Bu ikki qismli seriyadagi birinchi maqola. Ushbu maqola birinchi navbatda tarix va dizayn muammolarini muhokama qiladiTermistorga asoslangan haroratO'lchov tizimlari, shuningdek, qarshilik terermometri (RTD) haroratni o'lchash tizimlari bilan taqqoslash. Shuningdek, u termistor, konfiguratsiya savdosi parvozlari va Sigma-Delta-Delta-Delt-Delog-Raqamli konvertorlarining (ADCS) ushbu dasturning ushbu yo'nalishi bo'yicha muhimligini tasvirlaydi. Ikkinchi maqolada final termorga asoslangan o'lchash tizimini qanday optimallashtirish va baholash kerakligi batafsil bayon qilinadi.
Oldingi maqolada aytilganidek, RTD harorati tizimlarini optimallashtirish, RTD - bu qarshilik haroratga qarab turadi. Termistorlar ham xuddi shunday ishlaydi. Faqat ijobiy harorat koeffitsientiga ega bo'lgan RTD-dan farqli o'laroq, termistor ijobiy yoki salbiy harorat koeffitsientiga ega bo'lishi mumkin. Salbiy Harorat koeffefti (NTC) termistorlar harorat ko'tarilganda, chidamlilik koeffitsient (PTC) termistorlar harorat ko'tarilishiga qarshilik ko'rsatishmoqda. Anjirda. 1-darajali NTC va PTC termistlari javobi va ularni RTD egri chiziqlariga taqqoslaydi.
Harorat oralig'ida, RTD egri chiziqli, sensor teristurning chiziqli (ya'ni -200 ° C dan 850 ° C gacha) Termistorning chiziqli bo'lmagan (eksponent bo'lmagan) tufayli. RTD odatda taniqli standartlashtirilgan egri chiziqlarda, termorlar egri chiziq ishlab chiqaruvchiga qarab o'zgaradi. Ushbu moddaning teristori selektsiya qo'llanmasida biz buni batafsil muhokama qilamiz.
Termistorlar kompozit materiallardan, odatda keramik, polimerlar yoki yarimo'tkazgichlar (odatda metall oksidlari) va sof metallar (platinum, nikel, nikel yoki mis). Termistorlar haroratni RTD-ga qaraganda tezroq o'zgartirib, tezroq fikr bildiradi. Shuning uchun terliqlar ko'pincha sensorlar tomonidan past narx, kichik o'lchamdagi, tezroq javob, yuqori sezgirlik, ilmiy laboratoriyalar yoki sanoat dasturlarida termojuftlar uchun kompensatsiya qilish. maqsadlar. Arizalar.
Aksariyat hollarda, NTC termistorlari harorat o'lchash uchun ishlatiladi, bu PTC termristorlari emas. Birgina PTC termistorlari haddan tashqari olib tashlanadigan mikrosxemalarda yoki xavfsizlik uchun mos keladigan sigirlar sifatida ishlatilishi mumkin. PTC termistorining qarshilik-egri, yuqorida bir necha darajadagi kattalikdagi bir nechta kattalikdagi bir necha kattalikning bir nechta buyrug'i bilan keskin ko'tarilishidan oldin juda kichik NTC mintaqasini ko'rsatadi. Tasdiqlangan sharoitlarda, PTC termistorining kommutatsiya harorati oshib ketganda, kuchli o'zini isitadi va uning qarshilik keskin ko'tariladi, bu esa tizimga kirish oqimini kamaytiradi va shu bilan zararni oldini oladi. PTC termistorlarining kommutatsiya nuqtasi odatda 60 ° C va 120 ° C orasida va keng doiralarda harorat o'lchovini boshqarish uchun mos emas. Ushbu maqolada odatda -80 ° C dan + 150 ° C gacha bo'lgan haroratni o'lchash yoki monitoring qila oladigan NTC termistorlariga qaratilgan. NTC termistorlari bir necha oh dan 10 m d gacha 25 ° C dan 10 mkgacha bo'lgan qarshiliklar. Shaklda ko'rsatilganidek. 1, 1 darajali darajadagi qarshilikning o'zgarishi termistorlarga qarshilik tebranish termometrlaridan ko'ra ko'proq taassurot qoldiradi. Termistor bilan taqqoslaganda termistorning yuqori sezgirligi va yuqori chidamlilik darajasi uning kiritish, 3 sim yoki 4 sim kabi, etakchilikka qarshilik ko'rsatishni qoplash uchun maxsus konfiguratsiyani talab qilmaydi. Termistor dizayni faqat oddiy 2 sim konfiguratsiyasidan foydalanadi.
