د ترمیسټر پر بنسټ د تودوخې اندازه کولو سیسټمونو اصلاح کول: یوه ننګونه

دا په دوه برخو لړۍ کې لومړۍ مقاله ده. دا مقاله به لومړی د تاریخ او ډیزاین ننګونو په اړه بحث وکړيد thermistor پر بنسټ د حرارت درجهد اندازه کولو سیسټمونه، او همدارنګه د مقاومت ترمامیتر (RTD) د تودوخې اندازه کولو سیسټمونو سره د دوی پرتله کول. دا به د دې غوښتنلیک ساحه کې د ترمیسټر انتخاب ، د تنظیم کولو سوداګرۍ بندونه ، او د سیګما ډیلټا انلاګ څخه ډیجیټل کنورټرونو (ADCs) اهمیت هم بیان کړي. دویمه مقاله به توضیح کړي چې څنګه د وروستي ترمیسټر پراساس اندازه کولو سیسټم اصلاح او ارزونه وکړي.
لکه څنګه چې د تیرې مقالې لړۍ کې تشریح شوي، د RTD د تودوخې سینسر سیسټمونو اصلاح کول، RTD یو مقاومت دی چې مقاومت یې د تودوخې سره توپیر لري. ترمیسټان د RTDs سره ورته کار کوي. د RTDs برعکس، کوم چې یوازې د مثبت تودوخې ضمیمه لري، یو ترمیسټر کولی شي د تودوخې مثبت یا منفي ضمیمه ولري. د منفي تودوخې کوفیینټ (NTC) ترمیسټر د تودوخې په لوړیدو سره خپل مقاومت کموي، پداسې حال کې چې د تودوخې مثبت کوفیینټ (PTC) ترمیسټر د تودوخې په لوړیدو سره خپل مقاومت زیاتوي. په انځر. 1 د عادي NTC او PTC ترمیسټرونو غبرګون ځانګړتیاوې ښیې او د RTD منحنی سره پرتله کوي.
د تودوخې د حد په شرایطو کې، د RTD وکر تقریبا خطي دی، او سینسر د تودوخې د غیر خطي (قطعي) طبیعت له امله د ترمیسټر (عموما -200 ° C څخه + 850 ° C) په پرتله خورا پراخه تودوخه پوښي. RTDs معمولا په ښه پیژندل شوي معیاري منحني کې چمتو کیږي، پداسې حال کې چې د ترمیسټر منحنی د تولید کونکي لخوا توپیر لري. موږ به د دې مقالې د ترمیسټر انتخاب لارښود برخه کې په تفصیل سره بحث وکړو.
ترمیسټرونه د مرکب موادو څخه جوړ شوي دي، معمولا سیرامیک، پولیمر، یا سیمی کنډکټرونه (عموما فلزي اکسایډونه) او خالص فلزات (پلاتین، نکل، یا مسو). ترمیسټان کولی شي د تودوخې بدلونونه د RTDs په پرتله ګړندي کشف کړي ، ګړندي فیډبیک چمتو کوي. له همدې امله، ترمیسټرونه عموما د سینسرونو لخوا په غوښتنلیکونو کې کارول کیږي چې ټیټ لګښت، کوچنۍ اندازې، چټک غبرګون، لوړ حساسیت، او د تودوخې محدود حد ته اړتیا لري، لکه د برقیاتو کنټرول، د کور او ودانیو کنټرول، ساینسي لابراتوارونه، یا په سوداګریزو کې د ترموکوپلونو لپاره د سرد جنکشن خساره. یا صنعتي غوښتنلیکونه. موخې. غوښتنلیکونه.
