థర్మిస్టర్-ఆధారిత ఉష్ణోగ్రత కొలత వ్యవస్థలను ఆప్టిమైజ్ చేయడం: ఒక సవాలు

రెండు భాగాల సిరీస్‌లో ఇది మొదటి వ్యాసం. ఈ వ్యాసం మొదట చరిత్ర మరియు డిజైన్ సవాళ్లను చర్చిస్తుందిథర్మిస్టర్ ఆధారిత ఉష్ణోగ్రతకొలత వ్యవస్థలు, అలాగే రెసిస్టెన్స్ థర్మామీటర్ (RTD) ఉష్ణోగ్రత కొలత వ్యవస్థలతో వాటి పోలిక. ఇది థర్మిస్టర్ ఎంపిక, కాన్ఫిగరేషన్ ట్రేడ్-ఆఫ్‌లు మరియు ఈ అప్లికేషన్ ప్రాంతంలో సిగ్మా-డెల్టా అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్లు (ADCలు) యొక్క ప్రాముఖ్యతను కూడా వివరిస్తుంది. రెండవ వ్యాసం తుది థర్మిస్టర్-ఆధారిత కొలత వ్యవస్థను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో మరియు మూల్యాంకనం చేయాలో వివరిస్తుంది.
మునుపటి ఆర్టికల్ సిరీస్, ఆప్టిమైజింగ్ RTD టెంపరేచర్ సెన్సార్ సిస్టమ్స్‌లో వివరించినట్లుగా, RTD అనేది ఉష్ణోగ్రతతో నిరోధకత మారే రెసిస్టర్. థర్మిస్టర్లు RTDల మాదిరిగానే పనిచేస్తాయి. సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం మాత్రమే ఉన్న RTDల మాదిరిగా కాకుండా, థర్మిస్టర్ సానుకూల లేదా ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (NTC) థర్మిస్టర్లు ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ వాటి నిరోధకతను తగ్గిస్తాయి, అయితే సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (PTC) థర్మిస్టర్లు ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ వాటి నిరోధకతను పెంచుతాయి. అంజీర్ 1 సాధారణ NTC మరియు PTC థర్మిస్టర్‌ల ప్రతిస్పందన లక్షణాలను చూపిస్తుంది మరియు వాటిని RTD వక్రతలతో పోలుస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రత పరిధి పరంగా, RTD వక్రరేఖ దాదాపు సరళంగా ఉంటుంది మరియు థర్మిస్టర్ యొక్క నాన్-లీనియర్ (ఘాతాంక) స్వభావం కారణంగా సెన్సార్ థర్మిస్టర్‌ల కంటే చాలా విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిని (సాధారణంగా -200°C నుండి +850°C వరకు) కవర్ చేస్తుంది. RTDలు సాధారణంగా ప్రసిద్ధ ప్రామాణిక వక్రతలలో అందించబడతాయి, అయితే థర్మిస్టర్ వక్రతలు తయారీదారుని బట్టి మారుతూ ఉంటాయి. ఈ వ్యాసంలోని థర్మిస్టర్ ఎంపిక గైడ్ విభాగంలో దీని గురించి వివరంగా చర్చిస్తాము.
థర్మిస్టర్లు మిశ్రమ పదార్థాలతో తయారు చేయబడతాయి, సాధారణంగా సిరామిక్స్, పాలిమర్లు లేదా సెమీకండక్టర్లు (సాధారణంగా మెటల్ ఆక్సైడ్లు) మరియు స్వచ్ఛమైన లోహాలు (ప్లాటినం, నికెల్ లేదా రాగి). థర్మిస్టర్లు RTDల కంటే వేగంగా ఉష్ణోగ్రత మార్పులను గుర్తించగలవు, వేగవంతమైన అభిప్రాయాన్ని అందిస్తాయి. అందువల్ల, థర్మిస్టర్లను సాధారణంగా తక్కువ ధర, చిన్న పరిమాణం, వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన, అధిక సున్నితత్వం మరియు పరిమిత ఉష్ణోగ్రత పరిధి అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో సెన్సార్లు ఉపయోగిస్తారు, ఉదాహరణకు ఎలక్ట్రానిక్స్ నియంత్రణ, గృహ మరియు భవన నియంత్రణ, శాస్త్రీయ ప్రయోగశాలలు లేదా వాణిజ్య లేదా పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో థర్మోకపుల్స్ కోసం కోల్డ్ జంక్షన్ పరిహారం. ప్రయోజనాల కోసం. అనువర్తనాలు.
