Зависимость сопротивления терморезистора от температуры: Страница не найдена — Вместе мастерим — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Страница не найдена — Вместе мастерим

Контакты

Содержание1 Как выбрать хороший накопительный водонагреватель?1.1 Мощность1.2 Объём резервуара1.3 Материал бака1.4 Антикоррозийный анод2 Топ 5 лучших накопительных электрических водонагревателей2.1 Timberk SWH FSK7 30 V на 30 л — водонагреватель бюджетный и экономичный2.2 Ballu BWH/S 50 Smart WiFi на 50 л — водонагреватель с управлением со смартфона2.3 Electrolux EWH 80 Centurio IQ 2.0 Silver на 80 …

Содержание1 Какую рожковую кофеварку лучше выбрать?2 Лучшие рожковые кофеварки с автоматическим капучинатором2.1 Polaris PCM 1536E Adore Cappuccino2.2 Kitfort КТ-7432.3 VITEK VT-15143 Лучшие рожковые кофеварки с ручным капучинатором 2022 года3.1 De’Longhi ECP 33.213.2 VITEK VT-15193.3 Dauken HC1204 Лучшие рожковые кофеварки 3 в 14.1 Ariete Moderna 13184.2 Jura E804.3 Gaggia Classic5 Лучшие недорогие рожковые кофеварки в 2022 …

Содержание1 Критерии выбора проточного электрического водонагревателя1. 1 Тип устройства1.2 Мощность1.3 Управление нагревом2 Лучшие недорогие проточные электрические водонагреватели2.1 Atmor Platinum Tri 52.2 Thermex Surf 35002.3 Timberk WHEL-6 OSC2.4 Hyundai H – IWR1-3P-UIO57/S2.5 Electrolux Smartfix 2.0 5.5 TS3 Лучшие проточные электрические водонагреватели (премиум)3.1 Stiebel Eltron DHC 63.2 Electrolux NPX 8 Flow Active3.3 Stiebel Eltron DHC 83.4 Electrolux NPX …

Содержание1 Критерии выбора1.1 Батарея1.2 Размер1.3 Мощность1.4 Функциональные возможности2 Рейтинг, плюсы и минусы2.1 Xiaomi Mi Robot Vacuum-Mop Essential2.2 Xiaomi Dreame F92.3 Xiaomi MiJia Sweeping Robot G12.4 Xiaomi Dreame D92.5 Roborock S5 MAX (RU)2.6 Xiaomi EVE Plus2.7 Kitfort KT-5322.8 Roborock E4 (RU)2.9 Roborock S6 MaxV (RU)2.10 Ecovacs DeeBot OZMO 9003 Так какой же выбрать? Роботы пылесосы являются …

Содержание1 Популярные модели и отзывы1. 1 Gorenje WE 62S3 R – высокий класс энергопотребления и эффективная работоспособность.1.2 Gorenje Color W 65Z03R/S – большой выбор программ.1.3 Samsung WD1142XVR – вместительность и сушка1.4 Schaub Lorenz SLW MG5131 – стиль1.5 Стиральная машина ARTEL TE 452 Выводы В 2022 году процент покупок стиральных машин значительно увеличился. Производственные компании выяснили что …

Содержание1 Виды электрических зубных щеток: плюсы и минусы1.1 Звуковые электрические зубные щетки1.2 Ротационные электрические зубные щетки1.3 Ультразвуковые зубные щетки1.4 3D-чистка2 Какая форма насадок бывает3 Какие батарейки и аккумуляторы ставят в щётки4 Классические электрические щётки: ТОП-3 лучших моделей4.1 1 место: Oral-B PRO 70004.2 2 место: Oral-B PRO 5004.3 3 место: Oral-B Vitality 3D White 3D White5 …

Содержание1 Устройство шуруповерта Интерскол2 Разборка шуруповерта Интерскол3 Поломки в механической части — как устранить3. 1 Ремонт редуктора3.2 Ремонт патрона4 Поломки в электрической части — как выявить и устранить4.0.1 Щетки и Электродвигатель4.0.2 Кнопка4.0.3 Зарядное устройство4.1 Ремонт зарядного устройства4.2 Ремонт аккумулятора4.3 Ремонт пусковой кнопки5 Как собрать шуруповерт Интерскол Если вы самостоятельно занимаетесь работами с использованием электроинструмента или строитель …

Содержание1 Функциональные отличия блендера и измельчителя2 Измельчитель: Плюсы и минусы3 Блендер: Плюсы и минусы4 Видео. ТОП 10 ЛУЧШИХ БЛЕНДЕРОВ . Рейтинг 2022 года. Какой выбрать для дома: стационарный или погружной? 5 Что же лучше выбрать: измельчитель или блендер? Сейчас, чтобы удивить своих друзей и близких кулинарным шедевром, много усилий прилагать не нужно. На полках магазина …

Содержание1 Характеристики выбора пряжи2 Топ 5 пряжи для детей3 Хлопок для вязания.