په ډیری حاالتو کې، د NTC ترمیسترونه د تودوخې دقیق اندازه کولو لپاره کارول کیږي، نه د PTC ترمیستر. ځینې ​​​​PTC ترمیسټرونه شتون لري چې د اضافي محافظت سرکیټونو کې یا د خوندیتوب غوښتنلیکونو لپاره د بیا میشتیدونکي فیوز په توګه کارول کیدی شي. د PTC ترمیسټر مقاومت - تودوخې وکر د سویچ پوائنټ (یا کیوري نقطې) ته له رسیدو دمخه د NTC یوه ډیره کوچنۍ سیمه ښیي ، چې پورته یې مقاومت د څو درجو سانتي ګراد رینج کې د شدت د څو امرونو لخوا په چټکۍ سره لوړیږي. د اوسني شرایطو لاندې ، د PTC ترمیسټر به قوي ځان تودوخه رامینځته کړي کله چې د سویچ کولو تودوخې څخه ډیر شي ، او د هغې مقاومت به په چټکۍ سره لوړ شي ، کوم چې به سیسټم ته د ننوت اوسني کم کړي ، پدې توګه به د زیان مخه ونیسي. د PTC ترمیسټرونو د بدلولو نقطه معمولا د 60 ° C او 120 ° C ترمینځ وي او په پراخه غوښتنلیکونو کې د تودوخې اندازه کولو کنټرول لپاره مناسب ندي. دا مقاله د NTC ترمیسټرونو باندې تمرکز کوي، کوم چې کولی شي په عمومي ډول د -80 ° C څخه تر +150 ° C پورې د تودوخې اندازه یا څارنه وکړي. د NTC ترمیسترونه د مقاومت درجه لري چې د څو ohms څخه تر 10 MΩ پورې په 25 ° C کې. لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. 1، د ترمامیترونو لپاره په هر درجې سیلسیس کې مقاومت کې بدلون د مقاومت ترمامیترونو په پرتله ډیر څرګند دی. د ترمیسټرونو په پرتله، د ترمیسټر لوړ حساسیت او لوړ مقاومت ارزښت د دې ان پټ سرکټري ساده کوي، ځکه چې ترمیسټر د لیډ مقاومت لپاره د جبران کولو لپاره کوم ځانګړي تار یا 4 تار ته اړتیا نلري. د ترمیسټر ډیزاین یوازې یو ساده 2 تار ترتیب کاروي.
د لوړ دقیق ترمیسټر پر بنسټ د تودوخې اندازه کول دقیق سیګنال پروسس کولو ته اړتیا لري، انلاګ څخه ډیجیټل تبادله، خطي کول، او خساره، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. 2.
که څه هم د سیګنال سلسله ممکن ساده ښکاري ، ډیری پیچلتیاوې شتون لري چې د ټول مور بورډ اندازه ، لګښت او فعالیت اغیزه کوي. د ADI دقیق ADC پورټ فولیو کې ډیری مدغم شوي حلونه شامل دي لکه AD7124-4/AD7124-8، کوم چې د تودوخې سیسټم ډیزاین لپاره یو شمیر ګټې وړاندې کوي ځکه چې ډیری ودانۍ بلاکونه د غوښتنلیک لپاره اړین دي. په هرصورت، د تودوخې پر بنسټ د تودوخې اندازه کولو حلونو ډیزاین کولو او اصلاح کولو کې مختلف ننګونې شتون لري.
دا مقاله د دې هرې مسلې په اړه بحث کوي او د حل کولو او د داسې سیسټمونو لپاره د ډیزاین پروسې نور ساده کولو لپاره وړاندیزونه وړاندې کوي.
په پراخه کچه شتون لريد NTC ترمیسټرونهنن ورځ په بازار کې، نو ستاسو د غوښتنلیک لپاره د سم ترمیسټر غوره کول یو ستونزمن کار کیدی شي. په یاد ولرئ چې ترمیسټرونه د دوی د نومول شوي ارزښت له مخې لیست شوي ، کوم چې د 25 درجې C کې د دوی نومیالی مقاومت دی. له همدې امله، د 10 kΩ ترمیستر په 25 ° C کې د 10 kΩ نومی مقاومت لري. Thermistors نومي یا بنسټیز مقاومت ارزښتونه لري چې د څو ohms څخه تر 10 MΩ پورې دي. د ټیټ مقاومت درجه لرونکي ترمیسټرونه (د 10 kΩ یا لږ مقاومت) معمولا د ټیټ تودوخې سلسلې ملاتړ کوي لکه -50 ° C څخه +70 ° C. د لوړ مقاومت درجه لرونکي ترمیسټر کولی شي تر 300 درجو پورې د تودوخې مقاومت وکړي.
