gen sèlman yon koyefisyan tanperati pozitif, yon thermistor ka gen yon koyefisyan tanperati pozitif oswa negatif. Koyefisyan tanperati negatif (NTC) tèrmis diminye rezistans yo kòm tanperati a leve, pandan y ap koyefisyan tanperati pozitif (PTC) tèrmis ogmante rezistans yo kòm tanperati a leve. Sou fig frans. 1 montre karakteristik yo ki repons nan tipik NTC ak PTC tèrmis ak konpare yo ak RTD koub.
An tèm de ranje tanperati a, koub la RTD se prèske lineyè, ak Capteur a kouvri yon ranje tanperati anpil pi laj pase tèrmis (tipikman -200 ° C a +850 ° C) akòz ki pa lineyè (eksponansyèl) nati a nan tèrmist la. RTDs yo anjeneral bay nan byen li te ye-koub ofisyèl, pandan y ap koub tèrmist varye pa manifakti. Nou pral diskite sou sa a an detay nan seksyon an Seleksyon Thermistor nan atik sa a.
Tèrmik yo te fè soti nan materyèl konpoze, anjeneral seramik, polymères, oswa semi -kondiktè (anjeneral oksid metal) ak metal pi (platinum, nikèl, oswa kwiv). Termistors ka detekte chanjman tanperati pi vit pase RTDs, bay pi vit fidbak. Se poutèt sa, tèrmis yo souvan itilize pa detèktè nan aplikasyon pou ki mande pou pri ki ba, ti gwosè, pi vit repons, pi wo sansiblite, ak ranje tanperati limite, tankou kontwòl elektwonik, kay ak bilding kontwòl, laboratwa syantifik, oswa konpansasyon frèt junction pou tèrmokoupl nan komèsyal yo oswa aplikasyon endistriyèl. rezon. Aplikasyon yo.
Nan pifò ka yo, yo te itilize tèrmist NTC pou mezi tanperati egzat, pa tèrmis PTC. Gen kèk tèrmis PTC ki disponib ki ka itilize nan sikwi pwoteksyon surkutan oswa kòm fuzibl reettable pou aplikasyon pou sekirite. Koub rezistans-tanperati a nan yon tèrmist PTC montre yon ti rejyon NTC anvan yo rive nan pwen switch la (oswa pwen curie), pi wo a ki rezistans a leve sevè pa plizyè lòd nan grandè nan seri a nan plizyè degre Sèlsiyis. Anba kondisyon surkutan, thermistor PTC a pral jenere fò pwòp tèt ou-chofaj lè se tanperati a oblije chanje depase, ak rezistans li yo ap monte sevè, ki pral diminye aktyèl la opinyon nan sistèm lan, kidonk anpeche domaj. Pwen an oblije chanje nan tèrmis PTC se tipikman ant 60 ° C ak 120 ° C epi li pa apwopriye pou kontwole mezi tanperati nan nan yon pakèt domèn aplikasyon pou. Atik sa a konsantre sou tèrmist NTC, ki ka tipikman mezire oswa kontwole tanperati sòti nan -80 ° C a +150 ° C. Tèrmist NTC gen evalyasyon rezistans sòti nan yon ohms kèk a 10 MΩ nan 25 ° C. Jan yo montre nan fig frans. 1, chanjman nan rezistans pou chak degre Sèlsiyis pou tèrmis yo pi pwononse pase pou tèmomèt rezistans. Konpare ak tèrmis yo, gwo sansiblite tèrmist la ak valè rezistans segondè senplifye sikwiyèr opinyon li yo, depi tèrmis yo pa mande pou nenpòt ki konfigirasyon fil elektrik espesyal, tankou 3-fil oswa 4-fil, pou konpanse pou rezistans plon. Konsepsyon tèrmist la itilize sèlman yon senp konfigirasyon 2-fil.
