തെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താപനില അളക്കൽ സംവിധാനങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നത്: ഒരു വെല്ലുവിളി

രണ്ട് ഭാഗങ്ങളുള്ള പരമ്പരയിലെ ആദ്യ ലേഖനമാണിത്. ഈ ലേഖനം ആദ്യം ചരിത്രവും ഡിസൈൻ വെല്ലുവിളികളും ചർച്ച ചെയ്യുംതെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താപനിലമെഷർമെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ, അതുപോലെ റെസിസ്റ്റൻസ് തെർമോമീറ്റർ (RTD) താപനില അളക്കൽ സംവിധാനങ്ങളുമായുള്ള താരതമ്യം. ഈ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഏരിയയിലെ തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, കോൺഫിഗറേഷൻ ട്രേഡ്-ഓഫുകൾ, സിഗ്മ-ഡെൽറ്റ അനലോഗ്-ടു-ഡിജിറ്റൽ കൺവെർട്ടറുകളുടെ (എഡിസികൾ) പ്രാധാന്യം എന്നിവയും ഇത് വിവരിക്കും. അന്തിമ തെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അളവെടുപ്പ് സംവിധാനം എങ്ങനെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാമെന്നും വിലയിരുത്താമെന്നും രണ്ടാമത്തെ ലേഖനം വിശദീകരിക്കും.
RTD ടെമ്പറേച്ചർ സെൻസർ സിസ്റ്റംസ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യൽ എന്ന മുൻ ലേഖന പരമ്പരയിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ, താപനിലയനുസരിച്ച് പ്രതിരോധം മാറുന്ന ഒരു റെസിസ്റ്ററാണ് RTD. തെർമിസ്റ്ററുകൾ ആർടിഡികൾക്ക് സമാനമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പോസിറ്റീവ് ടെമ്പറേച്ചർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് മാത്രമുള്ള ആർടിഡികളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഒരു തെർമിസ്റ്ററിന് പോസിറ്റീവ് അല്ലെങ്കിൽ നെഗറ്റീവ് ടെമ്പറേച്ചർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് ഉണ്ടായിരിക്കും. നെഗറ്റീവ് ടെമ്പറേച്ചർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് (എൻടിസി) തെർമിസ്റ്ററുകൾ താപനില ഉയരുമ്പോൾ അവയുടെ പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുന്നു, അതേസമയം പോസിറ്റീവ് ടെമ്പറേച്ചർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് (പിടിസി) തെർമിസ്റ്ററുകൾ താപനില ഉയരുമ്പോൾ അവയുടെ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 1 സാധാരണ NTC, PTC തെർമിസ്റ്ററുകളുടെ പ്രതികരണ സവിശേഷതകൾ കാണിക്കുകയും അവയെ RTD കർവുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
താപനില പരിധിയുടെ കാര്യത്തിൽ, RTD കർവ് ഏതാണ്ട് രേഖീയമാണ്, കൂടാതെ തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ നോൺ-ലീനിയർ (എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ) സ്വഭാവം കാരണം സെൻസർ തെർമിസ്റ്ററുകളേക്കാൾ (സാധാരണയായി -200 ° C മുതൽ +850 ° C വരെ) വളരെ വിശാലമായ താപനില പരിധി ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. RTD-കൾ സാധാരണയായി അറിയപ്പെടുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് കർവുകളിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു, അതേസമയം തെർമിസ്റ്റർ കർവുകൾ നിർമ്മാതാവിനെ ആശ്രയിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. ഈ ലേഖനത്തിൻ്റെ തെർമിസ്റ്റർ സെലക്ഷൻ ഗൈഡ് വിഭാഗത്തിൽ ഞങ്ങൾ ഇത് വിശദമായി ചർച്ച ചെയ്യും.
സാധാരണയായി സെറാമിക്സ്, പോളിമറുകൾ, അല്ലെങ്കിൽ അർദ്ധചാലകങ്ങൾ (സാധാരണയായി മെറ്റൽ ഓക്സൈഡുകൾ), ശുദ്ധമായ ലോഹങ്ങൾ (പ്ലാറ്റിനം, നിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ ചെമ്പ്) എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് തെർമിസ്റ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്. തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് ആർടിഡികളേക്കാൾ വേഗത്തിൽ താപനില മാറ്റങ്ങൾ കണ്ടെത്താനാകും, ഇത് വേഗത്തിലുള്ള ഫീഡ്ബാക്ക് നൽകുന്നു. അതിനാൽ, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, ചെറിയ വലിപ്പം, വേഗതയേറിയ പ്രതികരണം, ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി, ഇലക്ട്രോണിക്സ് നിയന്ത്രണം, വീടും കെട്ടിട നിയന്ത്രണവും, ശാസ്ത്രീയ ലബോറട്ടറികൾ, അല്ലെങ്കിൽ കോൾഡ് ജംഗ്ഷൻ കോൾഡ് ജംഗ്ഷൻ നഷ്ടപരിഹാരം എന്നിവ പോലുള്ള പരിമിതമായ താപനില പരിധി ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ സെൻസറുകൾ സാധാരണയായി തെർമിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അല്ലെങ്കിൽ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ. ഉദ്ദേശ്യങ്ങൾ. അപേക്ഷകൾ.