4 Пряжа из шерсти.5 Акриловые нитки6 Как правильно позаботиться об одежде из пряжи7 Какая пряжа не подходит для вязания детям Многие женщины любят вязать красивые вещи для своих деток или внуков. Вязание требует очень большое терпение и много времени. Перед вязкой стоит выбрать качественную …

Содержание1 Тренды изделий из кожи на 2022 год1.1 Экзотическая кожа и высококачественная крокодиловая кожа на весну-лето 20221.2 Перфорированная кожа1.3 Мужские сумки1.4 Кожаный пэчворк1.5 Промасленная кожа Весна Лето 20211.6 Лакированная глянцевая кожа на весну-лето 20211.7 Мягкая кожа со сборками на весну-лето 20222 Как ухаживать за кожаными аксессуарами3 РЫНОК КОЖАНЫХ ИЗДЕЛИЙ – РОСТ, ТЕНДЕНЦИИ И ПРОГНОЗЫ (2022–2027 …

Страница не найдена — Вместе мастерим

Контакты

Содержание1 Как выбрать хороший накопительный водонагреватель?1. 1 Мощность1.2 Объём резервуара1.3 Материал бака1.4 Антикоррозийный анод2 Топ 5 лучших накопительных электрических водонагревателей2.1 Timberk SWH FSK7 30 V на 30 л — водонагреватель бюджетный и экономичный2.2 Ballu BWH/S 50 Smart WiFi на 50 л — водонагреватель с управлением со смартфона2.3 Electrolux EWH 80 Centurio IQ 2.0 Silver на 80 …

Содержание1 Критерии выбора проточного электрического водонагревателя1.

1 Тип устройства1.2 Мощность1.3 Управление нагревом2 Лучшие недорогие проточные электрические водонагреватели2.1 Atmor Platinum Tri 52.2 Thermex Surf 35002.3 Timberk WHEL-6 OSC2.4 Hyundai H – IWR1-3P-UIO57/S2.5 Electrolux Smartfix 2.0 5.5 TS3 Лучшие проточные электрические водонагреватели (премиум)3.1 Stiebel Eltron DHC 63.2 Electrolux NPX 8 Flow Active3.3 Stiebel Eltron DHC 83.4 Electrolux NPX …

Содержание1 Характеристики выбора пряжи2 Топ 5 пряжи для детей3 Хлопок для вязания. 4 Пряжа из шерсти.5 Акриловые нитки6 Как правильно позаботиться об одежде из пряжи7 Какая пряжа не подходит для вязания детям Многие женщины любят вязать красивые вещи для своих деток или внуков. Вязание требует очень большое терпение и много времени. Перед вязкой стоит выбрать качественную …

Объяснение системы измерения температуры на основе термисторов

система измерения.

В нем также описывается выбор термистора, компромиссы в конфигурации и важность сигма-дельта аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в этой прикладной области.

Термисторы в сравнении с термометрами сопротивления Рис. 1. Характеристики срабатывания термисторов в сравнении с термометрами сопротивления.

Датчик температуры сопротивления RTD представляет собой тип резистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Термисторы работают аналогично RTD. В отличие от RTD, которые имеют только положительный температурный коэффициент, термисторы могут иметь как положительные, так и отрицательные температурные коэффициенты.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) уменьшает свое сопротивление при повышении температуры, а термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) увеличивает свое сопротивление при повышении температуры. На рис. 1 показаны характеристики срабатывания типичных термисторов NTC и PTC и их сравнение с кривой RTD.

Что касается температурного диапазона, кривая RTD близка к линейной, и датчик охватывает гораздо более широкий диапазон температур (обычно от –200°C до +850°C), чем термисторы, благодаря нелинейным (экспоненциальным) характеристикам термистора. RTD обычно имеют хорошо известную стандартизированную кривую, в то время как кривые термисторов варьируются в зависимости от производителя. Мы подробно обсудим это в разделе «Руководство по выбору термистора» этой статьи.

Термисторы изготовлены из композитных материалов, обычно керамических, полимерных или полупроводниковых (как правило, оксидов металлов), которые имеют меньшие размеры и более дешевы, но не такие прочные по сравнению с термометрами сопротивления, изготовленными из чистого металла (платина, никель или медь). Термисторы могут обнаруживать изменения температуры намного быстрее, чем RTD, обеспечивая более быструю обратную связь. Таким образом, термисторы обычно используются датчиками в приложениях, требующих низкой стоимости, небольшого размера, более высокой скорости отклика, более высокой чувствительности и с ограниченным диапазоном температур, например, для мониторинга электронного оборудования, управления домом и зданием, научных лабораторий или компенсации холодного спая. используется для термопар в коммерческих или промышленных целях.

В большинстве случаев для точного измерения температуры используются термисторы NTC, а не термисторы PTC. Есть несколько доступных термисторов PTC, которые используются в цепях защиты от перегрузки по току или в качестве самовосстанавливающихся предохранителей для приложений безопасности. Кривая сопротивления термистора с положительным температурным коэффициентом показывает очень маленькую область NTC, пока не будет достигнута его точка переключения (или точка Кюри), выше которой резкое увеличение сопротивления на несколько порядков происходит в диапазоне нескольких градусов Цельсия. . Таким образом, в условиях перегрузки по току термистор PTC будет иметь высокую степень самонагрева выше температуры переключения, и его сопротивление резко возрастет, что приведет к уменьшению входного тока в систему и, таким образом, к предотвращению повреждения. Точка переключения термистора PTC обычно составляет от 60°C до 120°C, что не подходит для контроля измерений температуры в широком диапазоне приложений. В этой статье основное внимание уделяется термисторам NTC, которые обычно могут измерять или контролировать температуру от –80°C до +150°C. Термисторы NTC доступны с номинальным сопротивлением при 25°C в диапазоне от нескольких Ом до 10 МОм. Как показано на рис. 1, изменение сопротивления на градус Цельсия более существенно для термистора, чем для термосопротивления. Высокая чувствительность и высокие значения сопротивления термисторов делают их входную схему намного проще по сравнению с термометрами сопротивления, поскольку термистор не требует каких-либо специальных конфигураций проводки, таких как 3-проводная или 4-проводная, для компенсации сопротивления выводов. В конструкции термистора используется только простая 2-проводная конфигурация.