High-presizyon mezi tanperati ki baze sou thermistor mande pou egzak pwosesis siyal, analòg-a-dijital konvèsyon, linearizasyon, ak konpansasyon, jan yo montre nan fig frans. 2.
Malgre ke chèn siyal la ka sanble senp, gen plizyè konpleksite ki afekte gwosè a, pri, ak pèfòmans nan mèr la tout antye. Pòtfolyo ADC ADI a gen ladan plizyè solisyon entegre, tankou AD7124-4/AD7124-8, ki bay yon kantite avantaj pou konsepsyon sistèm tèmik kòm pi fò nan blòk yo bilding ki nesesè pou yon aplikasyon yo bati-an. Sepandan, gen divès defi nan konsepsyon ak optimize solisyon mezi tanperati tèrmistor ki baze sou.
Atik sa a diskite chak nan pwoblèm sa yo epi li bay rekòmandasyon pou rezoud yo ak plis senplifye pwosesis la konsepsyon pou sistèm sa yo.
Gen yon gran varyeteThermistors NTCSou mache a jodi a, se konsa chwazi thermistor a dwa pou aplikasyon ou an kapab yon tach redoutable. Remake ke tèrmis yo ki nan lis pa valè nominal yo, ki se rezistans nominal yo nan 25 ° C. Se poutèt sa, yon thermistor 10 kΩ gen yon rezistans nominal nan 10 kΩ nan 25 ° C. Termism yo gen valè rezistans nominal oswa debaz sòti nan yon ohms kèk a 10 MΩ. Tèrmik ki gen evalyasyon rezistans ki ba (rezistans nominal nan 10 kΩ oswa mwens) tipikman sipòte pi ba chenn tanperati, tankou -50 ° C a +70 ° C. Termism ak pi wo evalyasyon rezistans ka kenbe tèt ak tanperati jiska 300 ° C.
Se eleman nan tèrmist te fè nan oksid metal. Tèrmik yo disponib nan boul, fòm radial ak SMD. Pèl thermistor yo se epoksidik kouvwi oswa vè enklizyon pou ajoute pwoteksyon. Epoksidik kouvwi tèrmist boul, radyal ak tèrmis sifas yo apwopriye pou tanperati jiska 150 ° C. Tèrmis chaplèt vè yo apwopriye pou mezire tanperati ki wo. Tout kalite penti/anbalaj tou pwoteje kont korozyon. Gen kèk tèrmis ki pral gen tou plis kay pou pwoteksyon ajoute nan anviwònman piman bouk. Termistors chaplèt gen yon tan repons pi vit pase radyal/SMD tèrmis. Sepandan, yo pa tankou dirab. Se poutèt sa, ki kalite thermistor itilize depann sou aplikasyon an fen ak anviwònman an nan ki tèrmist la sitiye. Estabilite alontèm nan yon tèrmis depann sou materyèl li yo, anbalaj, ak konsepsyon. Pou egzanp, yon epoksidik-kouvwi NTC thermistor ka chanje 0.2 ° C pou chak ane, pandan y ap yon thermistor sele sèlman chanje 0.02 ° C pou chak ane.
Tèrmik vini nan diferan presizyon. Termism estanda tipikman gen yon presizyon nan 0.5 ° C a 1.5 ° C. Rating nan rezistans tèrmis ak valè beta (rapò nan 25 ° C a 50 ° C/85 ° C) gen yon tolerans. Remake byen ke valè a beta nan tèrmist la varye pa manifakti. Pou egzanp, 10 kΩ tèrmik NTC soti nan manifaktirè diferan ap gen diferan valè beta. Pou sistèm pi egzat, tèrmis tankou Omega ™ 44XXX seri a ka itilize. Yo gen yon presizyon nan 0.1 ° C oswa 0.2 ° C sou yon seri tanperati nan 0 ° C a 70 ° C. Se poutèt sa, ranje a nan tanperati ki ka mezire ak presizyon ki nesesè sou ki ranje tanperati detèmine si tèrmis yo apwopriye pou aplikasyon sa a. Tanpri note ke pi wo a presizyon nan seri a Omega 44xxx, pi wo a pri an.