മിക്ക കേസുകളിലും, NTC തെർമിസ്റ്ററുകൾ കൃത്യമായ താപനില അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, PTC തെർമിസ്റ്ററുകളല്ല. ചില PTC തെർമിസ്റ്ററുകൾ ലഭ്യമാണ്, അവ ഓവർകറൻ്റ് പ്രൊട്ടക്ഷൻ സർക്യൂട്ടുകളിലോ സുരക്ഷാ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി റീസെറ്റ് ചെയ്യാവുന്ന ഫ്യൂസുകളിലോ ഉപയോഗിക്കാം. ഒരു പിടിസി തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പ്രതിരോധ-താപനില വക്രം സ്വിച്ച് പോയിൻ്റിൽ (അല്ലെങ്കിൽ ക്യൂറി പോയിൻ്റ്) എത്തുന്നതിന് മുമ്പ് വളരെ ചെറിയ എൻടിസി പ്രദേശം കാണിക്കുന്നു, അതിന് മുകളിൽ പ്രതിരോധം നിരവധി ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് പരിധിയിൽ നിരവധി ഓർഡറുകളാൽ കുത്തനെ ഉയരുന്നു. ഓവർകറൻ്റ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ, സ്വിച്ചിംഗ് താപനില കവിയുമ്പോൾ PTC തെർമിസ്റ്റർ ശക്തമായ സ്വയം ചൂടാക്കൽ സൃഷ്ടിക്കും, അതിൻ്റെ പ്രതിരോധം കുത്തനെ ഉയരും, ഇത് സിസ്റ്റത്തിലേക്കുള്ള ഇൻപുട്ട് കറൻ്റ് കുറയ്ക്കുകയും അതുവഴി കേടുപാടുകൾ തടയുകയും ചെയ്യും. PTC തെർമിസ്റ്ററുകളുടെ സ്വിച്ചിംഗ് പോയിൻ്റ് സാധാരണയായി 60°C നും 120°C നും ഇടയിലാണ്, കൂടാതെ വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ താപനില അളക്കുന്നത് നിയന്ത്രിക്കാൻ അനുയോജ്യമല്ല. ഈ ലേഖനം NTC തെർമിസ്റ്ററുകളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി -80°C മുതൽ +150°C വരെയുള്ള താപനില അളക്കാനോ നിരീക്ഷിക്കാനോ കഴിയും. NTC തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് 25°C താപനിലയിൽ കുറച്ച് ohms മുതൽ 10 MΩ വരെ റെസിസ്റ്റൻസ് റേറ്റിംഗുകൾ ഉണ്ട്. അത്തിപ്പഴത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. 1, തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് ഒരു ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലുള്ള പ്രതിരോധത്തിലെ മാറ്റം റെസിസ്റ്റൻസ് തെർമോമീറ്ററുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ പ്രകടമാണ്. തെർമിസ്റ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമതയും ഉയർന്ന പ്രതിരോധ മൂല്യവും അതിൻ്റെ ഇൻപുട്ട് സർക്യൂട്ട് ലളിതമാക്കുന്നു, കാരണം ലീഡ് പ്രതിരോധം നികത്താൻ തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് 3-വയർ അല്ലെങ്കിൽ 4-വയർ പോലുള്ള പ്രത്യേക വയറിംഗ് കോൺഫിഗറേഷൻ ആവശ്യമില്ല. തെർമിസ്റ്റർ ഡിസൈൻ ലളിതമായ 2-വയർ കോൺഫിഗറേഷൻ മാത്രമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള തെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താപനില അളക്കലിന്, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ കൃത്യമായ സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ്, അനലോഗ്-ടു-ഡിജിറ്റൽ പരിവർത്തനം, ലീനിയറൈസേഷൻ, നഷ്ടപരിഹാരം എന്നിവ ആവശ്യമാണ്. 2.