В таблице 1 показаны плюсы и минусы RTD, термисторов NTC и PTC.

Проблемы измерения температуры с помощью термисторов

Высокоточное и точное измерение температуры с помощью термисторов требует точной обработки сигнала, аналого-цифрового преобразования, линеаризации и компенсации, как показано на рис. 2. Хотя цепочка сигналов выглядит простым и понятным, существует несколько сложных факторов, которые также влияют на общий размер, стоимость и производительность системной платы. В линейке прецизионных АЦП ADI имеется несколько интегрированных решений, таких как AD7124-4/AD7124-8, которые предлагают множество преимуществ при проектировании температурной системы, поскольку большинство строительных блоков, необходимых для приложения, уже встроены. проблемы, связанные с проектированием и оптимизацией решения для измерения температуры на основе термисторов.

Рис. 2. Типичный блок цепи сигнала измерения термистора NTC.

Проблемы включают:

На рынке представлен широкий ассортимент термисторов.
Как выбрать подходящий для моего приложения?
Как и термометры сопротивления, термисторы являются пассивными устройствами, которые сами по себе не создают выходной электрический сигнал. Ток или напряжение возбуждения используются для измерения сопротивления датчика путем пропускания небольшого электрического тока через датчик для создания напряжения.
Как выбрать ток/напряжение?
Как обработать сигнал термистора?
Как настроить вышеуказанные переменные, чтобы преобразователь или другие стандартные блоки использовались в соответствии с их спецификацией?
Подключение нескольких термисторов в системе: как подключаются датчики? Могут ли некоторые блоки быть общими для разных датчиков? Как это влияет на общую производительность системы?
Главной проблемой термисторов является их нелинейный отклик и точность системы.
Какова ожидаемая ошибка для моего проекта?
Какие методы линеаризации и компенсации используются для достижения целевых характеристик?

В этой статье обсуждается каждая из этих проблем и даются советы о том, как решить эти проблемы и еще больше упростить процесс проектирования такой системы.

Руководство по выбору термисторов

Сегодня на рынке представлен широкий выбор термисторов NTC, поэтому выбор определенного термистора для вашего приложения может быть довольно сложным. Обратите внимание, что термисторы перечислены по их номинальному значению, которое является номинальным сопротивлением при 25°C. Так, термистор 10 кОм имеет номинальное сопротивление 10 кОм при 25°C. Доступны термисторы с номинальным или базовым сопротивлением от нескольких Ом до 10 МОм. Термисторы с низким номинальным сопротивлением (номинальное сопротивление 10 кОм или менее) обычно поддерживают более низкий температурный диапазон, например от –50°C до +70°C. Термисторы с более высоким номинальным сопротивлением поддерживают температуры до 300°C.

Термисторный элемент изготовлен из оксидов металлов. Термисторы доступны в виде шариков, радиальных и SMD-форм. Термисторы-шарики имеют эпоксидное покрытие или стеклянную капсулу для дополнительной защиты. Шариковые термисторы с эпоксидным покрытием, радиальные и поверхностные термисторы подходят для температур до 150°C. Термисторы со стеклянными шариками подходят для измерения высоких температур. Покрытие/упаковка для всех типов также предотвращает коррозию. Некоторые термисторы также будут иметь дополнительный корпус для дополнительной защиты в суровых условиях. Термисторы с шариками имеют более быстрое время отклика по сравнению с термисторами радиального/ поверхностного монтажа. Однако они не такие прочные. Таким образом, тип используемого термистора зависит от конечного применения и среды, в которой будет находиться термистор. Долговременная стабильность термистора зависит от материалов, из которых он изготовлен, а также от его упаковки и конструкции. Например, терморезистор NTC с эпоксидным покрытием может изменяться на 0,2°C в год, в то время как герметично закрытый терморезистор изменяется только на 0,02°C в год.

Термисторы имеют разную точность. Стандартные термисторы обычно имеют точность от 0,5°C до 1,5°C. Термисторы имеют допуск на их номинальное значение сопротивления и на их бета-значение (соотношение от 25°C до 50°C/85°C). Обратите внимание, что бета-значение термистора зависит от производителя. Например, термисторы NTC 10 кОм от разных производителей будут иметь разные значения бета. Для более точных систем можно использовать термисторы, такие как серия Omega™ 44xxx. Они имеют точность 0,1°C или 0,2°C в диапазоне температур от 0°C до 70°C. Таким образом, измеряемый диапазон температур вместе с требуемой точностью в этом диапазоне температур определяют, подходит ли термистор для применения. Обратите внимание, что чем точнее серия Omega 44xxx, тем выше ее стоимость.

