Eleyi jẹ akọkọ article ni a meji-apakan jara.Nkan yii yoo kọkọ jiroro lori itan-akọọlẹ ati awọn italaya apẹrẹ tithermistor-orisun otutuawọn ọna wiwọn, bakanna bi lafiwe wọn pẹlu awọn ọna wiwọn iwọn otutu resistance (RTD).Yoo tun ṣe apejuwe yiyan ti thermistor, awọn iṣowo atunto, ati pataki ti sigma-delta analog-to-digital converters (ADCs) ni agbegbe ohun elo yii.Nkan keji yoo ṣe alaye bi o ṣe le mu ki o ṣe iṣiro eto wiwọn orisun-thermistor ikẹhin.
Gẹgẹbi a ti ṣalaye ninu jara nkan ti tẹlẹ, Nmu Awọn ọna sensọ iwọn otutu RTD dara julọ, RTD jẹ alatako ti resistance rẹ yatọ pẹlu iwọn otutu.Thermistors ṣiṣẹ bakanna si awọn RTDs.Ko dabi awọn RTDs, eyiti o ni iye iwọn otutu rere nikan, thermistor le ni iye iwọn otutu rere tabi odi.Olusọdipalẹ otutu odi (NTC) thermistors dinku resistance wọn bi iwọn otutu ti n dide, lakoko ti awọn iwọn otutu ti o dara (PTC) thermistors mu resistance wọn pọ si bi iwọn otutu ti n dide.Lori ọpọtọ.1 ṣe afihan awọn abuda idahun ti aṣoju NTC ati PTC thermistors ati ṣe afiwe wọn si awọn igun RTD.
Ni awọn ofin ti iwọn otutu, ọna ti RTD ti fẹrẹẹ laini, ati sensọ naa bo iwọn otutu ti o gbooro pupọ ju awọn thermistors (ni deede -200°C si +850°C) nitori aisi-ila (alaye) iseda ti thermistor.Awọn RTD ni a maa n pese ni awọn igbọnwọ idiwọn ti a mọ daradara, lakoko ti awọn iha thermistor yatọ nipasẹ olupese.A yoo jiroro eyi ni awọn alaye ni apakan itọsọna yiyan thermistor ti nkan yii.
Thermistors ti wa ni ṣe lati apapo ohun elo, maa seramiki, polima, tabi semikondokito (maa irin oxides) ati funfun awọn irin (Platnomu, nickel, tabi Ejò).Thermistors le ri awọn iyipada iwọn otutu yiyara ju awọn RTDs, pese awọn esi yiyara.Nitorinaa, awọn olutọpa jẹ lilo nigbagbogbo nipasẹ awọn sensọ ni awọn ohun elo ti o nilo idiyele kekere, iwọn kekere, idahun yiyara, ifamọ giga, ati iwọn otutu to lopin, gẹgẹbi iṣakoso ẹrọ itanna, ile ati iṣakoso ile, awọn ile-iṣẹ imọ-jinlẹ, tabi isanpada isunmọ tutu fun awọn thermocouples ni iṣowo tabi ise ohun elo.ìdí.Awọn ohun elo.