د ترمیسټر عنصر د فلزي اکسایډ څخه جوړ شوی دی. ترمیسټرونه په بال، ریډیل او SMD شکلونو کې شتون لري. Thermistor موتي د اضافي محافظت لپاره د epoxy پوښل شوي یا شیشې پوښل شوي دي. د Epoxy لیپت بال ترمیسټرونه ، ریډیل او سطحي ترمیسټرونه تر 150 درجو پورې د تودوخې لپاره مناسب دي. د شیشې مالا ترمیسټرونه د لوړې تودوخې اندازه کولو لپاره مناسب دي. د کوټینګ / بسته بندي ټول ډولونه هم د زنګ په وړاندې ساتي. ځینې ​​​​ترمیسټان به په سخت چاپیریال کې د اضافي محافظت لپاره اضافي کورونه هم ولري. د بیډ ترمیسټرونه د ریډیل/SMD ترمیسټرونو په پرتله ګړندي غبرګون وخت لري. په هرصورت، دوی دومره دوامدار ندي. له همدې امله د کارول شوي ترمیسټر ډول د پای غوښتنلیک او چاپیریال پورې اړه لري چیرې چې ترمیسټر موقعیت لري. د ترمیسټر اوږد مهاله ثبات د هغې په موادو، بسته بندۍ او ډیزاین پورې اړه لري. د مثال په توګه، د epoxy-coated NTC ترمیسټر کولی شي په کال کې 0.2 ° C بدل کړي، پداسې حال کې چې مهر شوي ترمیسټر یوازې په کال کې 0.02 ° C بدلوي.
ترمیسټرونه په مختلف دقت کې راځي. معیاري ترمیسټرونه معمولا د 0.5 ° C څخه تر 1.5 ° C پورې دقت لري. د ترمیسټر مقاومت درجه او بیټا ارزښت (د 25 ° C څخه تر 50 ° C / 85 ° C تناسب) یو زغم لري. په یاد ولرئ چې د ترمیسټر بیټا ارزښت د تولید کونکي لخوا توپیر لري. د مثال په توګه، د مختلف تولید کونکو څخه 10 kΩ NTC ترمیسټر به مختلف بیټا ارزښتونه ولري. د نورو دقیقو سیسټمونو لپاره، ترمیسټرونه لکه د Omega™ 44xxx لړۍ کارول کیدی شي. دوی د 0.1°C یا 0.2°C د تودوخې درجه د 0°C څخه تر 70°C پورې دقت لري. له همدې امله، د تودوخې سلسله چې اندازه کیدی شي او د تودوخې په حد کې اړین دقت دا ټاکي چې آیا ترمیسټر د دې غوښتنلیک لپاره مناسب دي. مهرباني وکړئ په یاد ولرئ چې د اومیګا 44xxx لړۍ دقت لوړ وي ، هومره لوړ لګښت.
د درجې سیلسیس ته د مقاومت بدلولو لپاره، د بیټا ارزښت معمولا کارول کیږي. د بیټا ارزښت د تودوخې دوه ټکي او د تودوخې په هره نقطه کې ورته مقاومت په پوهیدو سره ټاکل کیږي.
RT1 = د تودوخې مقاومت 1 RT2 = د تودوخې مقاومت 2 T1 = تودوخه 1 (K) T2 = تودوخه 2 (K)
کارونکي د بیټا ارزښت کاروي چې په پروژه کې کارول شوي د تودوخې حد ته نږدې وي. ډیری ترمیسټر ډیټاشیټ د بیټا ارزښت لیست کوي د 25 ° C کې د مقاومت زغم او د بیټا ارزښت لپاره زغم.
د لوړ دقیق ترمیسټرونو او لوړ دقیق پای ته رسیدو حلونه لکه د اومیګا 44xxx لړۍ د سټین هارټ - هارټ معادلې کاروي ترڅو مقاومت درجې سیلسیس ته واړوي. مساوات 2 د سینسر جوړونکي لخوا چمتو شوي درې ثابتو A، B، او C ته اړتیا لري. ځکه چې د معادلې کوفیفینټ د درې تودوخې نقطو په کارولو سره رامینځته کیږي ، پایله شوې مساوات د خطي کولو (معمولا 0.02 ° C) لخوا معرفي شوې خطا کموي.