Следовательно, используемый термистор зависит от:

Диапазон измеряемых температур
Требуемая точность
Окружающая среда, в которой используется термистор
Долговременная стабильность

по сравнению с линейкой Behart-Behart. Уравнение

Для преобразования сопротивления в градусы Цельсия обычно используется значение бета. Значение бета определяется путем знания двух температурных точек и соответствующего сопротивления в каждой температурной точке.

экв.[1]

Где:

R _T1 = сопротивление при температуре 1
R _T2 = сопротивление при температуре 2
T ₁ = температура 1 (K) T ₂ = Температура 2 (K)

5555555555.

В паспорте термистора обычно указано значение бета для двух случаев:

Две температуры: 25°C и 50°C
Две температуры: 25°C и 85°C

Пользователь использует значение бета, наиболее близкое к диапазону температур, используемому в проекте. В большинстве спецификаций термисторов указано значение бета вместе с допуском сопротивления при 25°C и допуском значения бета.

Термисторы с более высокой точностью, такие как серия Omega 44xxx, и концевые решения с более высокой точностью используют уравнение Стейнхарта-Харта для преобразования сопротивления в градусы Цельсия. Из уравнения 2 необходимы три константы — A, B и C, и они снова предоставляются производителем датчика. Поскольку коэффициенты для уравнения генерируются с использованием трех температурных точек, результирующее уравнение минимизирует ошибку, вносимую из-за линеаризации (ошибка из-за линеаризации обычно составляет 0,02°C).

экв.[2]

Где:

A, B и C — константы, полученные по трем контрольным точкам температуры.
R = сопротивление термистора в Ом
T = температура в градусах K

Возбуждение тока/напряжения

На рис. 3 показано возбуждение датчика током. Ток возбуждения подается на термистор, и такой же ток подается на прецизионный резистор; прецизионный резистор используется в качестве эталона для измерения. Значение эталонного резистора должно быть больше или равно наибольшему значению сопротивления термистора (в зависимости от минимальной измеряемой температуры в системе).

При выборе величины тока возбуждения снова необходимо учитывать максимальное сопротивление термистора. Это гарантирует, что напряжение, генерируемое на датчике и эталонном резисторе, всегда находится на приемлемом для электроники уровне. Источники тока возбуждения требуют некоторого запаса мощности или соответствия выходного сигнала. Если термистор имеет большое сопротивление при минимальной измеряемой температуре, это приводит к очень низкому значению тока возбуждения. Следовательно, напряжение, генерируемое на термисторе при высоких температурах, мало. Для оптимизации измерения этих сигналов низкого уровня можно использовать каскад с программируемым усилением. Однако коэффициент усиления необходимо программировать динамически, поскольку уровень сигнала термистора значительно изменяется в зависимости от температуры.

Рис. 3. Ток возбуждения термистора. Рис. 4. Напряжение возбуждения термистора

Другим вариантом является установка коэффициента усиления, но использование динамического тока возбуждения. Таким образом, при изменении уровня сигнала от термистора значение тока возбуждения изменяется динамически, так что напряжение, генерируемое на термисторе, находится в пределах заданного входного диапазона электроники. Пользователь должен убедиться, что напряжение, генерируемое на эталонном резисторе, также находится на приемлемом для электроники уровне. Оба варианта требуют высокого уровня контроля, постоянного контроля напряжения на термисторе, чтобы гарантировать, что сигнал может быть измерен электроникой. Есть более простой вариант? Рассмотрим возбуждение по напряжению — рис. 4.9.0003

Когда термистор возбуждается постоянным напряжением, ток через термистор автоматически масштабируется по мере изменения сопротивления термистора. Вместо эталонного резистора теперь используется прецизионный резистор, его цель состоит в том, чтобы рассчитать ток, протекающий через термистор, чтобы можно было рассчитать сопротивление термистора. Поскольку напряжение возбуждения также используется в качестве опорного АЦП, это устраняет необходимость в каскаде усиления. Процессор не загружается с точки зрения контроля напряжения на термисторе, определения того, может ли уровень сигнала быть измерен электроникой, и расчета того, на какое значение усиления/тока возбуждения необходимо отрегулировать. Именно такой подход используется в этой статье.

Диапазон сопротивления термистора/возбуждение

Если номинальное сопротивление термистора и диапазон сопротивления малы, можно использовать либо напряжение, либо ток возбуждения. В этом случае ток возбуждения и коэффициент усиления могут быть фиксированными. Таким образом, схема будет такой, как показано на рис. 3. Этот метод полезен, поскольку можно контролировать ток, протекающий через датчик и эталонный резистор, что ценно в приложениях с низким энергопотреблением. Кроме того, самонагревание термистора сведено к минимуму.

Также можно использовать возбуждение по напряжению для термистора с низким номинальным сопротивлением. Тем не менее, пользователь должен убедиться, что ток через датчик не слишком велик для самого датчика или приложения в любое время.

При использовании термисторов с большим номинальным сопротивлением и большим диапазоном температур возбуждение по напряжению упрощает реализацию. Большее номинальное сопротивление обеспечивает приемлемый уровень номинального тока. Однако разработчик должен убедиться, что ток находится на приемлемом уровне во всем диапазоне температур, поддерживаемом приложением.