Tasdiqlangan terliqlar asosida haroratni o'lchash aniq signalni qayta ishlash, analog-raqamli konversiya, chiziqli va kompensatsiya, chiziqda ko'rsatilganidek, chiziqli ishlov berish va kompensatsiyani talab qiladi. 2.
Signal zanjiri oddiy ko'rinishi mumkin bo'lsa-da, butun andoza hajmi, narxi va ishlashiga ta'sir qiladigan bir nechta murakkabliklar mavjud. ADI ning aniqligi ADC portfellari, masalan, ariza uchun zarur bo'lgan qurilish bloklari uchun bir qator imtiyozlarni taqdim etadigan bir nechta integratsiyalashgan echimlarni o'z ichiga oladi. Biroq, termistorning harorat o'lchamini o'lchash echimlarini loyihalash va optimallashtirishda turli muammolar mavjud.
Ushbu maqola ushbu masalalarning har biri muhokama qilinadi va ularni hal qilish bo'yicha tavsiyalar beradi va bunday tizimlar uchun dizayn jarayonini yanada soddalashtirish.
Juda xilma-xillik borNTC termistorlariBugungi kunda bozorda, shuning uchun sizniki uchun o'ng terxorni tanlash dahshatli vazifa bo'lishi mumkin. E'tibor bering, termistorlar o'zlarining nominal qiymati, ular 25 ° Cda nominal qarshilik ko'rsatmoqda. Shuning uchun, 10 kō tergistori 25 ° C da 10 kōning nominal qarshilikka ega. Termistorlar bir necha oh dan 10 mkgacha bo'lgan nominal yoki asosiy qarshilik ko'rsatilishlari. Qarshilik reytinglari bo'lgan termistorlar (10 kō yoki kamroq) odatda past harorat yaylovlarini, masalan, -50 ° C dan + 70 ° C gacha qo'llab-quvvatlaydi. Yuqori qarshilik reytinglari bo'lgan termstorlar harorat 300 ° C gacha ko'tarilishlari mumkin.
Termistor elementi metall oksiddan qilingan. Termistorlar to'p, radial va SMD shakllarida mavjud. Teristtor boncuklari qo'shimcha himoya qilish uchun epoksi bilan qoplangan yoki shisha kamar. Epoksi to'p termristi, radial va yuz termistorlari harorat 150 ° C gacha bo'lgan harorat uchun mos keladi. Shisha biqk termlari yuqori haroratni o'lchash uchun mos keladi. Barcha turdagi kiyimlar / qadoqlash korroziyani himoya qiladi. Ba'zi terliqorlar qattiq sharoitlarda qo'shimcha himoya uchun qo'shimcha uy-joylarga ega bo'lishadi. Beader termystirlari radial / SMD terliqlariga qaraganda tezroq javob berish vaqtiga ega. Biroq, ular bardosh emas. Shuning uchun, ishlatiladigan teristirma turi oxirgi dastur va teristur joylashgan muhitga bog'liq. Termistorning uzoq muddatli barqarorligi uning materiallari, qadoqlash va dizayni bog'liq. Masalan, epokshy bilan qoplangan NTC termistori yiliga 0,2 ° C ni o'zgartirishi mumkin, muhrlangan terliqlar yiliga atigi 0,02 ° C gacha o'zgarishi mumkin.