Ni ọpọlọpọ awọn igba miiran, a lo awọn oniwosan NTC fun wiwọn iwọn otutu deede, kii ṣe awọn thermistors PTC.Diẹ ninu awọn thermistors PTC wa ti o le ṣee lo ni awọn iyika aabo lọwọlọwọ tabi bi awọn fiusi atunto fun awọn ohun elo aabo.Iwọn iwọn otutu resistance ti PTC thermistor fihan agbegbe NTC ti o kere pupọ ṣaaju ki o to de aaye iyipada (tabi aaye Curie), loke eyiti resistance naa dide ni didasilẹ nipasẹ ọpọlọpọ awọn aṣẹ ti titobi ni iwọn awọn iwọn Celsius pupọ.Labẹ awọn ipo ti o pọju, PTC thermistor yoo ṣe ina alapapo ti ara ẹni ti o lagbara nigbati iwọn otutu iyipada ba kọja, ati pe resistance rẹ yoo dide ni didasilẹ, eyiti yoo dinku titẹ lọwọlọwọ si eto, nitorinaa idilọwọ ibajẹ.Ojutu iyipada ti awọn iwọn otutu PTC jẹ deede laarin 60°C ati 120°C ati pe ko dara fun ṣiṣakoso awọn wiwọn iwọn otutu ni ọpọlọpọ awọn ohun elo.Nkan yii dojukọ awọn oniwosan NTC, eyiti o le ṣe iwọn deede tabi ṣe atẹle awọn iwọn otutu ti o wa lati -80°C si +150°C.NTC thermistors ni awọn igbelewọn resistance ti o wa lati ohms diẹ si 10 MΩ ni 25°C.Bi o han ni ọpọtọ.1, iyipada ninu resistance fun iwọn Celsius fun awọn thermistors jẹ oyè diẹ sii ju fun awọn iwọn otutu resistance.Akawe si thermistors, awọn thermistor ká ga ifamọ ati ki o ga resistance iye simplify awọn oniwe-iwọwọle circuitry, niwon thermistors ko beere eyikeyi pataki onirin iṣeto ni, gẹgẹ bi awọn 3-waya tabi 4-waya, lati isanpada fun asiwaju resistance.Apẹrẹ thermistor nlo iṣeto waya 2 ti o rọrun nikan.
Iwọn iwọn otutu ti o da lori iwọn otutu ti o ga julọ nilo sisẹ ami ifihan kongẹ, iyipada afọwọṣe-si-nọmba oni-nọmba, laini, ati isanpada, bi a ṣe han ni ọpọtọ.2.
Botilẹjẹpe pq ifihan le dabi rọrun, ọpọlọpọ awọn idiju wa ti o ni ipa iwọn, idiyele, ati iṣẹ ti gbogbo modaboudu.ADC portfolio ti konge ADI pẹlu ọpọlọpọ awọn solusan iṣọpọ, gẹgẹ bi AD7124-4/AD7124-8, eyiti o pese nọmba awọn anfani fun apẹrẹ eto igbona bi pupọ julọ awọn bulọọki ile ti o nilo fun ohun elo kan ti a ṣe sinu.Bibẹẹkọ, awọn italaya lọpọlọpọ lo wa ni ṣiṣe apẹrẹ ati iṣapeye awọn solusan wiwọn iwọn otutu ti o da lori iwọn otutu.
Nkan yii n jiroro lori ọkọọkan awọn ọran wọnyi ati pese awọn iṣeduro fun lohun wọn ati siwaju simplify ilana apẹrẹ fun iru awọn ọna ṣiṣe.
Nibẹ ni o wa kan jakejado orisirisi tiNTC thermistorslori ọja loni, nitorinaa yiyan thermistor ti o tọ fun ohun elo rẹ le jẹ iṣẹ ti o lagbara.Ṣe akiyesi pe awọn thermistors ti wa ni atokọ nipasẹ iye ipin wọn, eyiti o jẹ resistance orukọ wọn ni 25°C.Nitoribẹẹ, 10 kΩ thermistor kan ni idawọle orukọ ti 10 kΩ ni 25°C.Thermistors ni ipin tabi awọn iye resistance ipilẹ ti o wa lati ohms diẹ si 10 MΩ.Thermistors pẹlu kekere resistance awọn iwontun-wonsi (iduroṣinṣin ti 10 kΩ tabi kere si) ni igbagbogbo ṣe atilẹyin awọn iwọn otutu kekere, gẹgẹbi -50°C si +70°C.Thermistors pẹlu ti o ga resistance-wonsi le withstand awọn iwọn otutu to 300°C.