സിഗ്നൽ ശൃംഖല ലളിതമായി തോന്നാമെങ്കിലും, മുഴുവൻ മദർബോർഡിൻ്റെയും വലുപ്പം, വില, പ്രകടനം എന്നിവയെ ബാധിക്കുന്ന നിരവധി സങ്കീർണതകൾ ഉണ്ട്. എഡിഐയുടെ പ്രിസിഷൻ എഡിസി പോർട്ട്‌ഫോളിയോയിൽ AD7124-4/AD7124-8 പോലെയുള്ള നിരവധി സംയോജിത പരിഹാരങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒരു ആപ്ലിക്കേഷന് ആവശ്യമായ മിക്ക ബിൽഡിംഗ് ബ്ലോക്കുകളും അന്തർനിർമ്മിതമായതിനാൽ താപ സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് നിരവധി ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, തെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താപനില അളക്കൽ പരിഹാരങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിലും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിലും വിവിധ വെല്ലുവിളികൾ ഉണ്ട്.
ഈ ലേഖനം ഈ പ്രശ്നങ്ങളിൽ ഓരോന്നും ചർച്ച ചെയ്യുകയും അവ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള ശുപാർശകൾ നൽകുകയും അത്തരം സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഡിസൈൻ പ്രക്രിയ കൂടുതൽ ലളിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
വൈവിധ്യമാർന്ന ഇനങ്ങൾ ഉണ്ട്NTC തെർമിസ്റ്ററുകൾഇന്ന് വിപണിയിൽ, അതിനാൽ നിങ്ങളുടെ ആപ്ലിക്കേഷനായി ശരിയായ തെർമിസ്റ്റർ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കാര്യമാണ്. തെർമിസ്റ്ററുകൾ അവയുടെ നാമമാത്രമായ മൂല്യത്താൽ ലിസ്റ്റുചെയ്‌തിരിക്കുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക, ഇത് 25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ അവയുടെ നാമമാത്രമായ പ്രതിരോധമാണ്. അതിനാൽ, 10 kΩ തെർമിസ്റ്ററിന് 25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 10 kΩ എന്ന നാമമാത്രമായ പ്രതിരോധമുണ്ട്. തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് നാമമാത്രമോ അടിസ്ഥാനമോ ആയ പ്രതിരോധ മൂല്യങ്ങളുണ്ട്, കുറച്ച് ഓം മുതൽ 10 MΩ വരെ. കുറഞ്ഞ റെസിസ്റ്റൻസ് റേറ്റിംഗുകളുള്ള തെർമിസ്റ്ററുകൾ (നാമമാത്രമായ പ്രതിരോധം 10 kΩ അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കുറവ്) സാധാരണയായി -50°C മുതൽ +70°C വരെയുള്ള താഴ്ന്ന താപനില ശ്രേണികളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. ഉയർന്ന പ്രതിരോധ റേറ്റിംഗുകളുള്ള തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് 300 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ താപനിലയെ നേരിടാൻ കഴിയും.
മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് കൊണ്ടാണ് തെർമിസ്റ്റർ ഘടകം നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ബോൾ, റേഡിയൽ, എസ്എംഡി രൂപങ്ങളിൽ തെർമിസ്റ്ററുകൾ ലഭ്യമാണ്. കൂടുതൽ സംരക്ഷണത്തിനായി തെർമിസ്റ്റർ മുത്തുകൾ എപ്പോക്സി പൂശിയതോ ഗ്ലാസിൽ പൊതിഞ്ഞതോ ആണ്. എപ്പോക്സി പൂശിയ ബോൾ തെർമിസ്റ്ററുകൾ, റേഡിയൽ, ഉപരിതല തെർമിസ്റ്ററുകൾ 150 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ താപനിലയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാണ്. ഉയർന്ന താപനില അളക്കാൻ ഗ്ലാസ് ബീഡ് തെർമിസ്റ്ററുകൾ അനുയോജ്യമാണ്. എല്ലാത്തരം കോട്ടിംഗുകളും / പാക്കേജിംഗും നാശത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നു. ചില തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് കഠിനമായ ചുറ്റുപാടുകളിൽ കൂടുതൽ സംരക്ഷണത്തിനായി അധിക ഭവനങ്ങളും ഉണ്ടായിരിക്കും. ബീഡ് തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് റേഡിയൽ/എസ്എംഡി തെർമിസ്റ്ററുകളേക്കാൾ വേഗതയേറിയ പ്രതികരണ സമയമുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, അവ അത്ര മോടിയുള്ളവയല്ല. അതിനാൽ, ഉപയോഗിച്ച തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ തരം അന്തിമ ആപ്ലിക്കേഷനെയും തെർമിസ്റ്റർ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന പരിസ്ഥിതിയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ ദീർഘകാല സ്ഥിരത അതിൻ്റെ മെറ്റീരിയൽ, പാക്കേജിംഗ്, ഡിസൈൻ എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു എപ്പോക്സി പൂശിയ NTC തെർമിസ്റ്ററിന് പ്രതിവർഷം 0.2 ° C മാറ്റാൻ കഴിയും, അതേസമയം സീൽ ചെയ്ത തെർമിസ്റ്ററിന് പ്രതിവർഷം 0.02 ° C മാത്രമേ മാറൂ.