Termistorlar turlicha bo'lib kelmoqdalar. Standart terliqorlar odatda 0,5 ° C dan 1,5 ° C gacha aniqlikka ega. Teristror qarshilik darajasi va beta qiymati (25 ° C dan 50 ° C gacha / 85 ° C gacha) bag'rikenglik. E'tibor bering, terlayning beta qiymati ishlab chiqaruvchiga qarab o'zgaradi. Masalan, turli ishlab chiqaruvchilarning 10 kōli termistorlari turli xil beta qadriyatlariga ega bo'ladi. Omega ™ 44xxx seriyalari kabi aniq tizimlar, termoklar uchun termoklar ishlatilishi mumkin. Ular 0,1 ° C yoki 0,2 ° C gacha 0 ° C dan 70 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida aniqlikka ega. Shuning uchun, o'lchanadigan va talab qilinadigan harorat oralig'ida bu haroratda talab qilinadigan aniqlik terliqorlar ushbu dastur uchun mosligini aniqlaydi. E'tibor bering, omega 44xxx seriyasining aniqligi qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha yuqori bo'ladi.
Qarshilik darajasiga ko'tarilish uchun Celius, beta qiymati odatda qo'llaniladi. Beta qiymati har bir haroratda ikki harorat va mos keladigan qarshilikni bilish bilan belgilanadi.
RT1 = Haroratning chidamlili 1 RT2 = Haroratga chidamlilik 2 T1 = harorat 1 (k) T2 = harorat 2 (k)
Foydalanuvchi loyihada ishlatiladigan harorat oralig'iga eng yaqin bo'lgan beta-beta qiymatidan foydalanadi. Termasor ma'lumotlar qo'zg'ashlari beta qiymatini 25 ° C da chidamlilik bilan bir qatorda chidamlilik va beta-qiymatiga bardoshlik.
Omega 44xxx seriyasining yuqori versiyalari va yuqori aniqlikdagi muddatli echimlar Steynxart-Xart tenglamasini Selsiy darajasiga aylantirish uchun foydalanadilar. 2 tenglama sensor ishlab chiqaruvchisi tomonidan yana bitirilgan uchta konstantsiyani A, B va C uchta konstantini talab qiladi. Chunki tenglama koeffitsientlari uchta harorat punktidan foydalanganligi sababli, natijada tenglama linearizatsiya (odatda 0,02 ° C) bilan kiritilgan xatoni minimallashtiradi.
A, B va C-konstantsiya uchta harorat punktidan olingan. R = ohms t = haroratida k darajadagi harorat
Anjirda. 3 datchikning hozirgi hayajonlanishini ko'rsatadi. Drayv oqimi terliqqa qo'llaniladi va bir xil oqim aniq rezistorga qo'llaniladi; aniq rezistor o'lchash uchun ma'lumot sifatida ishlatiladi. Ma'lumot rezervatining qiymati teristurga chidamlining eng yuqori qiymatiga yoki teng bo'lishi kerak (tizimda o'lchanadigan eng past haroratga qarab).
Yoqish oqimini tanlaganingizda termistorning maksimal qarshiligi yana hisobga olinishi kerak. Bu sensorning kuchlanishini va ma'lumot rezistenti har doim elektronikaga maqbul darajada maqbuldir. Maydonning manbalari bir nechta bosh yoki chiqish uchun mos keladi. Agar termistor eng past haroratda katta qarshilikka ega bo'lsa, bu juda past drayver oqimiga olib keladi. Shuning uchun yuqori haroratda termistorda ishlab chiqarilgan kuchlanish kichikroq. Ushbu past darajadagi signallarni o'lchashni optimallashtirish uchun dasturiy yutuq bosqichlardan foydalanish mumkin. Biroq, daromadni dinamik jihatdan dasturlashtirilishi kerak, chunki teristirmaning signal darajasi harorat bilan farq qiladi.