Pou konvèti rezistans nan degre Sèlsiyis, se valè a beta anjeneral itilize. Se valè a beta detèmine pa konnen de pwen yo tanperati ak rezistans ki koresponn lan nan chak pwen tanperati.
RT1 = Tanperati Rezistans 1 RT2 = Tanperati Rezistans 2 T1 = Tanperati 1 (K) T2 = Tanperati 2 (K)
Itilizatè a sèvi ak valè beta ki pi pre ranje tanperati a yo itilize nan pwojè a. Pifò thermistor fich lis yon valè beta ansanm ak yon tolerans rezistans nan 25 ° C ak yon tolerans pou valè a beta.
Pi wo thermistors presizyon ak solisyon segondè revokasyon presizyon tankou seri a Omega 44xxx sèvi ak ekwasyon an Steinhart-Hart konvèti rezistans nan degre Sèlsiyis. Ekwasyon 2 mande pou twa konstan A, B, ak C, ankò bay pa manifakti a Capteur. Paske koefisyan yo ekwasyon yo pwodwi lè l sèvi avèk twa pwen tanperati, ekwasyon an ki kapab lakòz minimize erè a prezante pa linearizasyon (tipikman 0.02 ° C).
A, B ak C yo konstan sòti nan twa pwen tanperati. R = rezistans tèrmist nan ohm t = tanperati nan degre k
Sou fig frans. 3 montre eksitasyon aktyèl la nan Capteur a. Kondwi aktyèl la aplike nan tèrmist la ak menm aktyèl la aplike nan rezistans a presizyon; Yo itilize yon rezistans presizyon kòm yon referans pou mezi. Valè rezistans referans lan dwe pi gran pase oswa egal a valè ki pi wo nan rezistans a tèrmist (ki depann sou tanperati ki pi ba a mezire nan sistèm lan).
Lè w ap chwazi aktyèl la eksitasyon, rezistans a maksimòm nan tèrmist la dwe ankò dwe pran an kont. Sa a asire ke vòltaj la atravè Capteur a ak rezistans a referans se toujou nan yon nivo akseptab nan elektwonik yo. Sous aktyèl la jaden mande pou kèk baro oswa pwodiksyon matche. Si tèrmist la gen yon rezistans segondè nan tanperati a ki pi ba mezirab, sa a pral rezilta nan yon aktyèl kondwi ki ba anpil. Se poutèt sa, vòltaj la ki te pwodwi atravè tèrmist la nan tanperati ki wo se ti. Premye etap pwogramasyon yo ka itilize pou optimize mezi siyal nivo sa yo. Sepandan, yo dwe benefis la dwe pwograme dinamik paske nivo a siyal soti nan tèrmist la varye anpil ak tanperati a.
Yon lòt opsyon se mete benefis la, men itilize dinamik kondwi aktyèl la. Se poutèt sa, kòm nivo a siyal soti nan chanjman sa yo tèrmist, valè a kondwi aktyèl chanje dinamik pou ke vòltaj la devlope nan tout tèrmist la se nan ranje a opinyon espesifye nan aparèy la elektwonik. Itilizatè a dwe asire ke vòltaj la devlope nan tout rezistans referans lan tou nan yon nivo akseptab pou elektwonik yo. Tou de opsyon mande pou yon wo nivo nan kontwòl, siveyans konstan nan vòltaj la atravè tèrmist la pou ke elektwonik yo ka mezire siyal la. Èske gen yon opsyon pi fasil? Konsidere eksitasyon vòltaj.
Lè se vòltaj DC aplike nan tèrmist la, aktyèl la nan tèrmist la otomatikman balans kòm chanjman rezistans tèrmist la a. Koulye a, lè l sèvi avèk yon rezistans mezire presizyon olye pou yo yon rezistans referans, objektif li se kalkile aktyèl la ap koule tankou dlo nan tèrmist la, konsa pèmèt rezistans a tèrmist yo dwe kalkile. Depi se vòltaj la kondwi tou itilize kòm siyal la referans ADC, pa gen okenn etap genyen obligatwa. Processeur a pa gen travay la nan siveyans vòltaj la thermistor, pou detèmine si si nivo a siyal ka mezire pa elektwonik yo, ak kalkile sa ki kondwi/valè aktyèl bezwen yo dwe ajiste. Sa a se metòd yo itilize nan atik sa a.
Si tèrmist la gen yon Rating rezistans ti ak ranje rezistans, vòltaj oswa eksitasyon aktyèl ka itilize. Nan ka sa a, ka aktyèl la kondwi ak benefis dwe fiks yo. Se konsa, kous la pral jan yo montre nan Figi 3. Metòd sa a se pratik nan ke li se posib yo kontwole aktyèl la nan Capteur a ak rezistans a referans, ki se valab nan aplikasyon pou pouvwa ki ba. Anplis de sa, se pwòp tèt ou-chofaj nan tèrmist la minimize.
Ka eksitasyon vòltaj tou gen pou itilize pou tèrmis ak evalyasyon rezistans ki ba. Sepandan, itilizatè a dwe toujou asire ke aktyèl la nan Capteur a se pa twò wo pou Capteur a oswa aplikasyon an.
Eksitasyon vòltaj senplifye aplikasyon lè w ap itilize yon tèrmistor ak yon Rating rezistans gwo ak yon seri tanperati lajè. Pi gwo rezistans nominal bay yon nivo akseptab nan aktyèl rated. Sepandan, konsèpteur bezwen asire ke aktyèl la se nan yon nivo akseptab sou tout tanperati a ranje ki te sipòte pa aplikasyon an.
Sigma-delta ADCs ofri plizyè avantaj lè konsepsyon yon sistèm mezi tèrmistor. Premyèman, paske Sigma-delta ADC a Resamples D 'analòg la, se filtraj ekstèn kenbe nan yon minimòm ak kondisyon an sèlman se yon filtè RC senp. Yo bay fleksibilite nan kalite filtre ak pwodiksyon baud pousantaj. Ka bati-an filtraj dijital dwe itilize yo siprime nenpòt entèferans nan ak elektrisite aparèy mache. 24-ti jan aparèy tankou AD7124-4/AD7124-8 la gen yon rezolisyon konplè ki rive jiska 21.7 Bits, se konsa yo bay rezolisyon segondè.
Itilize yon Sigma-delta ADC anpil senplifye konsepsyon tèrmist la pandan y ap diminye spesifikasyon, pri sistèm, espas tablo, ak tan nan mache.
Atik sa a sèvi ak AD7124-4/AD7124-8 la kòm ADC a paske yo se bri ki ba, ki ba aktyèl, ADC presizyon ak bati-an PGA, bati-an referans, opinyon analòg, ak referans tanpon.
Kèlkeswa si w ap itilize kondwi aktyèl oswa kondwi vòltaj, se yon konfigirasyon ratiometric rekòmande nan ki vòltaj la referans ak vòltaj Capteur soti nan sous la kondwi menm. Sa vle di ke nenpòt ki chanjman nan sous la eksitasyon pa pral afekte presizyon nan mezi a.
Sou fig frans. 5 montre aktyèl la kondwi konstan pou tèrmistor la ak presizyon rezistans RREF, vòltaj la devlope nan tout RREF se vòltaj la referans pou mezire tèrmist la.
Kouran nan jaden pa bezwen yo dwe egzat epi yo ka mwens ki estab kòm nenpòt ki erè nan jaden an aktyèl yo pral elimine nan konfigirasyon sa a. Anjeneral, se eksitasyon aktyèl pi pito sou eksitasyon vòltaj akòz siperyè kontwòl sansiblite ak pi bon iminite bri lè Capteur a ki sitiye nan kote aleka. Sa a ki kalite metòd patipri se tipikman itilize pou RTDs oswa tèrmis ak valè rezistans ki ba. Sepandan, pou yon thermistor ki gen yon valè rezistans ki pi wo ak pi wo sansiblite, nivo a siyal ki te pwodwi pa chak chanjman tanperati yo pral pi gwo, se konsa eksitasyon vòltaj yo itilize. Pou egzanp, yon thermistor 10 kΩ gen yon rezistans nan 10 kΩ nan 25 ° C. Nan -50 ° C, rezistans nan tèrmist la NTC se 441.117 kΩ. Kouran an kondwi minimòm nan 50 µA ki ofri pa AD7124-4/AD7124-8 la jenere 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V, ki se twò wo ak deyò seri a opere nan pi disponib ADCs yo itilize nan zòn aplikasyon sa a. Tèrmis yo tou anjeneral konekte oswa ki sitiye tou pre elektwonik yo, se konsa iminite kondwi aktyèl pa obligatwa.
Ajoute yon rezistans sans nan seri kòm yon sikwi divizeur vòltaj ap limite aktyèl la nan tèrmist la nan valè minimòm rezistans li yo. Nan konfigirasyon sa a, valè a nan rezistans nan sans rsense dwe egal a valè a nan rezistans a tèrmist nan yon tanperati referans nan 25 ° C, se konsa ke vòltaj la pwodiksyon yo pral egal a pwen milye a nan vòltaj la referans nan tanperati nominal li yo nan 25 ° CC Menm jan an tou, si yo itilize yon tèrmist 10 k ak yon rezistans nan 10 kΩ nan 25 ° C, RSense ta dwe 10 kΩ. Kòm tanperati a chanje, rezistans a nan tèrmist la NTC tou chanje, ak rapò a nan vòltaj la kondwi atravè tèrmist la tou chanje, sa ki lakòz vòltaj la pwodiksyon ke yo te pwopòsyonèl ak rezistans a nan tèrmist la NTC.
Si referans yo chwazi vòltaj itilize nan pouvwa tèrmistor la ak/oswa RSENSE alimèt vòltaj la referans ADC itilize pou mezi, se sistèm nan mete nan mezi ratiometric (Figi 7) pou ke nenpòt ki eksitasyon ki gen rapò ak erè sous vòltaj yo pral partial yo retire.
Remake byen ke swa rezistans nan sans (vòltaj kondwi) oswa rezistans a referans (aktyèl kondwi) ta dwe gen yon tolerans ki ba premye ak flote ki ba, kòm tou de varyab kapab afekte presizyon nan sistèm nan tout antye.
Lè w ap itilize plizyè tèrmis, yon sèl vòltaj eksitasyon ka itilize. Sepandan, chak thermistor dwe gen pwòp rezistans sans presizyon li yo, jan yo montre nan fig frans. 8. Yon lòt opsyon se sèvi ak yon multiplexeur ekstèn oswa ki ba-rezistans switch nan eta a sou, ki pèmèt pataje yon sèl rezistans sans presizyon. Avèk sa a konfigirasyon, chak tèrmist bezwen kèk tan rezoud lè mezire.
An rezime, lè konsepsyon yon sistèm mezi tanperati ki baze sou tèrmistor, gen anpil kesyon yo konsidere: seleksyon Capteur, fil elektrik, seleksyon eleman komès-konpwomi, konfigirasyon ADC, ak ki jan sa yo varyab divès kalite afekte presizyon an jeneral nan sistèm lan. Atik nan pwochen nan seri sa a eksplike ki jan yo optimize konsepsyon sistèm ou an ak an jeneral sistèm erè bidjè reyalize pèfòmans sib ou.
Post tan: Sep-30-2022