A، B او C د تودوخې د دریو سیټونو څخه اخیستل شوي ثابت دي. R = د حرارتي مقاومت په ohms T = د حرارت درجه په K درجو کې
په انځر. 3 د سینسر اوسنی جوش ښیي. د ډرایو جریان په ترمیسټر کې پلي کیږي او ورته کرنټ په دقیق مقاومت کونکي باندې پلي کیږي؛ دقیق مقاومت د اندازه کولو لپاره د حوالې په توګه کارول کیږي. د حوالې مقاومت ارزښت باید د ترمیسټر مقاومت لوړ ارزښت څخه ډیر یا مساوي وي (په سیسټم کې د ټیټ تودوخې اندازه کولو پورې اړه لري).
کله چې د جوش اوسني غوره کول ، د ترمیسټر اعظمي مقاومت باید بیا په پام کې ونیول شي. دا ډاډ ورکوي چې ولتاژ په سینسر کې او د حوالې ریزورټر تل په هغه کچه کې وي چې برقیانو ته د منلو وړ وي. د ساحې اوسنۍ سرچینه ځینې سر خونې یا د محصول سمون ته اړتیا لري. که چیرې ترمیسټر په ټیټه اندازه د اندازه کولو وړ تودوخې کې لوړ مقاومت ولري ، نو دا به د ډرایو خورا ټیټ جریان لامل شي. له همدې امله، په لوړه تودوخه کې د ترمیسټر په اوږدو کې تولید شوي ولتاژ کوچنی دی. د برنامه وړ لاسته راوړنې مرحلې د دې ټیټې کچې سیګنالونو اندازه کولو مطلوب کولو لپاره کارول کیدی شي. په هرصورت ، لاسته راوړنه باید په متحرک ډول برنامه شي ځکه چې د ترمیسټر سیګنال کچه د تودوخې سره خورا توپیر لري.
بله لاره دا ده چې ګټه وټاکئ مګر د متحرک ډرایو اوسنی وکاروئ. نو ځکه، لکه څنګه چې د ترمیسټر څخه د سیګنال کچه بدلیږي، د ډرایو اوسنی ارزښت په متحرک ډول بدلیږي ترڅو ولتاژ د ترمیسټر په اوږدو کې رامینځته شوی د بریښنایی وسیلې په ټاکل شوي ان پټ رینج کې وي. کاروونکی باید ډاډ ترلاسه کړي چې د حوالې مقاومت په اوږدو کې رامینځته شوی ولتاژ هم د بریښنایی توکو لپاره د منلو وړ کچې کې دی. دواړه اختیارونه د لوړې کچې کنټرول ته اړتیا لري ، د ترمیسټر په اوږدو کې د ولټاژ دوامداره نظارت ته اړتیا لري ترڅو بریښنایی سیګنال اندازه کړي. ایا یو اسانه اختیار شتون لري؟ د ولتاژ هڅونې ته پام وکړئ.
کله چې DC ولتاژ په ترمیسټر کې پلي کیږي ، د ترمیسټر له لارې جریان په اوتومات ډول اندازه کیږي ځکه چې د ترمیسټر مقاومت بدلیږي. اوس، د ریفرنس ریزیسټور پر ځای د دقیق اندازه کولو مقاومت په کارولو سره، د دې هدف دا دی چې د ترمیسټر له لارې جریان محاسبه کړي، پدې توګه د ترمیستر مقاومت محاسبه کولو ته اجازه ورکوي. څرنګه چې د ډرایو ولتاژ د ADC حواله سیګنال په توګه هم کارول کیږي، د لاسته راوړنې مرحلې ته اړتیا نشته. پروسیسر د ترمیسټر ولټاژ نظارت کولو دنده نلري ، دا معلومه کړي چې ایا د سیګنال کچه د برقیاتو لخوا اندازه کیدی شي ، او محاسبه کوي چې کوم ډرایو لاسته راوړنه / اوسني ارزښت تنظیم کولو ته اړتیا لري. دا هغه میتود دی چې پدې مقاله کې کارول کیږي.