Yana bir variant - bu daromadni o'rnatish, ammo dinamik dure oqimidan foydalaning. Shuning uchun termistor o'zgarishlar darajasi sifatida, haydovchi joriy qiymati teristurada ishlab chiqilgan kuchlanishning belgilangan kirish oralig'ida joylashgan kuchlanishning dinamikasi. Foydalanuvchi mos yozuvlar orqali ishlab chiqilgan kuchlanish elektronika uchun maqbuldir. Ikkala variant ham yuqori darajadagi boshqarish, terinics signalni o'lchashi uchun terliqor bo'ylab kuchlanishning doimiy monitoringi talab etiladi. Oson variant bormi? Voltaj qo'zg'alishini ko'rib chiqing.
DC kuchlanish termistorga, terliqlar orqali termistorning qarshiligi o'zgarishi sifatida avtomatik ravishda terliqlar orqali qo'llaniladi. Endi ma'lumot rezistorining o'rniga aniq o'lchash rezistoridan foydalanib, uning maqsadi termistor orqali oqim oqishini hisoblash, shu bilan termistorga qarama-qarshilikni hisoblashiga imkon beradi. Drayv voltlanishi ADC ma'lumotnomasi sifatida ham ishlatilganligi sababli, hech qanday daromad bosqichi talab qilinmaydi. Protsessor termistror kuchlanishini monitoring qilish, signal darajasi elektronika bilan o'lchanishi va qaysi drayverning daromad / joriy qiymatini hisoblash kerakligini aniqlashda ish emas. Bu ushbu moddada ishlatiladigan usul.
Agar termistorda ozgina qarshilik ko'rsatish darajasi va qarshilik oralig'i, kuchlanish yoki joriy qo'zg'alish qo'llanilishi mumkin. Bunday holda, haydovchi oqimi va daromadini tuzatish mumkin. Shunday qilib, ayirboshlash 3-rasmda ko'rsatilgan. Ushbu usul qulaydirki, bu kuchni sensori va past kuch dasturlarida qadrli bo'lganligi orqali boshqarish mumkin. Bundan tashqari, teristurning o'zini o'zi isitish minimallashtirildi.
Qarshilik reytinglari bo'lgan termjlik qo'ziqorinlar ham qo'llanilishi mumkin. Biroq, foydalanuvchi har doim sensor orqali oqim sensor yoki dastur uchun juda yuqori emasligini ta'minlashi kerak.
Voltajda katta qarshilik darajasi va keng harorat oralig'ida termistordan foydalanish paytida harakatlanishni soddalashtirish. Katta nominal qarshilik ko'rsatilishi mumkin bo'lgan oqim darajasini ta'minlaydi. Biroq, dizaynerlar talaba tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan butun harorat oralig'ida oqim maqbul darajada bo'lishini ta'minlashi kerak.
Sigma-delta ADCS termistur o'lchash tizimini loyihalashda bir nechta afzalliklarni taklif etadi. Birinchidan, Sigma-delta adc analog kirishini uyg'otadi, tashqi filtrlash minimal darajada saqlanadi va yagona talab oddiy RC filtridir. Ular filtr turida va chiqishning peshtoqlarida moslashuvchanlikni ta'minlaydi. O'rnatilgan raqamli filtrlash elektr tarmoqlariga aralashadigan qurilmalarga aralashish uchun ishlatilishi mumkin. AD7124-4 / AD7124-8 kabi 24 bitli qurilmalar 21,7 bitgacha to'liq qarorga ega, shuning uchun ular yuqori aniqlikni ta'minlaydilar.
Sigma-delta ADCdan foydalanish termistor dizaynini sezilarli darajada soddalashtiradi, spetsifikatsiyani, tizim narxini, boshqaruv joyiga va bozorga vaqtni kamaytiradi.
Ushbu maqola ADC sifatida ADC sifatida foydalanadi, chunki ular past shovqinli, past darajadagi pga, analog kirish va ma'lumot buferi bo'lgan.
Drayv joriy yoki kuchlanishidan qat'i nazar, ratsionometrik konfiguratsiya qilish tavsiya etiladi, bunda Rativometrik konfiguratsiya qilinadi, unda mos diskning kuchlanishi va sensor kuchlanishi bir drayver manbaidan keladi. Bu shuni anglatadiki, qo'ziqorin manbasidagi har qanday o'zgarish o'lchovning aniqligiga ta'sir qilmaydi.