Важность сигма-дельта АЦП в приложениях, основанных на термисторах

Сигма-дельта АЦП предлагают множество преимуществ при разработке систем измерения термисторов. Во-первых, поскольку сигма-дельта АЦП передискретизирует аналоговый вход, внешняя фильтрация сводится к минимуму, и единственным требованием является простой RC-фильтр. Они обеспечивают гибкость в плане выбора типа фильтра и скорости передачи данных на выходе. Встроенная цифровая фильтрация может использоваться для подавления любых помех от сетевого питания в устройствах, работающих от сети. 24-битная микросхема, такая как AD7124-4/AD7124-8, имеет разрешение максимум 21,7 бит, поэтому они обеспечивают высокое разрешение.

Другие преимущества:

Широкий диапазон синфазных сигналов для аналоговых входов
Широкий диапазон синфазных сигналов для опорных входов
Возможность поддержки логометрических конфигураций

Некоторые сигма-дельта АЦП имеют высокую степень интеграции и включают в себя:

PGA
Внутренний эталон
Буферы эталонного/аналогового входа
Функции калибровки

Использование сигма-дельта АЦП значительно упрощает конструкцию термистора, а также сокращает спецификацию, стоимость системы, пространство на плате и время выхода на рынок. .

В этой статье в качестве АЦП используются AD7124-4/AD7124-8, поскольку они представляют собой прецизионные АЦП с низким уровнем шума и малым током со встроенным PGA, встроенным опорным сигналом, аналоговым входом и опорными буферами.

Конфигурация цепи термистора — логометрическая конфигурация

Независимо от того, используете ли вы ток возбуждения или напряжение возбуждения, рекомендуется использовать логометрическую конфигурацию, в которой опорное напряжение и напряжение датчика получаются от одного и того же источника возбуждения. Это означает, что любые изменения в источнике возбуждения не повлияют на точность измерения.

На рис. 5 показан постоянный ток возбуждения, питающий термистор и прецизионный резистор R _REF, при этом напряжение, генерируемое на резисторе R _REF, является эталонным напряжением для измерения термистора. Ток возбуждения не обязательно должен быть точным и может быть менее стабильным, поскольку в этой конфигурации любые ошибки в токе возбуждения будут устранены. Ток возбуждения обычно предпочтительнее возбуждения напряжением из-за его превосходного контроля над чувствительностью и лучшей помехоустойчивости, когда датчик находится в удаленной области. Этот тип метода смещения обычно используется для RTD или термисторов с низкими значениями сопротивления.

Однако для термисторов с более высокими значениями сопротивления и более высокой чувствительности уровни генерируемого сигнала будут выше при изменении температуры, поэтому используется возбуждение по напряжению. Например, термистор 10 кОм имеет сопротивление 10 кОм при 25°C. При −50°C сопротивление термистора NTC составляет 441,117 кОм. Наименьший ток возбуждения 50 мкА, обеспечиваемый AD7124-4/AD7124-8, создает напряжение 441,117 кОм × 50 мкА = 22 В, что слишком велико и находится за пределами рабочего диапазона большинства доступных АЦП, используемых в этой прикладной области. Термисторы также обычно подключаются или располагаются рядом с электроникой, поэтому преимущество тока возбуждения в помехозащищенности не требуется.

Рис. 5. Конфигурация термистора NTC с источником постоянного тока. Рис. 6. Конфигурация термистора NTC со схемой делителя напряжения.

На рис. 6 показано постоянное напряжение возбуждения, используемое для создания напряжения на термисторе NTC. Добавление последовательного чувствительного резистора в виде схемы делителя напряжения ограничит ток, протекающий через термистор при его минимальном значении сопротивления. В этой конфигурации значение чувствительного резистора R _SENSE, должно быть равно величине сопротивления термистора при базовой температуре 25°C, чтобы выходное напряжение было установлено на среднем значении опорного напряжения при номинальной температуре 25°C. Итак, опять же, если используется термистор 10 кОм с сопротивлением 10 кОм при 25°C, сопротивление R _SENSE должно быть равно 10 кОм. При изменении температуры сопротивление термистора NTC также изменяется, и доля напряжения возбуждения на термисторе также изменяется, создавая выходное напряжение, пропорциональное сопротивлению термистора NTC.

Если выбранное опорное напряжение, которое используется для питания термистора и/или R _SENSE , совпадает с опорным значением АЦП, используемым для измерения, то система настроена на логометрическое измерение (рис. 7) таким образом, что любой ошибки, связанные с источником напряжения возбуждения, будут устранены.

Рис. 7. Измерение логометрической конфигурации термистора. Рис. 8. Измерения конфигурации аналогового входа нескольких термисторов.

Обратите внимание, что измерительный резистор (возбуждение по напряжению) или эталонный резистор (возбуждение по току) должны иметь низкий начальный допуск и малый дрейф, поскольку обе переменные вносят вклад в общую точность системы.

При использовании нескольких термисторов можно использовать одно напряжение возбуждения. Однако каждый термистор должен иметь свой собственный прецизионный резистор, как показано на рис. 8. Другим вариантом является использование внешнего мультиплексора или переключателей с низким сопротивлением во включенном состоянии, что позволяет использовать один прецизионный резистор. При использовании этой конфигурации каждому термистору требуется некоторое время установления при измерении.

Резюме

Таким образом, при проектировании температурных систем на основе термисторов возникает множество вопросов: выбор датчика, возможность подключения датчика, компромиссы с точки зрения выбора компонентов, конфигурация АЦП и то, как эти различные переменные влияют на систему в целом. точность.