که چیرې ترمیسټر د مقاومت کچه ​​​​کوچنۍ او د مقاومت رینج ولري، ولتاژ یا اوسني جوش کارول کیدی شي. په دې حالت کې، د ډرایو اوسنی او ګټه ثابت کیدی شي. په دې توګه، سرکیټ به لکه څنګه چې په 3 شکل کې ښودل شوي. دا طریقه مناسبه ده چې دا د سینسر او ریفرنس ریزیسټور له لارې د اوسني کنټرول امکان لري، کوم چې د ټیټ بریښنا غوښتنلیکونو کې ارزښت لري. سربیره پردې ، د ترمیسټر پخپله تودوخه کمه شوې.
د ولتاژ جوش هم د ټیټ مقاومت درجې سره د ترمیسټرونو لپاره کارول کیدی شي. په هرصورت، کاروونکي باید تل ډاډ ترلاسه کړي چې د سینسر له لارې اوسنی د سینسر یا غوښتنلیک لپاره خورا لوړ نه دی.
د ولتاژ هڅونه پلي کول اسانه کوي کله چې د تودوخې لوی مقاومت درجه او د تودوخې پراخه لړۍ سره ترمیسټر کاروي. لوی نومیالی مقاومت د ټاکل شوي اوسني د منلو وړ کچه چمتو کوي. په هرصورت، ډیزاینرانو ته اړتیا لري چې ډاډ ترلاسه کړي چې اوسنی د تودوخې ټول حد کې د منلو وړ کچې کې دی چې د غوښتنلیک لخوا ملاتړ کیږي.
د سیګما ډیلټا ADCs ډیری ګټې وړاندیز کوي کله چې د تودوخې اندازه کولو سیسټم ډیزاین کوي. لومړی، ځکه چې د سیګما ډیلټا ADC د انلاګ ان پټ بیا نمونه کوي، بهرنی فلټرینګ لږترلږه ساتل کیږي او یوازینۍ اړتیا یو ساده RC فلټر دی. دوی د فلټر ډول او د محصول باډ نرخ کې انعطاف چمتو کوي. جوړ شوی ډیجیټل فلټرینګ د مین پاور شوي وسیلو کې د هر ډول مداخلې د مخنیوي لپاره کارول کیدی شي. 24-bit وسایل لکه AD7124-4/AD7124-8 تر 21.7 بټونو پورې بشپړ ریزولوشن لري، نو دوی لوړ ریزولوشن وړاندې کوي.
د سیګما ډیلټا ADC کارول د ترمیسټر ډیزاین خورا ساده کوي پداسې حال کې چې توضیحات ، سیسټم لګښت ، د بورډ ځای ، او بازار ته وخت کموي.
دا مقاله AD7124-4 / AD7124-8 د ADC په توګه کاروي ځکه چې دا ټیټ شور، ټیټ اوسني، دقیق ADCs د جوړ شوي PGA، جوړ شوي حواله، انلاګ ان پټ، او د حوالې بفر سره دي.
پرته لدې چې تاسو د ډرایو اوسني یا د ډرایو ولتاژ کاروئ ، د تناسب اندازه کولو ترتیب وړاندیز کیږي چې په کې د حوالې ولټاژ او سینسر ولټاژ د ورته ډرایو سرچینې څخه راځي. دا پدې مانا ده چې د جوش سرچینې کې کوم بدلون به د اندازه کولو په دقت اغیزه ونکړي.
په انځر. 5 د ترمیسټر او دقیق مقاومت RREF لپاره دوامداره ډرایو اوسنی ښیي ، د RREF په اوږدو کې رامینځته شوی ولتاژ د ترمیسټر اندازه کولو لپاره ریفرنس ولټاژ دی.