Awọn thermistor ano ti wa ni ṣe ti irin oxide.Thermistors wa ni bọọlu, radial ati awọn apẹrẹ SMD.Thermistor ilẹkẹ ti wa ni iposii ti a bo tabi gilasi encapsulated fun afikun Idaabobo.Awọn igbona rogodo ti a bo iposii, radial ati awọn igbona dada dara fun awọn iwọn otutu to 150°C.Awọn igbona ileke gilasi dara fun wiwọn awọn iwọn otutu giga.Gbogbo awọn iru awọn aṣọ wiwu / apoti tun daabobo lodi si ipata.Diẹ ninu awọn thermistors yoo tun ni awọn ile afikun fun aabo ti a ṣafikun ni awọn agbegbe lile.Ilẹkẹ thermistors ni a yiyara esi ju radial/SMD thermistors.Sibẹsibẹ, wọn kii ṣe bi ti o tọ.Nitorinaa, iru thermistor ti a lo da lori ohun elo ipari ati agbegbe ninu eyiti thermistor wa.Iduroṣinṣin igba pipẹ ti thermistor da lori ohun elo rẹ, apoti, ati apẹrẹ.Fun apẹẹrẹ, igbona NTC ti a bo iposii le yipada 0.2°C fun ọdun kan, lakoko ti iwọn otutu ti o ni edidi nikan yipada 0.02°C fun ọdun kan.
Thermistors wa ni orisirisi awọn išedede.Awọn iwọn otutu deede ni deede ni deede ti 0.5°C si 1.5°C.Iwọn resistance thermistor ati iye beta (ipin 25°C si 50°C/85°C) ni ifarada.Ṣe akiyesi pe iye beta ti thermistor yatọ nipasẹ olupese.Fun apẹẹrẹ, 10 kΩ NTC thermistors lati oriṣiriṣi awọn aṣelọpọ yoo ni awọn iye beta oriṣiriṣi.Fun awọn ọna ṣiṣe deede diẹ sii, awọn iwọn otutu bii Omega™ 44xxx jara le ṣee lo.Wọn ni deede 0.1°C tabi 0.2°C lori iwọn otutu ti 0°C si 70°C.Nitorinaa, iwọn awọn iwọn otutu ti o le ṣe iwọn ati deede ti o nilo lori iwọn iwọn otutu yẹn pinnu boya awọn iwọn otutu ba dara fun ohun elo yii.Jọwọ ṣe akiyesi pe deede deede ti jara Omega 44xxx, idiyele ti o ga julọ.
Lati se iyipada resistance si awọn iwọn Celsius, iye beta ni a maa n lo.Iye beta jẹ ipinnu nipasẹ mimọ awọn aaye iwọn otutu meji ati resistance ti o baamu ni aaye iwọn otutu kọọkan.
RT1 = Atako iwọn otutu 1 RT2 = Idaabobo iwọn otutu 2 T1 = Iwọn otutu 1 (K) T2 = Iwọn otutu 2 (K)
Olumulo naa nlo iye beta ti o sunmọ iwọn otutu ti a lo ninu iṣẹ akanṣe naa.Pupọ julọ awọn iwe data thermistor ṣe atokọ iye beta kan pẹlu ifarada resistance ni 25°C ati ifarada fun iye beta.
Awọn iwọn otutu ti o ga julọ ati awọn ojutu ifopinsi giga bi Omega 44xxx jara lo idogba Steinhart-Hart lati yi iyipada resistance si awọn iwọn Celsius.Idogba 2 nilo awọn alakan mẹta A, B, ati C, ti a pese lẹẹkansi nipasẹ olupese sensọ.Nitoripe awọn onisọdipupo idogba jẹ ipilẹṣẹ nipa lilo awọn aaye iwọn otutu mẹta, idogba abajade dinku aṣiṣe ti a ṣafihan nipasẹ laini (ni deede 0.02 °C).