Узнайте больше об оптимизации и оценке термисторной системы в следующей статье: Оптимизация и оценка системы измерения температуры на основе термисторов

Источник: Analogue Devices

Термисторный датчик температуры

в следящих источниках питания |

УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ 817

Резюме: В этой статье представлено простое, интуитивно понятное руководство по термисторам с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и их основному использованию в целом и, в частности, в регуляторах электропитания. Хорошим примером применения является их использование для устранения влияния температуры на контрастность ЖК-дисплея. Показаны два простых метода линеаризации термисторов с отрицательным температурным коэффициентом, а процедуры проектирования регуляторов и примеры демонстрируют их применение. Каждый пример включает схему и сравнивает измеренное выходное напряжение в зависимости от температуры с целевым значением.

Стабилизаторы питания, по определению, предназначены для обеспечения стабильного выходного напряжения, несмотря на изменения в линии (входное напряжение), нагрузку и температуру. В то время как для большинства приложений целью является стабильный выходной сигнал, есть некоторые приложения, где выгодно обеспечить выходное напряжение, зависящее от температуры. В этой статье представлены руководство, процедура проектирования и примеры схем с использованием термисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) в источниках питания с отслеживанием температуры.

На сегодняшний день наиболее распространенным применением регулирования в зависимости от температуры являются источники смещения ЖК-дисплея, где контрастность дисплея зависит от температуры окружающей среды. Применяя зависящее от температуры напряжение смещения, температурные эффекты ЖК-дисплея могут быть автоматически устранены, чтобы поддерживать постоянную контрастность в широком диапазоне температур. Примеры в этой статье ориентированы на решение проблемы смещения ЖК-дисплеев; тем не менее, учебник и расчетные уравнения просты и могут быть легко применены в различных схемах.

Почему термистор NTC?

Термистор NTC представляет собой почти оптимальное решение для температурно-зависимого регулирования. Он недорог, легко доступен у различных поставщиков (Murata, Panasonic и т. д.) и доступен в небольших упаковках для поверхностного монтажа размером от 0402 до 1206. Кроме того, имея только базовое понимание, термистор NTC легко применить к вашей схеме.

NTC Характеристика

Как следует из названия, термистор — это просто резистор, зависящий от температуры. К сожалению, зависимость очень нелинейная (см. Рисунок 1 ) и сам по себе не был бы очень полезен для большинства приложений. К счастью, есть два простых метода линеаризации поведения термистора.

Рис. 1. Сопротивление термистора NTC сильно нелинейно зависит от температуры. Это затрудняет использование термистора без его применения в линеаризующей сети. (R _25C = 10 кОм, β = 3965 К).

Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:

где R _25C — номинальное сопротивление термистора при комнатной температуре, β (бета) — постоянная материала термистора в K, а T — фактическая температура термистора в градусах Цельсия.

Это уравнение является очень близким приближением к фактической температурной характеристике, как показано на рис. 2 . Обратите внимание на использование логарифмической шкалы для оси Y.

Рис. 2. Сопротивление термистора в зависимости от температуры практически линейно на полулогарифмическом графике. Фактическое измеренное сопротивление термистора соответствует формуле Бета с довольно высокой степенью точности. (р _25C = 10 кОм, β = 3965 К).

R _25C и β обычно публикуются в паспорте производителя. Типичные значения R _25C находятся в диапазоне от 22 Ом до 500 кОм. Типичные значения β составляют от 2500 до 5000К.

Как показано на рис. 3 , более высокие значения β обеспечивают повышенную зависимость от температуры и полезны, когда требуется более высокое разрешение в более узком диапазоне температур. И наоборот, более низкие значения β имеют менее наклонную температурную зависимость и более желательны при работе в более широком диапазоне температур.

Рис. 3. Термистор NTC характеризуется сопротивлением при комнатной температуре (R _25C ) и константой материала β (бета). Бета – это мера наклона температурной зависимости. (R _25C = 10 кОм, β в К).

Самонагрев
Термистор представляет собой резистор, и, как и любой резистор, он выделяет тепловую энергию всякий раз, когда через него проходит ток. Тепловая энергия вызывает уменьшение сопротивления термистора NTC, что затем указывает на температуру, немного превышающую температуру окружающей среды. В спецификациях производителя и примечаниях по применению обычно есть таблицы, формулы и текст, подробно описывающие это явление. Однако на них можно в значительной степени не обращать внимания, если ток через термистор поддерживается относительно низким, так что ошибка самонагрева мала по сравнению с требуемой точностью измерения, как в примерах конструкции в этой статье.

Линеаризация

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом легче всего использовать в цепи линеаризации. Есть два простых метода линеаризации: режим сопротивления и режим напряжения.

Режим сопротивления

В режиме линеаризации сопротивления обычный резистор размещается параллельно термистору NTC, что приводит к линеаризации сопротивления комбинированной цепи. Если номинал резистора выбран равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R _25C ), то область относительно линейного сопротивления будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рис. 4 ).

Рис. 4. Линеаризация режима сопротивления легко выполняется путем размещения обычного резистора параллельно термистору. Если нормальный резистор имеет то же значение, что и R _25C , то область почти линейной зависимости сопротивления от температуры будет симметрична около +25°C. (R _25C = 10 кОм, β в К).

Обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, а более высокие значения β обеспечивают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур. Эквивалентное сопротивление варьируется от примерно 90% R _25C при низких температурах (-20°C) до 50% R _25C при комнатной температуре (+25°C) до примерно 15% R _25C при горячих ( +70°С).

Режим напряжения

В режиме линеаризации по напряжению термистор NTC подключается последовательно с обычным резистором, образуя цепь делителя напряжения. Цепь делителя смещена от регулируемого источника питания или опорного напряжения, В _REF . В результате выходное напряжение линейно зависит от температуры. Если значение резистора выбрано равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R _25C ), то область линейного напряжения будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рис. 5 ).

Рис. 5. Линеаризация режима напряжения легко достигается путем включения обычного резистора последовательно с термистором и смещения получающегося резистивного делителя напряжения с источником постоянного напряжения. Если нормальный резистор имеет такое же значение, как R _25C , то область почти линейной зависимости выходного напряжения от температуры будет симметрична около +25°C. (R _25C = 10 кОм, β в К).

Опять же, обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, в то время как более высокие значения β дают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур. Выходное напряжение варьируется от почти нуля вольт при низких температурах (-20°C) до В _REF/2 при комнатной температуре (+25°C) до почти В _REF в горячем состоянии (+70°C).

Процедура проектирования

Для создания регулируемого выходного напряжения, линейно зависящего от температуры, к цепи обратной связи регулятора применяется схема линеаризованного термистора.

Режим сопротивления

Схема резистивного режима является простейшим решением для создания регулируемого выходного напряжения, зависящего от температуры, поскольку цепи обратной связи регулятора почти всегда состоят из резистивного делителя напряжения. Как видно из На рис. 6 схема линеаризованного термистора включена последовательно с одним из резисторов обратной связи. В этом случае линеаризованная схема включена последовательно с верхним резистором цепи делителя обратной связи, чтобы создать выходное напряжение с отрицательным температурным коэффициентом на Vout, как обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев. (Для создания выходного сигнала с положительным температурным коэффициентом цепь линеаризации должна быть включена последовательно с нижним резистором R2 делителя обратной связи.)

Рис. 6. Схема линеаризованного термистора в режиме сопротивления применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он заменяет часть одного из обычных резисторов обратной связи, причем эта часть зависит от требуемого температурного коэффициента на выходе регулятора.

Процедура проектирования относительно проста. Сначала найдите соответствующий ток смещения цепи обратной связи, i2, из таблицы данных регулятора. Обычно он находится в диапазоне от 10 до 100 мкА, и его точное значение может варьироваться. Затем рассчитайте значение термистора NTC как:

где T _C отрицательный температурный коэффициент Vout в %/°C. Значение i2 следует регулировать до тех пор, пока R _25C не станет доступным значением термистора NTC.

Для упрощения расчета конструкции выберите R2 и R1 как:

, где Vfb — номинальное напряжение обратной связи, указанное в паспорте регулятора.

Для более точного расчета конечное значение i2 будет немного изменено, чтобы соответствовать термистору β в желаемый T _C . Поэтому рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:

Затем рассчитайте линеаризованное сопротивление при двух температурах как:

Рассчитайте значение R2 и i2 как: вычислите значение R1 как:

Пример расчета режима сопротивления

Напряжение смещения ЖК-дисплея необходимо в системе, работающей от одноэлементной перезаряжаемой батареи Li+. Требуемое напряжение смещения Vout=20 В при комнатной температуре с T _C = -0,05%/°C. Для задачи выбран регулятор MAX1605. Приведенные выше расчетные формулы используются для расчета требуемых компонентов следующим образом:

Согласно техническому описанию, i2 должен быть больше 10 мкА при погрешности выходного сигнала менее 1%; поэтому выберите i2 примерно в пять раз больше для уменьшения ошибки:

Термистор NTC выбирается с R _25C = 20 кОм и β = 3965 К и линеаризуется с параллельным резистором 20 кОм. MAX1605 имеет номинальное напряжение обратной связи Vfb=1,25 В. В соответствии с упрощенными расчетными формулами R2 и R1 рассчитываются следующим образом:

Согласно более точному расчету конструкции сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:

Линеаризованные сопротивления при 0 °C и +50°C будут:

Затем значения для R2, i2 и R1 рассчитываются как:

В этом случае эти более точные значения существенно не отличаются от полученных с помощью упрощенных расчетов. Окончательную схему можно увидеть на рис. 7 .

Рис. 7. Термистор NTC используется с повышающим преобразователем MAX1605 для реализации примера схемы режима сопротивления, как описано в тексте.

Выходное напряжение схемы на рис. 7 имеет почти идеальную температурную зависимость, как видно на Рисунок 8 .

Рис. 8. Фактическая температурная зависимость схемы на рис. 7 очень близка к целевому температурному коэффициенту -0,05%/°C в большей части расширенного диапазона температур потребителя.

Режим напряжения

Хотя схема режима сопротивления более сложна, схема режима напряжения имеет некоторые уникальные преимущества. Во-первых, схема режима напряжения обеспечивает аналоговое напряжение, зависящее от температуры, которое можно легко преобразовать в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для предоставления информации о температуре микропроцессору системы. Кроме того, температурный коэффициент выходного напряжения регулятора можно легко настроить, изменив значение только одного резистора. Это преимущество позволяет проводить простую разработку методом проб и ошибок в лаборатории, а также может быть очень ценным для использования в производстве термисторов или ЖК-панелей с несколькими источниками.

