Sa a se premye atik nan yon seri de pati.Atik sa a pral premye diskite sou istwa ak konsepsyon defi yotanperati ki baze sou tèmistèsistèm mezi, osi byen ke konparezon yo ak tèmomèt rezistans (RTD) sistèm mezi tanperati.Li pral dekri tou chwa tèmistè, konfigirasyon konfigirasyon, ak enpòtans sigma-delta analog-to-digital converter (ADC) nan zòn aplikasyon sa a.Dezyèm atik la pral detaye kijan pou optimize ak evalye sistèm mezi final ki baze sou tèmistè a.
Jan sa dekri nan seri atik anvan an, Optimize RTD Tanperati Sensor Systems, yon RTD se yon rezistans ki gen rezistans varye ak tanperati.Thermistors travay menm jan ak RTDs.Kontrèman ak RTD, ki gen sèlman yon koyefisyan tanperati pozitif, yon tèrmistè ka gen yon koyefisyan tanperati pozitif oswa negatif.Thermistors negatif tanperati koyefisyan (NTC) diminye rezistans yo kòm tanperati a monte, pandan y ap tèmistè koyefisyan tanperati pozitif (PTC) ogmante rezistans yo kòm tanperati a monte.Sou fig.1 montre karakteristik repons tipik NTC ak PTC termistors epi konpare yo ak koub RTD.
An tèm de ranje tanperati, koub la RTD se prèske lineyè, ak Capteur a kouvri yon seri tanperati pi laj pase tèmistè (tipikman -200 ° C a + 850 ° C) akòz nati a ki pa lineyè (eksponansyèl) nan tèmistè a.RTD yo anjeneral bay nan koub estanda ki byen koni, pandan y ap koub tèmistè yo varye selon manifakti.Nou pral diskite sou sa a an detay nan seksyon gid seleksyon tèmistè atik sa a.
Tèrmistè yo fèt ak materyèl konpoze, anjeneral seramik, polymère, oswa semi-conducteurs (anjeneral oksid metal) ak metal pi (platinum, nikèl, oswa kwiv).Thermistors ka detekte chanjman tanperati pi vit pase RTDs, bay pi vit fidbak.Se poutèt sa, tèmistè yo souvan itilize pa detèktè nan aplikasyon ki mande pri ki ba, ti gwosè, pi vit repons, pi wo sansiblite, ak ranje tanperati limite, tankou kontwòl elektwonik, kay ak kontwòl bilding, laboratwa syantifik, oswa konpansasyon junction frèt pou tèrmokapteur nan komèsyal yo. oswa aplikasyon endistriyèl.rezon.Aplikasyon.
Nan pifò ka yo, tèmistè NTC yo itilize pou mezi tanperati egzat, pa tèmistè PTC.Gen kèk termistors PTC ki disponib ki ka itilize nan sikui pwoteksyon surkouran oswa kòm fusible resetable pou aplikasyon sekirite.Koub rezistans-tanperati a nan yon tèmistor PTC montre yon rejyon NTC piti anpil anvan yo rive nan pwen an switch (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 surkouran, tèmistor PTC a pral jenere gwo chofaj pwòp tèt ou lè tanperati a chanje depase, ak rezistans li yo ap monte sevè, ki pral diminye aktyèl la opinyon nan sistèm nan, kidonk anpeche domaj.Pwen chanjman PTC thermistors se nòmalman ant 60 ° C ak 120 ° C epi li pa apwopriye pou kontwole mezi tanperati nan yon pakèt aplikasyon.Atik sa a konsantre sou termistors NTC, ki ka tipikman mezire oswa kontwole tanperati ki sòti nan -80 ° C a + 150 ° C.Thermistors NTC gen evalyasyon rezistans ki sòti nan kèk ohm a 10 MΩ nan 25 ° C.Jan yo montre nan fig.1, chanjman nan rezistans pou chak degre Sèlsiyis pou tèmistè yo pi pwononse pase pou tèmomèt rezistans.Konpare ak tèmistè, gwo sansiblite tèmistè a ak valè rezistans segondè senplifye sikwi opinyon li yo, depi tèmistè yo pa mande pou nenpòt konfigirasyon fil elektrik espesyal, tankou 3-fil oswa 4-fil, pou konpanse pou rezistans plon.Konsepsyon tèmistor la itilize sèlman yon senp konfigirasyon 2-fil.
Mezi tanperati ki baze sou tèmistè segondè-presizyon mande pou pwosesis siyal egzak, konvèsyon analòg-a-dijital, linearizasyon, ak konpansasyon, jan yo montre nan fig.2.