Anjirda. 5 RRESda ishlab chiqilgan kuchlanish termori teristori va aniq rezistorlar uchun doimiy harakatning doimiy harakati ko'rsatilgan.
Ushbu konfiguratsiyada dala oqimi aniq bo'lishi kerak emas va ushbu konfiguratsiyada dalada mavjud bo'lgan xatolar barqaror bo'lishi mumkin emas. Umuman olganda, kuchlanishning yuqori sezgirligini boshqarish va sensor uzoq joylarda joylashgan bo'lsa, yuqori sezgirlik va shovqinni yaxshiroq immunitetning ta'siridan afzalroqdir. Ushbu turdagi xiyozlar usuli odatda shaffof qiymatlari bo'lgan RTD yoki termkorlar uchun ishlatiladi. Biroq, kuchli qarshilikning ahamiyati va yuqori sezgirlik bilan termistor uchun har bir harorat o'zgarishi natijasida hosil bo'lgan signal darajasi kattaroq bo'ladi, shuning uchun kuchlanish yoqiladi. Masalan, 10 kō termistori 25 ° C da 10 kōning qarshiligi bor. -50 ° C da NTC termistorining qarshiligi 441.117 kō. AD7124-4 / AD7124-8 tomonidan eng yuqori darajadagi AD7124-4 / 50 mk7124-8 tomonidan belgilangan maktura oqimi 441.117 kō × 50 v yoki undan tashqarida. Termistorlar odatda ulangan yoki elektronika yonida joylashgan, shuning uchun oqimni haydash uchun immunitet talab qilinmaydi.
Kuchlanishli bo'linuvchi tuman tutuvchi sifatida bir xil rezyragorni qo'shib, teristist orqali minimal qarshilikning minimal qiymatiga cheklanadi. Ushbu konfiguratsiyada 25 ° C gacha bo'lgan 10 kērning nominal haroratida 10 kōning kuchlanishining qiymati 10 kōning kuchlanishining qiymatiga teng bo'lishi kerak, agar 10 kōning 25 ° C gacha bo'lsa, 10 kōdan iborat bo'lishi kerak. Harorat o'zgarganda, NTC termistorining o'zgarishi o'zgaradi va termistor orqali haydovchi kuchlanishining qarshiligi, shuningdek, NTC termistorining qarshiligiga mutanosib ravishda o'zgarib turadi.
Agar tanlangan voltli moslama termistor va / yoki lsensni o'lchash uchun ishlatilsa, ADCning kuchlanish moslamasi ADCning kuchlanish kuchlanish moslamasi ADCning kuchlanish kuchlanishini olib tashlash uchun bog'liq bo'ladi.
Shuni yodda tutingki, hissiyot rezistorlari (kuchlanishni boshqarish) yoki ma'lumot rezervatori (joriy boshqarilgan) kam boshlang'ich bardoshlik va past darajaga ega bo'lishi kerak, chunki ikkala o'zgaruvchilar ham butun tizimning to'g'riligiga ta'sir qilishi mumkin.
Bir nechta terliqlardan foydalanganda, bitta hayajonli kuchlanish ishlatilishi mumkin. Biroq, rasmda ko'rsatilganidek, har bir teristror o'z aniq hissiyotlariga ega bo'lishi kerak. 8 Ushbu konfiguratsiya yordamida har bir terida o'lchanadigan har bir terida bir oz yashash vaqtini talab qiladi.
Xulosa qilib, termistor tubdan o'lchash tizimini loyihalashda savollar mavjud: sensor selektsiyasi, tarkibiy qismlar, tarkibiy qismlar, tarkibiy qismlar, bu turli xil o'zgaruvchilar tizimning umumiy aniqligiga qanday ta'sir qiladi. Ushbu turkumdagi keyingi maqolada sizning maqsadli ishlashingizga erishish uchun tizim dizayni va umuman tizimsiz tizimni qanday optimallashtirish kerakligini tushuntiradi.
O'tish vaqti: sep-30-2022