Как показано на рис. 9 , линеаризованная схема термистора смещена опорным напряжением для создания зависящего от температуры напряжения V _TEMP . Затем V _TEMP суммируется в узел обратной связи через резистор R3, задающий коэффициент усиления температурной зависимости. Чтобы V _TEMP не нуждался в буферизации, номинальное сопротивление термистора должно быть значительно ниже R3. Как показано на рис. 9, стабилизатор имеет выходное напряжение с отрицательным температурным коэффициентом на выходе Vout, что обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев. (Чтобы создать выходной сигнал с положительным температурным коэффициентом, необходимо поменять местами R и Rt. )

Рис. 9. Схема линеаризованного термистора в режиме напряжения применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он добавляет ток i3 в узел обратной связи, так что i1 = i2 + i3. Если Vref вдвое больше Vfb, то i3 равно нулю при 25°C, R1 и R2 рассчитываются, как обычно описано в техническом описании регулятора, а температурную зависимость можно отрегулировать, просто масштабируя R3. Кроме того, Vtemp может быть получена хост-системой через аналого-цифровой преобразователь.

Хотя это и не обязательно, самая простая реализация рисунка 9 — когда Vref=2xVfb. (Для удобства многие стабилизаторы имеют Vfb=1,25 В, многие источники опорного напряжения имеют Vref=2,5 В, а многие АЦП имеют диапазон входного напряжения от 0 до 2,5 В.) Когда Vref=2xVfb, V _TEMP будет равно Vfb при +25°. C и i3 будут равны нулю. Это позволяет R1 и R2 установить номинальное выходное напряжение на +25°C независимо от R3 и термистора. Выберите R2 в соответствии с рекомендациями в паспорте регулятора. Затем вычислите R1 и i2 как:

Затем рассчитайте приблизительное значение R3 как:

где T _C отрицательный температурный коэффициент Vout в %/°C. (Этого значения R3 будет достаточно для упрощенного расчета конструкции, и его можно будет позже скорректировать экспериментально в лаборатории.) Затем, чтобы избежать необходимости в буферном усилителе между V _TEMP и R3, выберите номинальное значение термистора:

Для более точного расчета конечное значение R3 будет немного изменено, чтобы соответствовать термистору β в желаемый T _C . Для этого сначала рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:

Затем рассчитайте линеаризованное напряжение, В _TEMP, при двух температурах следующим образом: как:

Пример конструкции режима напряжения

Напряжение смещения ЖК-дисплея необходимо в системе, работающей от литий-ионной батареи. Требуемое напряжение смещения Vout=20 В при комнатной температуре с T _°С = -0,05%/°С. Для этой задачи выбран регулятор MAX629, поскольку он имеет выходное опорное напряжение, которое можно использовать для смещения цепи линеаризации термисторов. Расчетные формулы режима напряжения используются для расчета необходимых компонентов следующим образом:

Согласно техническому описанию, сопротивление R2 должно находиться в диапазоне от 10 кОм до 200 кОм, а Vfb=1,25 В; поэтому:

Приблизительное значение R3 будет:

Номинальное сопротивление термистора не должно превышать 46,9.кОм. Следовательно, термистор NTC выбирается с R _25C = 20 кОм и β = 3965 К и линеаризуется с последовательным резистором 20 кОм и смещением Vref = 2,5 В.

Согласно более точному расчету конструкции сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:

Линеаризованное напряжение при 0°C и +50°C будет:

Новое значение для R3 вычисляется следующим образом:

В этом случае более точное значение R3 существенно не отличается от значения, полученного с помощью упрощенных расчетов, и следует выбирать ближайшее стандартное значение резистора.

Пример конструкции, когда Vref ≠ 2xVfb

В приведенном выше примере схемы с режимом напряжения, если в системе еще нет источника питания Vref=2,5 В, его добавление может быть непомерно дорогим. К счастью, подойдет любое регулируемое напряжение. В этом примере используется вывод REF MAX629, а Vref’=1,25 В. По сравнению с приведенным выше примером, V _TEMP теперь будет изменяться в два раза меньший диапазон; следовательно, R3 необходимо уменьшить вдвое до R3’=475 кОм, чтобы сохранить тот же температурный коэффициент выходного напряжения, что и T _°С = -0,05%/°С. Также рекомендуется уменьшить номинал термистора и резистора линеаризации до R=R _25C =10 кОм. Кроме того, поскольку V _TEMP ниже, чем Vfb при 25°C, i3 будет ненулевым, а выходное напряжение регулятора будет немного выше желаемого на:

Чтобы устранить это, уменьшите R1 с 375 кОм до:

Окончательную схему можно увидеть на рис.

Страница не найдена — Вместе мастерим

Страница не найдена — Вместе мастерим

система измерения.

по сравнению с линейкой Behart-Behart. Уравнение

в следящих источниках питания |

Почему термистор NTC?

NTC Характеристика

Линеаризация

Режим сопротивления

Режим напряжения

Процедура проектирования

Режим сопротивления

Пример расчета режима сопротивления

Режим напряжения

Пример конструкции режима напряжения

Пример конструкции, когда Vref ≠ 2xVfb

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики