عند مواجهة الآلاف من أنواع الثرمستور ، يمكن أن يمثل التحجيم صعوبات كبيرة. في هذه المقالة الفنية ، سأوجهك عبر بعض المعلمات المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار عند اختيار الثرمستور ، خاصة عند مقارنة نوعي الثرمستور الأكثر استخدامًا لاستشعار درجة الحرارة (مقاومات الثرمستور NTC أو الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون). تستخدم الثرمستورات NTC على نطاق واسع نظرًا لسعرها المنخفض ، ولكنها توفر دقة أقل في درجات الحرارة القصوى. توفر الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون أداءً أفضل ودقة أعلى على نطاق أوسع من درجات الحرارة ، ولكنها عمومًا أكثر تكلفة. كما سنوضح أدناه ، توجد مقاومات حرارية خطية أخرى في السوق توفر خيارات أكثر فعالية من حيث التكلفة وعالية الأداء تساعد في تلبية مجموعة واسعة من احتياجات استشعار درجة الحرارة دون زيادة التكلفة الإجمالية للحل.
يعتمد الثرمستور المناسب لتطبيقك على العديد من المعلمات مثل:
· تكاليف فاتورة المواد (BOM).
· تحمل المقاومة.
• نقطة المعايرة.
· الحساسية (تغير المقاومة لكل درجة مئوية).
· انجراف ذاتي التسخين وجهاز الاستشعار.
تكلفة قائمة المواد
الثرمستور نفسه ليس باهظ الثمن. نظرًا لأنها منفصلة ، يمكن تغيير انخفاض الجهد باستخدام دوائر إضافية. على سبيل المثال ، إذا كنت تستخدم الثرمستور غير الخطي NTC وتريد انخفاض الجهد الخطي عبر الجهاز ، فيمكنك اختياريًا إضافة مقاومات إضافية للمساعدة في تحقيق ذلك. ومع ذلك ، هناك بديل آخر يمكن أن يقلل من قائمة المواد والتكلفة الإجمالية للحل وهو استخدام الثرمستور الخطي الذي يوفر في حد ذاته انخفاض الجهد المطلوب. والخبر السار هو ، مع خطنا الجديد من الثرمستورات الخطية ، كلاهما. وهذا يعني أنه يمكن للمهندسين تبسيط التصميمات وتقليل تكلفة النظام وتقليل حجم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بنسبة 33 بالمائة على الأقل.
تحمل المقاومة
تُصنف الثرمستورات حسب تحملها للمقاومة عند 25 درجة مئوية ، لكن هذا لا يفسر تمامًا كيف تتغير مع درجة الحرارة. يمكنك استخدام قيم المقاومة الدنيا والنموذجية والقصوى المتوفرة في جدول مقاومة الجهاز مقابل درجة الحرارة (RT) في أداة تصميم أو ورقة بيانات لحساب التفاوت المرتبط على مدى درجة حرارة معينة.
لتوضيح كيفية اختلاف التسامح مع تقنية الثرمستور ، دعنا نقارن NTC مع الثرمستور القائم على السيليكون TMP61 ، وكلاهما مصنّف لتحمل مقاومة ± 1٪. يوضح الشكل 1 أن تحمل المقاومة لكلا الجهازين يزداد مع انحراف درجة الحرارة عن 25 درجة مئوية ، ولكن هناك فرق كبير بينهما في درجات الحرارة القصوى. من المهم حساب هذا الاختلاف بحيث يمكنك اختيار جهاز يحتفظ بتفاوت أقل على نطاق درجة الحرارة ذات الصلة.
الشكل 1: تسامح المقاوم: NTC مقابل TMP61
نقطة المعايرة
يمكن أن يؤدي عدم معرفة مكان وجود الثرمستور ضمن نطاق تحمل المقاومة إلى تدهور أداء النظام لأنك تحتاج إلى هامش خطأ أكبر. ستخبرك المعايرة بقيمة المقاومة المتوقعة ، والتي يمكن أن تساعدك على تقليل هامش الخطأ بشكل كبير. ومع ذلك ، فهذه خطوة إضافية في عملية التصنيع ، لذلك يجب أن تظل المعايرة منخفضة قدر الإمكان.
يعتمد عدد نقاط المعايرة على نوع الثرمستور المستخدم ونطاق درجة حرارة التطبيق. لنطاقات درجات الحرارة الضيقة ، تكون نقطة المعايرة واحدة مناسبة لمعظم الثرمستورات. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة ، لديك خياران: 1) استخدام NTCs معايرة ثلاث مرات (نظرًا لحساسيتها المنخفضة وتحملها العالي للمقاومة في درجات الحرارة القصوى) ، أو 2) استخدام حراري خطي قائم على السيليكون يتم معايرة المقاومة مرة واحدة ، وهو أكثر استقرارًا من NTC.
حساسية
التغيير الكبير في المقاومة (الحساسية) لكل درجة مئوية هو مجرد أحد التحديات عند محاولة الحصول على دقة جيدة من الثرمستور. ولكن ما لم تحصل على قيمة المقاومة الصحيحة في البرنامج عن طريق معايرة أو اختيار الثرمستور ذو المقاومة المنخفضة ، فإن الحساسية الأكبر لن تساعد أيضًا.
نظرًا لأن قيمة مقاومة NTC تنخفض بشكل كبير ، فإنها تتمتع بحساسية عالية للغاية عند درجة حرارة منخفضة ، ولكن مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض الحساسية أيضًا بشكل حاد. الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون ليست حساسة مثل NTCs ، لذا فهي توفر قياسات ثابتة على نطاق درجة الحرارة بأكمله. عادة ما تتجاوز حساسية الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون حساسية NTCs عند حوالي 60 درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة.
انجراف ذاتي التسخين وجهاز الاستشعار
تبدد الثرمستورات الطاقة على شكل حرارة ، مما يؤثر على دقة قياسها. تعتمد الحرارة المشتتة على العديد من المعلمات ، بما في ذلك تكوين المادة والتيار المتدفق عبر الجهاز.
انجراف المستشعر هو المقدار الذي ينجرف به الثرمستور بمرور الوقت ، وعادة ما يتم تحديده في ورقة بيانات عن طريق اختبار عمر متسارع يُعطى بنسبة مئوية من التغير في قيمة المقاومة. إذا كان التطبيق الخاص بك يتطلب عمرًا طويلاً مع حساسية ودقة متسقة ، فاختر ثرمستورًا منخفض التسخين الذاتي وانحراف مستشعر منخفض.
لذا ، متى يجب عليك استخدام الثرمستور الخطي من السيليكون مثل TMP61 على NTC؟
بالنظر إلى الجدول 1 ، يمكنك أن ترى أنه ، بنفس السعر ، يمكن أن تستفيد الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون من خطيتها واستقرارها في أي حالة تقريبًا ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل المحددة. الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون متوفرة أيضًا في الإصدارات التجارية والسيارات وفي حزم NTC Common Standard 0402 و 0603 لأجهزة التثبيت على السطح.
الجدول 1: NTC مقابل الثرمستورات الخطية القائمة على السيليكون TI
للحصول على جدول RT كامل من الثرمستورات TI وطريقة سهلة لتحويل درجة الحرارة مع رمز المثال ، قم بتنزيل أداة تصميم الثرمستور الخاصة بنا.
مصادر أخرى
اقرأ المستند التعريفي التمهيدي “استشعار درجة الحرارة باستخدام الثرمستورات”.
تحقق من صفحة TI’s Thermistor.
· تنزيل ورقة البيانات TMP61.
The Links: BSM100GAR120DN2 AA104SH12