Malgre ke chèn siyal la ka sanble senp, gen plizyè konpleksite ki afekte gwosè, pri, ak pèfòmans tout mèr la.Dosye ADC presizyon 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 bilding ki nesesè pou yon aplikasyon yo entegre.Sepandan, gen divès defi nan konsepsyon ak optimize solisyon mezi tanperati ki baze sou tèmistè.
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, kidonk chwazi tèmistor ki dwat pou aplikasyon w lan ka yon travay redoutable.Remake byen ke tèmistè yo ki nan lis pa valè nominal yo, ki se rezistans nominal yo nan 25 ° C.Se poutèt sa, yon tèmistè 10 kΩ gen yon rezistans nominal nan 10 kΩ nan 25 ° C.Tèrmistè yo gen valè rezistans nominal oswa debaz ki sòti nan kèk ohm jiska 10 MΩ.Thermistors ak evalyasyon rezistans ki ba (rezistans nominal 10 kΩ oswa mwens) tipikman sipòte pi ba tanperati tanperati, tankou -50 ° C a + 70 ° C.Thermistors ak pi wo evalyasyon rezistans ka kenbe tèt ak tanperati jiska 300 ° C.
Eleman tèmistè a fèt ak oksid metal.Thermistors yo disponib nan fòm boul, radial ak SMD.Thermistor pèl yo kouvwi epoksidik oswa vè ankapsule pou plis pwoteksyon.Epoksidik kouvwi boul termistors, radial ak sifas tèmistè yo apwopriye pou tanperati jiska 150 ° C.Thermistors pèl vè yo apwopriye pou mezire tanperati ki wo.Tout kalite kouch / anbalaj tou pwoteje kont korozyon.Gen kèk tèmistè yo pral gen tou lojman adisyonèl pou plis pwoteksyon nan anviwònman difisil.Thermistors chaplèt gen yon tan repons pi rapid pase tèmistè radial / SMD.Sepandan, yo pa tankou dirab.Se poutèt sa, ki kalite tèmistor yo itilize depann sou aplikasyon an fen ak anviwònman an nan ki tèmistè a sitiye.Estabilite alontèm yon tèmistè depann sou materyèl li, anbalaj, ak konsepsyon.Pou egzanp, yon tèmistè NTC kouvwi epoksidik ka chanje 0.2 ° C pou chak ane, pandan y ap yon tèmistè sele sèlman chanje 0.02 ° C pou chak ane.
Thermistors vini nan diferan presizyon.Tèrmistè estanda tipikman gen yon presizyon nan 0.5 ° C a 1.5 ° C.Evalyasyon rezistans tèmistè a ak valè beta (rapò 25 ° C a 50 ° C / 85 ° C) gen yon tolerans.Remake byen ke valè beta tèmistè a varye selon manifakti.Pou egzanp, 10 kΩ NTC termistors soti nan diferan manifaktirè yo pral gen diferan valè beta.Pou sistèm ki pi egzak, tèmistè tankou seri Omega™ 44xxx yo 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, seri a nan tanperati ki ka mezire ak presizyon ki nesesè sou ranje tanperati sa a detèmine si tèmistè yo apwopriye pou aplikasyon sa a.Tanpri sonje ke pi wo presizyon nan seri Omega 44xxx, se pi gwo pri a.
Pou konvèti rezistans nan degre Sèlsiyis, valè beta a anjeneral yo itilize.Valè beta a detèmine lè w konnen de pwen tanperati yo 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 yo itilize nan pwojè a.Pifò fichye tèrmistè bay lis yon valè beta ansanm ak yon tolerans rezistans nan 25 ° C ak yon tolerans pou valè beta a.
Pi wo tèmistè presizyon ak solisyon revokasyon segondè presizyon tankou seri Omega 44xxx itilize ekwasyon Steinhart-Hart pou konvèti rezistans nan degre Sèlsiyis.Ekwasyon 2 mande twa konstan yo A, B, ak C, ankò bay nan manifakti Capteur a.Paske koyefisyan ekwasyon yo pwodwi lè l sèvi avèk twa pwen tanperati, ekwasyon ki kapab lakòz minimize erè a ke linearizasyon entwodui (tipikman 0.02 °C).
A, B ak C se konstan ki sòti nan twa pwen tanperati.R = rezistans tèmistè nan ohm T = tanperati a an K degre
Sou fig.3 montre eksitasyon aktyèl la nan Capteur a.Kondwi aktyèl la aplike nan tèmistè a ak menm aktyèl la aplike nan rezistans nan presizyon;se yon rezistans presizyon itilize kòm yon referans pou mezi.Valè rezistans referans la dwe pi gran pase oswa egal a valè ki pi wo nan rezistans tèmistè a (ki depann de tanperati ki pi ba a mezire nan sistèm nan).
Lè w ap chwazi aktyèl la eksitasyon, yo dwe pran an kont rezistans maksimòm tèmistor la ankò.Sa a asire ke vòltaj la atravè Capteur a ak rezistans referans la toujou nan yon nivo akseptab nan elektwonik yo.Sous aktyèl jaden an mande pou kèk headroom oswa pwodiksyon matche.Si thermistor a gen yon gwo rezistans nan tanperati ki pi ba mezirab, sa pral lakòz yon kouran kondwi ki ba anpil.Se poutèt sa, vòltaj la ki te pwodwi atravè tèmistè a nan tanperati ki wo se ti.Etap pwogrè pwogramasyon yo ka itilize pou optimize mezi siyal ki ba nivo sa yo.Sepandan, genyen an dwe pwograme dinamik paske nivo siyal ki soti nan tèmistè a varye anpil ak tanperati.
Yon lòt opsyon se mete benefis la men sèvi ak aktyèl kondwi dinamik.Se poutèt sa, kòm nivo siyal ki soti nan tèmistè a chanje, valè aktyèl kondwi a chanje dinamik pou vòltaj la devlope atravè tèmistè a se nan seri a antre espesifye nan aparèy elektwonik la.Itilizatè a dwe asire ke vòltaj la devlope atravè rezistans referans la tou nan yon nivo akseptab nan elektwonik yo.Tou de opsyon mande pou yon wo nivo de kontwòl, siveyans konstan nan vòltaj la atravè tèrmista a pou elektwonik yo ka mezire siyal la.Èske gen yon opsyon ki pi fasil?Konsidere eksitasyon vòltaj.
Lè vòltaj DC aplike nan tèmistè a, aktyèl la nan tèmistè a otomatikman balanse kòm rezistans tèmistè a chanje.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 tèmistè a, konsa pèmèt rezistans nan tèmistè yo dwe kalkile.Depi vòltaj kondwi a tou itilize kòm siyal referans ADC, pa gen okenn etap pwogrè obligatwa.Pwosesè a pa gen travay pou kontwole vòltaj tèmistor la, pou detèmine si nivo siyal la ka mezire pa elektwonik yo, epi kalkile sa ki genyen/aktyèl valè kondwi a bezwen ajiste.Sa a se metòd yo itilize nan atik sa a.
Si tèmistè a gen yon ti evalyasyon rezistans ak ranje rezistans, yo ka itilize vòltaj oswa eksitasyon aktyèl la.Nan ka sa a, aktyèl kondwi a ak benefis ka fiks.Se konsa, kous la pral jan yo montre nan Figi 3. Metòd sa a se pratik nan ke li posib kontwole aktyèl la nan Capteur a ak rezistans nan referans, ki gen anpil valè nan aplikasyon pou pouvwa ki ba.Anplis de sa, oto-chofaj nan tèmistor la minimize.
Eksitasyon vòltaj ka itilize tou pou tèmistè ak evalyasyon rezistans ki ba.Sepandan, itilizatè a dwe toujou asire ke aktyèl la nan Capteur a pa twò wo pou Capteur a oswa aplikasyon an.
Eksitasyon vòltaj senplifye aplikasyon lè w ap itilize yon termistor ak yon evalyasyon rezistans gwo ak yon ranje tanperati lajè.Pi gwo rezistans nominal bay yon nivo akseptab nan aktyèl rated.Sepandan, konsèpteur yo bezwen asire ke aktyèl la nan yon nivo akseptab sou tout ranje tanperati ki sipòte pa aplikasyon an.
Sigma-Delta ADC yo ofri plizyè avantaj lè w ap desine yon sistèm mezi tèrmistè.Premyèman, paske sigma-delta ADC a resamples opinyon analòg la, se filtraj ekstèn kenbe nan yon minimòm ak egzijans la sèlman se yon senp filtè RC.Yo bay fleksibilite nan kalite filtre ak pousantaj baud pwodiksyon.Yo ka itilize filtraj dijital entegre pou siprime nenpòt entèferans nan aparèy ki mache ak kouran.Aparèy 24-bit tankou AD7124-4/AD7124-8 gen yon rezolisyon konplè ki rive jiska 21.7 bit, kidonk yo bay rezolisyon segondè.
Itilizasyon yon ADC sigma-delta anpil senplifye konsepsyon tèmistè a pandan y ap diminye spesifikasyon, pri sistèm, espas tablo, ak tan pou mache.
Atik sa a sèvi ak AD7124-4/AD7124-8 kòm ADC a paske yo se bri ki ba, ba aktyèl, ADC presizyon ak bati-an PGA, bati-an referans, opinyon analòg, ak tanpon referans.