A, B ati C jẹ awọn ibakan ti o wa lati awọn aaye iwọn otutu mẹta.R = resistance thermistor ni ohms T = iwọn otutu ni awọn iwọn K
Lori ọpọtọ.3 fihan igbadun lọwọlọwọ ti sensọ.Wakọ lọwọlọwọ ti lo si thermistor ati lọwọlọwọ kanna ni a lo si resistor konge;a konge resistor ti wa ni lo bi itọkasi fun wiwọn.Awọn iye ti awọn resistor itọkasi gbọdọ jẹ tobi ju tabi dogba si awọn ga iye ti awọn thermistor resistance (da lori awọn ni asuwon ti iwọn otutu won ninu awọn eto).
Nigbati o ba yan lọwọlọwọ excitation, o pọju resistance ti thermistor gbọdọ lẹẹkansi wa ni ya sinu iroyin.Eyi ṣe idaniloju pe foliteji kọja sensọ ati resistor itọkasi nigbagbogbo wa ni ipele itẹwọgba si ẹrọ itanna.Orisun lọwọlọwọ aaye nilo diẹ ninu yara ori tabi ibaamu iṣelọpọ.Ti o ba ti thermistor ni a ga resistance ni asuwon ti idiwon otutu, yi yoo ja si ni a gidigidi kekere wakọ lọwọlọwọ.Nitorinaa, foliteji ti ipilẹṣẹ kọja thermistor ni iwọn otutu giga jẹ kekere.Awọn ipele ere siseto le ṣee lo lati mu iwọn wiwọn ti awọn ifihan agbara ipele kekere wọnyi pọ si.Bibẹẹkọ, ere naa gbọdọ jẹ siseto ni agbara nitori ipele ifihan lati thermistor yatọ pupọ pẹlu iwọn otutu.
Aṣayan miiran ni lati ṣeto ere ṣugbọn lo lọwọlọwọ awakọ agbara.Nitorinaa, bi ipele ifihan agbara lati thermistor ṣe yipada, iye awakọ lọwọlọwọ yipada ni agbara ki foliteji ti o dagbasoke kọja thermistor wa laarin iwọn titẹ sii ti ẹrọ itanna.Olumulo gbọdọ rii daju pe foliteji ti o dagbasoke kọja olutọpa itọkasi tun wa ni ipele itẹwọgba si ẹrọ itanna.Awọn aṣayan mejeeji nilo iṣakoso ipele giga, ibojuwo igbagbogbo ti foliteji kọja thermistor ki ẹrọ itanna le wiwọn ifihan agbara naa.Ṣe aṣayan ti o rọrun wa?Ro foliteji simi.
Nigba ti DC foliteji ti wa ni loo si thermistor, awọn ti isiyi nipasẹ awọn thermistor laifọwọyi irẹjẹ bi awọn thermistor ká resistance ayipada.Bayi, ni lilo resistor wiwọn konge dipo olutako itọkasi, idi rẹ ni lati ṣe iṣiro lọwọlọwọ ti nṣàn nipasẹ thermistor, nitorinaa gbigba agbara resistance thermistor lati ṣe iṣiro.Niwọn igba ti foliteji awakọ tun lo bi ifihan itọkasi ADC, ko nilo ipele ere.Awọn isise ko ni ni awọn ise ti mimojuto awọn thermistor foliteji, ti npinnu ti o ba ti awọn ifihan agbara ipele le ti wa ni won nipasẹ awọn Electronics, ati isiro ohun ti drive ere / lọwọlọwọ iye nilo lati wa ni titunse.Eyi ni ọna ti a lo ninu nkan yii.
Ti o ba ti thermistor ni a kekere resistance Rating ati resistance ibiti, foliteji tabi lọwọlọwọ simi le ṣee lo.Ni idi eyi, awọn drive lọwọlọwọ ati ere le ti wa ni titunse.Bayi, Circuit naa yoo jẹ bi a ṣe han ni Nọmba 3. Ọna yii jẹ rọrun ni pe o ṣee ṣe lati ṣakoso lọwọlọwọ nipasẹ sensọ ati resistor itọkasi, eyiti o niyelori ni awọn ohun elo agbara kekere.Ni afikun, alapapo ara ẹni ti thermistor ti dinku.