തെർമിസ്റ്ററുകൾ വ്യത്യസ്ത കൃത്യതയിലാണ് വരുന്നത്. സാധാരണ തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് സാധാരണയായി 0.5°C മുതൽ 1.5°C വരെ കൃത്യതയുണ്ട്. തെർമിസ്റ്റർ റെസിസ്റ്റൻസ് റേറ്റിംഗും ബീറ്റ മൂല്യവും (25°C മുതൽ 50°C/85°C വരെയുള്ള അനുപാതം) ഒരു സഹിഷ്ണുതയുണ്ട്. നിർമ്മാതാവിനെ ആശ്രയിച്ച് തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ ബീറ്റ മൂല്യം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന്, വ്യത്യസ്ത നിർമ്മാതാക്കളിൽ നിന്നുള്ള 10 kΩ NTC തെർമിസ്റ്ററുകൾക്ക് വ്യത്യസ്ത ബീറ്റ മൂല്യങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കും. കൂടുതൽ കൃത്യമായ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക്, ഒമേഗ™ 44xxx സീരീസ് പോലുള്ള തെർമിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കാം. 0°C മുതൽ 70°C വരെയുള്ള താപനില പരിധിയിൽ 0.1°C അല്ലെങ്കിൽ 0.2°C ആണ് ഇവയുടെ കൃത്യത. അതിനാൽ, അളക്കാൻ കഴിയുന്ന താപനില ശ്രേണിയും ആ താപനില പരിധിയിൽ ആവശ്യമായ കൃത്യതയും ഈ ആപ്ലിക്കേഷന് തെർമിസ്റ്ററുകൾ അനുയോജ്യമാണോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഒമേഗ 44xxx സീരീസിൻ്റെ കൃത്യത കൂടുന്തോറും വില കൂടുമെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക.
പ്രതിരോധം ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിന്, ബീറ്റ മൂല്യം സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. രണ്ട് താപനില പോയിൻ്റുകളും ഓരോ താപനില പോയിൻ്റിലെയും അനുബന്ധ പ്രതിരോധവും അറിഞ്ഞാണ് ബീറ്റ മൂല്യം നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.
RT1 = താപനില പ്രതിരോധം 1 RT2 = താപനില പ്രതിരോധം 2 T1 = താപനില 1 (K) T2 = താപനില 2 (K)
പ്രോജക്റ്റിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന താപനില പരിധിക്ക് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ബീറ്റ മൂല്യമാണ് ഉപയോക്താവ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. മിക്ക തെർമിസ്റ്റർ ഡാറ്റാഷീറ്റുകളും 25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ റെസിസ്റ്റൻസ് ടോളറൻസും ബീറ്റ മൂല്യത്തിനായുള്ള ഒരു ടോളറൻസും സഹിതം ഒരു ബീറ്റ മൂല്യം ലിസ്റ്റ് ചെയ്യുന്നു.
ഉയർന്ന പ്രിസിഷൻ തെർമിസ്റ്ററുകളും ഒമേഗ 44xxx സീരീസ് പോലുള്ള ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ടെർമിനേഷൻ സൊല്യൂഷനുകളും പ്രതിരോധത്തെ ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ സ്റ്റെയ്ൻഹാർട്ട്-ഹാർട്ട് സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കുന്നു. സമവാക്യം 2-ന് സെൻസർ നിർമ്മാതാവ് വീണ്ടും നൽകുന്ന മൂന്ന് സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ A, B, C എന്നിവ ആവശ്യമാണ്. മൂന്ന് താപനില പോയിൻ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് സമവാക്യ ഗുണകങ്ങൾ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്നത് എന്നതിനാൽ, ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സമവാക്യം രേഖീയവൽക്കരണം (സാധാരണയായി 0.02 °C) അവതരിപ്പിക്കുന്ന പിശക് കുറയ്ക്കുന്നു.
എ, ബി, സി എന്നിവ മൂന്ന് താപനില സെറ്റ് പോയിൻ്റുകളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ സ്ഥിരാങ്കങ്ങളാണ്. R = ഓംസിൽ തെർമിസ്റ്റർ പ്രതിരോധം T = K ഡിഗ്രിയിലെ താപനില
അത്തിപ്പഴത്തിൽ. സെൻസറിൻ്റെ നിലവിലെ ആവേശം 3 കാണിക്കുന്നു. ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് തെർമിസ്റ്ററിലും അതേ കറൻ്റ് പ്രിസിഷൻ റെസിസ്റ്ററിലും പ്രയോഗിക്കുന്നു; ഒരു പ്രിസിഷൻ റെസിസ്റ്റർ അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു റഫറൻസായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. റഫറൻസ് റെസിസ്റ്ററിൻ്റെ മൂല്യം തെർമിസ്റ്റർ പ്രതിരോധത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന മൂല്യത്തേക്കാൾ വലുതോ തുല്യമോ ആയിരിക്കണം (സിസ്റ്റത്തിൽ അളക്കുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ താപനിലയെ ആശ്രയിച്ച്).
എക്സിറ്റേഷൻ കറൻ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾ, തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പരമാവധി പ്രതിരോധം വീണ്ടും കണക്കിലെടുക്കണം. സെൻസറിലും റഫറൻസ് റെസിസ്റ്ററിലുമുള്ള വോൾട്ടേജ് എല്ലായ്പ്പോഴും ഇലക്ട്രോണിക്സിന് സ്വീകാര്യമായ തലത്തിലാണെന്ന് ഇത് ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഫീൽഡ് നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന് കുറച്ച് ഹെഡ്‌റൂം അല്ലെങ്കിൽ ഔട്ട്‌പുട്ട് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ ആവശ്യമാണ്. തെർമിസ്റ്ററിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അളക്കാവുന്ന താപനിലയിൽ ഉയർന്ന പ്രതിരോധം ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഇത് വളരെ കുറഞ്ഞ ഡ്രൈവ് കറൻ്റിന് കാരണമാകും. അതിനാൽ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ തെർമിസ്റ്ററിലുടനീളം സൃഷ്ടിക്കുന്ന വോൾട്ടേജ് ചെറുതാണ്. ഈ താഴ്ന്ന നിലയിലുള്ള സിഗ്നലുകളുടെ അളവ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന നേട്ട ഘട്ടങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, തെർമിസ്റ്ററിൽ നിന്നുള്ള സിഗ്നൽ ലെവൽ താപനിലയിൽ വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ ലാഭം ചലനാത്മകമായി പ്രോഗ്രാം ചെയ്യണം.
നേട്ടം സജ്ജമാക്കുക എന്നാൽ ഡൈനാമിക് ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് മറ്റൊരു ഓപ്ഷൻ. അതിനാൽ, തെർമിസ്റ്ററിൽ നിന്നുള്ള സിഗ്നൽ ലെവൽ മാറുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് മൂല്യം ചലനാത്മകമായി മാറുന്നു, അതിനാൽ തെർമിസ്റ്ററിലുടനീളം വികസിപ്പിച്ച വോൾട്ടേജ് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണത്തിൻ്റെ നിർദ്ദിഷ്ട ഇൻപുട്ട് പരിധിക്കുള്ളിലാണ്. റഫറൻസ് റെസിസ്റ്ററിലുടനീളം വികസിപ്പിച്ച വോൾട്ടേജ് ഇലക്ട്രോണിക്സിന് സ്വീകാര്യമായ തലത്തിലാണെന്ന് ഉപയോക്താവ് ഉറപ്പാക്കണം. രണ്ട് ഓപ്ഷനുകൾക്കും ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്, തെർമിസ്റ്ററിലുടനീളം വോൾട്ടേജിൻ്റെ നിരന്തരമായ നിരീക്ഷണം, അതുവഴി ഇലക്ട്രോണിക്സിന് സിഗ്നൽ അളക്കാൻ കഴിയും. എളുപ്പമുള്ള ഒരു ഓപ്ഷൻ ഉണ്ടോ? വോൾട്ടേജ് ആവേശം പരിഗണിക്കുക.