Kèlkeswa si w ap itilize aktyèl kondwi oswa vòltaj kondwi, yo rekòmande yon konfigirasyon ratiometric kote vòltaj referans ak vòltaj Capteur soti nan menm sous kondwi a.Sa vle di ke nenpòt chanjman nan sous la eksitasyon pa pral afekte presizyon nan mezi a.
Sou fig.5 montre aktyèl kondwi konstan pou tèmistè a ak rezistans presizyon RREF, vòltaj la devlope atravè RREF se vòltaj referans pou mezire tèmistè a.
Aktyèl jaden an pa bezwen egzat epi li ka mwens estab kòm nenpòt erè nan aktyèl la jaden yo pral elimine nan konfigirasyon sa a.Anjeneral, eksitasyon aktyèl la pi pito pase eksitasyon vòltaj akòz kontwòl siperyè sansiblite ak pi bon iminite bri lè Capteur a sitiye nan kote aleka.Sa a se kalite metòd patipri anjeneral yo itilize pou RTD oswa tèmistè ki gen valè rezistans ki ba.Sepandan, pou yon tèmistè ki gen yon valè rezistans ki pi wo ak pi wo sansiblite, nivo siyal ki te pwodwi pa chak chanjman tanperati yo pral pi gwo, kidonk yo itilize eksitasyon vòltaj.Pou egzanp, yon tèmistè 10 kΩ gen yon rezistans nan 10 kΩ nan 25 ° C.Nan -50 ° C, rezistans nan termistor NTC a se 441.117 kΩ.Aktyèl kondwi minimòm 50 µA ki bay AD7124-4/AD7124-8 jenere 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V, ki twò wo ak andeyò ranje fonksyònman pifò ADC ki disponib yo itilize nan zòn aplikasyon sa a.Thermistors yo tou anjeneral konekte oswa sitiye tou pre elektwonik yo, kidonk iminite nan kondwi aktyèl pa obligatwa.
Ajoute yon rezistans sans nan seri kòm yon sikwi divize vòltaj pral limite aktyèl la nan tèmistè a nan valè rezistans minimòm li yo.Nan konfigirasyon sa a, valè rezistans sans RSENSE a dwe egal ak valè rezistans tèmistè a nan yon tanperati referans nan 25 ° C, se konsa ke vòltaj pwodiksyon an pral egal ak pwen mitan vòltaj referans la nan tanperati nominal li yo. 25°CC Menm jan an tou, si yo itilize yon tèmistè 10 kΩ ak yon rezistans 10 kΩ nan 25°C, RSENSE ta dwe 10 kΩ.Kòm tanperati a chanje, rezistans nan termistor NTC a chanje tou, ak rapò a nan vòltaj la kondwi atravè tèrmista a tou chanje, sa ki lakòz vòltaj pwodiksyon an pwopòsyonèl ak rezistans nan tèmistè a NTC.
Si referans vòltaj ki te chwazi yo itilize pou alimante termistor la ak/oswa RSENSE matche ak vòltaj referans ADC yo itilize pou mezi, sistèm nan mete sou mezi ratiometrik (Figi 7) pou nenpòt sous vòltaj erè ki gen rapò ak eksitasyon yo pral patipri pou retire.
Remake byen ke swa rezistans nan sans (kondwi vòltaj) oswa rezistans nan referans (kouran kondwi) ta dwe gen yon tolerans inisyal ki ba ak drift ki ba, kòm tou de varyab ka afekte presizyon nan tout sistèm nan.
Lè w ap itilize plizyè tèmistè, yo ka itilize yon sèl vòltaj eksitasyon.Sepandan, chak tèmistè dwe gen pwòp rezistans sans presizyon li yo, jan yo montre nan fig.8. Yon lòt opsyon se sèvi ak yon multiplexeur ekstèn oswa switch ba-rezistans nan eta a, ki pèmèt pataje yon sèl rezistans sans presizyon.Avèk konfigirasyon sa a, chak tèmistè bezwen kèk tan rezoud lè yo mezire.
An rezime, lè w ap desine yon sistèm mezi tanperati ki baze sou tèmistor, gen anpil kesyon pou konsidere: seleksyon Capteur, fil elektrik Capteur, konpozisyon seleksyon eleman, konfigirasyon ADC, ak ki jan divès kalite varyab sa yo afekte presizyon an jeneral nan sistèm nan.Pwochen atik nan seri sa a eksplike kijan pou optimize konsepsyon sistèm ou an ak bidjè erè sistèm jeneral pou reyalize pèfòmans sib ou.
Tan pòs: 30-Sep-2022