د فیلډ کرنټ ته اړتیا نشته چې دقیق وي او ممکن لږ باثباته وي ځکه چې د ساحې اوسني کې کومې تېروتنې به پدې ترتیب کې له مینځه ویسي. په عموم کې، اوسنی جوش د ولتاژ په پرتله د غوره حساسیت کنټرول او غوره شور معافیت له امله غوره کیږي کله چې سینسر په لیرې ځایونو کې موقعیت لري. دا ډول تعصب میتود معمولا د RTDs یا ترمیسټرونو لپاره د ټیټ مقاومت ارزښتونو سره کارول کیږي. په هرصورت، د لوړ مقاومت ارزښت او لوړ حساسیت سره د ترمیسټر لپاره، د تودوخې د هر بدلون لخوا رامینځته شوي سیګنال کچه به لویه وي، نو د ولتاژ حوصلې کارول کیږي. د مثال په توګه، د 10 kΩ ترمیسټر په 25 ° C کې د 10 kΩ مقاومت لري. په -50 ° C کې، د NTC ترمیسټر مقاومت 441.117 kΩ دی. د AD7124-4/AD7124-8 لخوا چمتو شوي د 50 µA لږترلږه ډرایو اوسنی 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V تولیدوي ، کوم چې خورا لوړ دی او د دې غوښتنلیک ساحه کې کارول شوي ډیری موجود ADCs عملیاتي حد څخه بهر دي. ترمیسټرونه هم معمولا د بریښنایی توکو سره وصل یا موقعیت لري ، نو د اوسني چلولو لپاره معافیت ته اړتیا نشته.
په سلسله کې د ولتاژ ویشونکي سرکټ په توګه د احساس مقاومت اضافه کول به د ترمیسټر له لارې د هغې لږترلږه مقاومت ارزښت ته محدود کړي. په دې ترتیب کې، د سینس ریزیسټور RSENSE ارزښت باید د 25 ° C د حوالې تودوخې کې د تودوخې مقاومت ارزښت سره مساوي وي، نو د تولید ولتاژ به د ریفرنس ولتاژ د منځنۍ نقطې سره د هغې د نومونې تودوخې سره مساوي وي. 25 ° CC په ورته ډول، که چیرې یو 10 kΩ ترمیسټر د 10 kΩ مقاومت سره په 25 ° C کې کارول کیږي، RSENSE باید 10 kΩ وي. لکه څنګه چې د تودوخې بدلون راځي، د NTC ترمیسټر مقاومت هم بدلیږي، او د ترمیستر په اوږدو کې د ډرایو ولتاژ تناسب هم بدلیږي، په پایله کې د تولید ولتاژ د NTC ترمیسټر مقاومت سره متناسب دی.
که چیرې د ټاکل شوي ولتاژ حواله چې د ترمیسټر او/یا RSENSE بریښنا کولو لپاره کارول کیږي د اندازه کولو لپاره کارول شوي ADC حوالې ولټاژ سره سمون لري ، سیسټم د تناسب اندازه کولو (7 شکل) ته ټاکل شوی ترڅو د حوصلې اړوند غلط ولتاژ سرچینه د لرې کولو لپاره متعصب وي.
په یاد ولرئ چې یا د احساس مقاومت (ولتاژ چلول) یا د ریفرنس ریزیسټ (اوسني چلول) باید لږ ابتدايي زغم او ټیټ جریان ولري، ځکه چې دواړه تغیرات کولی شي د ټول سیسټم په درستیت اغیزه وکړي.
کله چې د ډیری ترمیسټرونو کارول ، یو د جوش ولټاژ کارول کیدی شي. په هرصورت، هر ترمیسټر باید خپل دقیق احساس مقاومت ولري، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. 8. بله لاره دا ده چې په آن حالت کې د بهرني ملټي پلیکسر یا ټیټ مقاومت سویچ څخه کار واخلئ، کوم چې د یو دقیق احساس مقاومت شریکولو ته اجازه ورکوي. د دې ترتیب سره، هر ترمیسټر د اندازه کولو په وخت کې یو څه تنظیم کولو وخت ته اړتیا لري.
په لنډیز کې، کله چې د تودوخې په اساس د تودوخې اندازه کولو سیسټم ډیزاین کول، ډیری پوښتنې شتون لري چې باید په پام کې ونیول شي: د سینسر انتخاب، د سینسر تارونه، د اجزاو انتخاب تجارت، د ADC ترتیب، او دا چې دا مختلف تغیرات څنګه د سیسټم عمومي دقت اغیزه کوي. په دې لړۍ کې راتلونکی مقاله تشریح کوي چې څنګه ستاسو د سیسټم ډیزاین او د سیسټم ټولې غلطۍ بودیجه غوره کړئ ترڅو ستاسو هدف فعالیت ترلاسه کړي.