തെർമിസ്റ്ററിലേക്ക് ഡിസി വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പ്രതിരോധം മാറുന്നതിനനുസരിച്ച് തെർമിസ്റ്ററിലൂടെയുള്ള കറൻ്റ് സ്വയമേവ സ്കെയിലാകും. ഇപ്പോൾ, ഒരു റഫറൻസ് റെസിസ്റ്ററിന് പകരം ഒരു പ്രിസിഷൻ മെഷറിംഗ് റെസിസ്റ്റർ ഉപയോഗിച്ച്, തെർമിസ്റ്ററിലൂടെ ഒഴുകുന്ന കറൻ്റ് കണക്കാക്കുക എന്നതാണ് ഇതിൻ്റെ ഉദ്ദേശ്യം, അങ്ങനെ തെർമിസ്റ്റർ പ്രതിരോധം കണക്കാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജ് ADC റഫറൻസ് സിഗ്നലായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ, നേട്ടം ഘട്ടം ആവശ്യമില്ല. തെർമിസ്റ്റർ വോൾട്ടേജ് നിരീക്ഷിക്കുക, സിഗ്നൽ ലെവൽ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഉപയോഗിച്ച് അളക്കാൻ കഴിയുമോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുക, ഡ്രൈവ് നേട്ടം/നിലവിലെ മൂല്യം ക്രമീകരിക്കേണ്ടതെന്തെന്ന് കണക്കാക്കൽ എന്നിവ പ്രോസസ്സറിന് ഇല്ല. ഈ ലേഖനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന രീതി ഇതാണ്.
തെർമിസ്റ്ററിന് ചെറിയ പ്രതിരോധ റേറ്റിംഗും പ്രതിരോധ ശ്രേണിയും ഉണ്ടെങ്കിൽ, വോൾട്ടേജ് അല്ലെങ്കിൽ നിലവിലെ ആവേശം ഉപയോഗിക്കാം. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഡ്രൈവ് കറൻ്റും നേട്ടവും ശരിയാക്കാം. അതിനാൽ, ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സർക്യൂട്ട് ആയിരിക്കും. ഈ രീതി സൗകര്യപ്രദമാണ്, സെൻസറിലൂടെയും റഫറൻസ് റെസിസ്റ്ററിലൂടെയും കറൻ്റ് നിയന്ത്രിക്കാൻ സാധിക്കും, ഇത് കുറഞ്ഞ പവർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ വിലപ്പെട്ടതാണ്. കൂടാതെ, തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ സ്വയം ചൂടാക്കൽ കുറയ്ക്കുന്നു.
കുറഞ്ഞ റെസിസ്റ്റൻസ് റേറ്റിംഗുകളുള്ള തെർമിസ്റ്ററുകൾക്കും വോൾട്ടേജ് ആവേശം ഉപയോഗിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, സെൻസറിനോ ആപ്ലിക്കേഷനോ വേണ്ടി സെൻസറിലൂടെയുള്ള കറൻ്റ് വളരെ ഉയർന്നതല്ലെന്ന് ഉപയോക്താവ് എല്ലായ്പ്പോഴും ഉറപ്പാക്കണം.
ഒരു വലിയ പ്രതിരോധ റേറ്റിംഗും വിശാലമായ താപനില ശ്രേണിയും ഉള്ള ഒരു തെർമിസ്റ്റർ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ വോൾട്ടേജ് ആവേശം നടപ്പിലാക്കുന്നത് ലളിതമാക്കുന്നു. വലിയ നാമമാത്ര പ്രതിരോധം റേറ്റുചെയ്ത വൈദ്യുതധാരയുടെ സ്വീകാര്യമായ തലം നൽകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ആപ്ലിക്കേഷൻ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന മുഴുവൻ താപനില പരിധിയിലും കറൻ്റ് സ്വീകാര്യമായ തലത്തിലാണെന്ന് ഡിസൈനർമാർ ഉറപ്പാക്കേണ്ടതുണ്ട്.
ഒരു തെർമിസ്റ്റർ മെഷർമെൻ്റ് സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ സിഗ്മ-ഡെൽറ്റ എഡിസികൾ നിരവധി ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ആദ്യം, സിഗ്മ-ഡെൽറ്റ എഡിസി അനലോഗ് ഇൻപുട്ടിനെ പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിനാൽ, ബാഹ്യ ഫിൽട്ടറിംഗ് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞത് ആയി നിലനിർത്തുന്നു, കൂടാതെ ഒരു ലളിതമായ ആർസി ഫിൽട്ടർ മാത്രമാണ് ആവശ്യം. അവ ഫിൽട്ടർ തരത്തിലും ഔട്ട്പുട്ട് ബോഡ് നിരക്കിലും വഴക്കം നൽകുന്നു. ബിൽറ്റ്-ഇൻ ഡിജിറ്റൽ ഫിൽട്ടറിംഗ് മെയിൻസ് പവർ ചെയ്യുന്ന ഉപകരണങ്ങളിലെ ഏതെങ്കിലും ഇടപെടലിനെ അടിച്ചമർത്താൻ ഉപയോഗിക്കാം. AD7124-4/AD7124-8 പോലുള്ള 24-ബിറ്റ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് 21.7 ബിറ്റുകൾ വരെ പൂർണ്ണ റെസലൂഷൻ ഉണ്ട്, അതിനാൽ അവ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ നൽകുന്നു.