Foliteji simi tun le ṣee lo fun thermistors pẹlu kekere resistance-wonsi.Sibẹsibẹ, olumulo gbọdọ rii daju nigbagbogbo pe lọwọlọwọ nipasẹ sensọ ko ga ju fun sensọ tabi ohun elo.
Foliteji simplifies imuse nigba lilo a thermistor pẹlu kan ti o tobi resistance Rating ati ki o kan jakejado otutu ibiti.Atako ipin ti o tobi julọ n pese ipele itẹwọgba ti oṣuwọn lọwọlọwọ.Sibẹsibẹ, awọn apẹẹrẹ nilo lati rii daju pe lọwọlọwọ wa ni ipele itẹwọgba lori gbogbo iwọn otutu ti o ni atilẹyin nipasẹ ohun elo.
Sigma-Delta ADCs nfunni ni awọn anfani pupọ nigbati o n ṣe apẹrẹ eto wiwọn thermistor.Ni akọkọ, nitori sigma-delta ADC ṣe atunṣe igbewọle afọwọṣe, sisẹ ita ita wa ni o kere ju ati pe ibeere nikan ni àlẹmọ RC ti o rọrun.Wọn pese irọrun ni iru àlẹmọ ati oṣuwọn baud ti o wu jade.Sisẹ oni-nọmba ti a ṣe sinu le ṣee lo lati dinku kikọlu eyikeyi ninu awọn ẹrọ agbara akọkọ.Awọn ẹrọ 24-bit gẹgẹbi AD7124-4/AD7124-8 ni ipinnu kikun ti o to awọn bit 21.7, nitorina wọn pese ipinnu giga.
Lilo sigma-delta ADC ni irọrun pupọ apẹrẹ thermistor lakoko ti o dinku sipesifikesonu, idiyele eto, aaye igbimọ, ati akoko si ọja.
Nkan yii nlo AD7124-4/AD7124-8 bi ADC nitori pe wọn jẹ ariwo kekere, lọwọlọwọ kekere, awọn ADC pipe pẹlu PGA ti a ṣe sinu, itọkasi ti a ṣe sinu, titẹ sii analog, ati ifipamọ itọkasi.
Laibikita boya o nlo lọwọlọwọ wakọ tabi foliteji awakọ, iṣeto ni ipin ni a ṣe iṣeduro ninu eyiti foliteji itọkasi ati foliteji sensọ wa lati orisun awakọ kanna.Eyi tumọ si pe eyikeyi iyipada ninu orisun ayọ kii yoo ni ipa lori deede ti wiwọn.
Lori ọpọtọ.5 ṣe afihan lọwọlọwọ awakọ igbagbogbo fun thermistor ati precistor resistor RREF, foliteji ti o dagbasoke kọja RREF jẹ foliteji itọkasi fun wiwọn thermistor.