ഒരു സിഗ്മ-ഡെൽറ്റ എഡിസിയുടെ ഉപയോഗം, സ്പെസിഫിക്കേഷൻ, സിസ്റ്റം ചെലവ്, ബോർഡ് സ്പേസ്, മാർക്കറ്റിലേക്കുള്ള സമയം എന്നിവ കുറയ്ക്കുമ്പോൾ തെർമിസ്റ്റർ രൂപകൽപ്പനയെ വളരെ ലളിതമാക്കുന്നു.
ഈ ലേഖനം ADC ആയി AD7124-4/AD7124-8 ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം അവ കുറഞ്ഞ ശബ്‌ദം, കുറഞ്ഞ കറൻ്റ്, ബിൽറ്റ്-ഇൻ PGA, ബിൽറ്റ്-ഇൻ റഫറൻസ്, അനലോഗ് ഇൻപുട്ട്, റഫറൻസ് ബഫർ എന്നിവയുള്ള കൃത്യമായ ADC-കളാണ്.
നിങ്ങൾ ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജ് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടോ എന്നത് പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ, റഫറൻസ് വോൾട്ടേജും സെൻസർ വോൾട്ടേജും ഒരേ ഡ്രൈവ് ഉറവിടത്തിൽ നിന്ന് വരുന്ന ഒരു റേഷ്യോമെട്രിക് കോൺഫിഗറേഷൻ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു. ഇതിനർത്ഥം, ഉത്തേജന സ്രോതസ്സിലെ ഏതെങ്കിലും മാറ്റം അളവിൻ്റെ കൃത്യതയെ ബാധിക്കില്ല എന്നാണ്.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 5 തെർമിസ്റ്ററിനും പ്രിസിഷൻ റെസിസ്റ്ററിനുമുള്ള സ്ഥിരമായ ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് RREF കാണിക്കുന്നു, RREF-ൽ ഉടനീളം വികസിപ്പിച്ച വോൾട്ടേജ് തെർമിസ്റ്റർ അളക്കുന്നതിനുള്ള റഫറൻസ് വോൾട്ടേജാണ്.
ഈ കോൺഫിഗറേഷനിൽ ഫീൽഡ് കറൻ്റിലുള്ള എന്തെങ്കിലും പിശകുകൾ ഇല്ലാതാകുന്നതിനാൽ ഫീൽഡ് കറൻ്റ് കൃത്യമായിരിക്കണമെന്നില്ല, സ്ഥിരത കുറവായിരിക്കാം. സാധാരണഗതിയിൽ, സെൻസർ റിമോട്ട് ലൊക്കേഷനുകളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുമ്പോൾ ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി നിയന്ത്രണവും മികച്ച ശബ്ദ പ്രതിരോധശേഷിയും കാരണം വോൾട്ടേജ് എക്‌സിറ്റേഷനേക്കാൾ നിലവിലെ എക്‌സിറ്റേഷനാണ് മുൻഗണന നൽകുന്നത്. ഇത്തരത്തിലുള്ള ബയസ് രീതി സാധാരണഗതിയിൽ RTD-കൾക്കോ ​​തെർമിസ്റ്ററുകൾക്കോ ​​കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധ മൂല്യങ്ങളുള്ളതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന പ്രതിരോധ മൂല്യവും ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമതയുമുള്ള ഒരു തെർമിസ്റ്ററിന്, ഓരോ താപനില മാറ്റവും സൃഷ്ടിക്കുന്ന സിഗ്നൽ ലെവൽ വലുതായിരിക്കും, അതിനാൽ വോൾട്ടേജ് എക്സിറ്റേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, 10 kΩ തെർമിസ്റ്ററിന് 25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 10 kΩ പ്രതിരോധമുണ്ട്. -50 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ, NTC തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പ്രതിരോധം 441.117 kΩ ആണ്. AD7124-4/AD7124-8 നൽകുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഡ്രൈവ് കറൻ്റ് 50 µA 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഈ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഏരിയയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലഭ്യമായ മിക്ക ADC-കളുടെ പ്രവർത്തന ശ്രേണിക്ക് പുറത്തുള്ളതും വളരെ ഉയർന്നതുമാണ്. തെർമിസ്റ്ററുകളും സാധാരണയായി കണക്റ്റുചെയ്‌തിരിക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണിക്‌സിന് സമീപം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ കറൻ്റ് ഓടിക്കാനുള്ള പ്രതിരോധശേഷി ആവശ്യമില്ല.