lọwọlọwọ aaye ko nilo lati jẹ deede ati pe o le jẹ iduroṣinṣin bi eyikeyi awọn aṣiṣe ninu lọwọlọwọ yoo yọkuro ni iṣeto yii.Ni gbogbogbo, inudidun lọwọlọwọ ni o fẹ ju ayọkuro foliteji nitori iṣakoso ifamọ giga ati ajesara ariwo ti o dara julọ nigbati sensọ wa ni awọn ipo jijin.Iru ọna aiṣojuuwọn yii ni igbagbogbo lo fun awọn RTDs tabi awọn thermistors pẹlu awọn iye resistance kekere.Sibẹsibẹ, fun thermistor ti o ni iye resistance giga ati ifamọ ti o ga julọ, ipele ifihan agbara ti o ṣẹda nipasẹ iyipada iwọn otutu kọọkan yoo tobi, nitorinaa a lo ifaiya foliteji.Fun apẹẹrẹ, 10 kΩ thermistor ni resistance ti 10 kΩ ni 25°C.Ni -50 ° C, resistance ti thermistor NTC jẹ 441.117 kΩ.Iwakọ wakọ ti o kere ju ti 50 µA ti a pese nipasẹ AD7124-4/AD7124-8 ṣe ipilẹṣẹ 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V, eyiti o ga ju ati ni ita ibiti o ti n ṣiṣẹ ti awọn ADC ti o wa julọ ti a lo ni agbegbe ohun elo yii.Thermistors tun maa n sopọ tabi wa nitosi ẹrọ itanna, nitorinaa ajesara lati wakọ lọwọlọwọ ko nilo.
Ṣafikun resistor ori ni jara bi Circuit pipin foliteji yoo ṣe idinwo lọwọlọwọ nipasẹ thermistor si iye resistance to kere julọ.Ninu iṣeto yii, iye ti resistor ori RSENSE gbọdọ jẹ dogba si iye ti resistance thermistor ni iwọn otutu itọkasi ti 25 ° C, nitorinaa foliteji ti o wu yoo jẹ dogba si aarin ti foliteji itọkasi ni iwọn otutu orukọ rẹ ti 25°CC Bakanna, ti o ba jẹ pe thermistor 10 kΩ pẹlu resistance ti 10 kΩ ni 25°C ba lo, RSENSE yẹ ki o jẹ 10 kΩ.Bi awọn iwọn otutu ayipada, awọn resistance ti awọn NTC thermistor tun ayipada, ati awọn ipin ti awọn drive foliteji kọja thermistor tun yi, Abajade ni awọn wu foliteji ni iwon si awọn resistance ti awọn NTC thermistor.
Ti itọkasi foliteji ti a yan ti a lo lati ṣe agbara thermistor ati / tabi RSENSE baamu foliteji itọkasi ADC ti a lo fun wiwọn, a ṣeto eto naa si wiwọn ratiometric (olusin 7) ki eyikeyi orisun foliteji aṣiṣe ti o ni ibatan si ayọ yoo jẹ abosi lati yọ kuro.
Ṣe akiyesi pe boya olutako-ara (foliteji ti n ṣiṣẹ) tabi resistor itọkasi (iwakọ lọwọlọwọ) yẹ ki o ni ifarada ibẹrẹ kekere ati fiseete kekere, nitori awọn oniyipada mejeeji le ni ipa lori deede ti gbogbo eto.
Nigba lilo ọpọ thermistors, ọkan simi foliteji le ṣee lo.Sibẹsibẹ, kọọkan thermistor gbọdọ ni awọn oniwe-ara konge ori resistor, bi o han ni ọpọtọ.8. Miran ti aṣayan ni lati lo ohun ita multiplexer tabi kekere-resistance yipada ni on ipinle, eyiti ngbanilaaye pínpín ọkan konge ori resistor.Pẹlu iṣeto ni yi, kọọkan thermistor nilo diẹ ninu awọn yanju akoko nigba ti won.
Ni akojọpọ, nigbati o ba n ṣe apẹrẹ eto wiwọn iwọn otutu ti o da lori thermistor, ọpọlọpọ awọn ibeere lo wa lati ronu: yiyan sensọ, wiwi sensọ, awọn pipaṣẹ yiyan paati, iṣeto ADC, ati bii ọpọlọpọ awọn oniyipada wọnyi ṣe ni ipa lori deedee gbogbogbo ti eto naa.Nkan ti o tẹle ninu jara yii n ṣalaye bi o ṣe le mu apẹrẹ eto rẹ pọ si ati isuna eto aṣiṣe gbogbogbo lati ṣaṣeyọri iṣẹ ibi-afẹde rẹ.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-30-2022