ഒരു വോൾട്ടേജ് ഡിവൈഡർ സർക്യൂട്ടായി ശ്രേണിയിൽ ഒരു സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ ചേർക്കുന്നത് തെർമിസ്റ്ററിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതധാരയെ അതിൻ്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധ മൂല്യത്തിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തും. ഈ കോൺഫിഗറേഷനിൽ, സെൻസ് റെസിസ്റ്ററായ RSENSE ൻ്റെ മൂല്യം 25 ° C റഫറൻസ് താപനിലയിൽ തെർമിസ്റ്റർ പ്രതിരോധത്തിൻ്റെ മൂല്യത്തിന് തുല്യമായിരിക്കണം, അതിനാൽ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് അതിൻ്റെ നാമമാത്രമായ താപനിലയിൽ റഫറൻസ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്തിന് തുല്യമായിരിക്കും. 25°CC അതുപോലെ, 25°C-ൽ 10 kΩ പ്രതിരോധമുള്ള 10 kΩ തെർമിസ്റ്റർ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, RSENSE 10 ആയിരിക്കണം kΩ. താപനില മാറുന്നതിനനുസരിച്ച്, NTC തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പ്രതിരോധവും മാറുന്നു, കൂടാതെ തെർമിസ്റ്ററിലുടനീളം ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ അനുപാതവും മാറുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് NTC തെർമിസ്റ്ററിൻ്റെ പ്രതിരോധത്തിന് ആനുപാതികമാണ്.
തെർമിസ്റ്റർ കൂടാതെ/അല്ലെങ്കിൽ RSENSE പവർ ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന തിരഞ്ഞെടുത്ത വോൾട്ടേജ് റഫറൻസ് അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ADC റഫറൻസ് വോൾട്ടേജുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുവെങ്കിൽ, സിസ്റ്റം റേഷ്യോമെട്രിക് മെഷർമെൻ്റിലേക്ക് സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 7) അതുവഴി ഏതെങ്കിലും ഉത്തേജനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പിശക് വോൾട്ടേജ് ഉറവിടം നീക്കം ചെയ്യാൻ പക്ഷപാതം ചെയ്യും.
സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ (വോൾട്ടേജ് ഡ്രൈവ്) അല്ലെങ്കിൽ റഫറൻസ് റെസിസ്റ്റർ (നിലവിലെ ഡ്രൈവ്) എന്നിവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ പ്രാരംഭ ടോളറൻസും കുറഞ്ഞ ഡ്രിഫ്റ്റും ഉണ്ടായിരിക്കണം, കാരണം രണ്ട് വേരിയബിളുകളും മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെയും കൃത്യതയെ ബാധിക്കും.
ഒന്നിലധികം തെർമിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഒരു എക്സിറ്റേഷൻ വോൾട്ടേജ് ഉപയോഗിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഓരോ തെർമിസ്റ്ററിനും അതിൻ്റേതായ കൃത്യമായ സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ ഉണ്ടായിരിക്കണം. 8. ഓൺ സ്റ്റേറ്റിൽ ഒരു എക്സ്റ്റേണൽ മൾട്ടിപ്ലക്‌സർ അല്ലെങ്കിൽ ലോ-റെസിസ്റ്റൻസ് സ്വിച്ച് ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് മറ്റൊരു ഓപ്ഷൻ, ഇത് ഒരു പ്രിസിഷൻ സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ പങ്കിടാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഈ കോൺഫിഗറേഷൻ ഉപയോഗിച്ച്, ഓരോ തെർമിസ്റ്ററിനും അളക്കുമ്പോൾ കുറച്ച് സമയം ആവശ്യമാണ്.
ചുരുക്കത്തിൽ, ഒരു തെർമിസ്റ്റർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താപനില അളക്കൽ സംവിധാനം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ, പരിഗണിക്കേണ്ട നിരവധി ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്: സെൻസർ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ, സെൻസർ വയറിംഗ്, ഘടക തിരഞ്ഞെടുപ്പ് ട്രേഡ്-ഓഫുകൾ, ADC കോൺഫിഗറേഷൻ, കൂടാതെ ഈ വിവിധ വേരിയബിളുകൾ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള കൃത്യതയെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു. നിങ്ങളുടെ ടാർഗെറ്റ് പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് നിങ്ങളുടെ സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പനയും മൊത്തത്തിലുള്ള സിസ്റ്റം പിശക് ബജറ്റും എങ്ങനെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാമെന്ന് ഈ പരമ്പരയിലെ അടുത്ത ലേഖനം വിശദീകരിക്കുന്നു.