చాలా సందర్భాలలో, NTC థర్మిస్టర్‌లను PTC థర్మిస్టర్‌లకు బదులుగా ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత కొలత కోసం ఉపయోగిస్తారు. కొన్ని PTC థర్మిస్టర్‌లు అందుబాటులో ఉన్నాయి, వీటిని ఓవర్‌కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్‌లలో లేదా భద్రతా అనువర్తనాల కోసం రీసెట్ చేయగల ఫ్యూజ్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు. PTC థర్మిస్టర్ యొక్క రెసిస్టెన్స్-టెంపరేచర్ కర్వ్ స్విచ్ పాయింట్ (లేదా క్యూరీ పాయింట్) చేరుకోవడానికి ముందు చాలా చిన్న NTC ప్రాంతాన్ని చూపుతుంది, దాని పైన నిరోధకత అనేక డిగ్రీల సెల్సియస్ పరిధిలో అనేక ఆర్డర్‌ల పరిమాణంలో తీవ్రంగా పెరుగుతుంది. ఓవర్‌కరెంట్ పరిస్థితులలో, స్విచింగ్ ఉష్ణోగ్రత మించిపోయినప్పుడు PTC థర్మిస్టర్ బలమైన స్వీయ-తాపనను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు దాని నిరోధకత తీవ్రంగా పెరుగుతుంది, ఇది వ్యవస్థకు ఇన్‌పుట్ కరెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది, తద్వారా నష్టాన్ని నివారిస్తుంది. PTC థర్మిస్టర్‌ల స్విచింగ్ పాయింట్ సాధారణంగా 60°C మరియు 120°C మధ్య ఉంటుంది మరియు విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాల్లో ఉష్ణోగ్రత కొలతలను నియంత్రించడానికి తగినది కాదు. ఈ వ్యాసం NTC థర్మిస్టర్‌లపై దృష్టి పెడుతుంది, ఇవి సాధారణంగా -80°C నుండి +150°C వరకు ఉష్ణోగ్రతలను కొలవగలవు లేదా పర్యవేక్షించగలవు. NTC థర్మిస్టర్లు 25°C వద్ద కొన్ని ఓమ్‌ల నుండి 10 MΩ వరకు నిరోధక రేటింగ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. అంజీర్ 1లో చూపిన విధంగా, థర్మిస్టర్‌లకు డిగ్రీ సెల్సియస్‌కు నిరోధకతలో మార్పు నిరోధక థర్మామీటర్‌ల కంటే ఎక్కువగా కనిపిస్తుంది. థర్మిస్టర్‌లతో పోలిస్తే, థర్మిస్టర్‌ల అధిక సున్నితత్వం మరియు అధిక నిరోధక విలువ దాని ఇన్‌పుట్ సర్క్యూట్రీని సులభతరం చేస్తాయి, ఎందుకంటే థర్మిస్టర్‌లకు సీసం నిరోధకతను భర్తీ చేయడానికి 3-వైర్ లేదా 4-వైర్ వంటి ప్రత్యేక వైరింగ్ కాన్ఫిగరేషన్ అవసరం లేదు. థర్మిస్టర్ డిజైన్ సాధారణ 2-వైర్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను మాత్రమే ఉపయోగిస్తుంది.
అధిక-ఖచ్చితత్వ థర్మిస్టర్-ఆధారిత ఉష్ణోగ్రత కొలతకు ఖచ్చితమైన సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్, అనలాగ్-టు-డిజిటల్ మార్పిడి, లీనియరైజేషన్ మరియు పరిహారం అవసరం, ఇది అంజీర్ 2 లో చూపబడింది.
సిగ్నల్ గొలుసు సరళంగా అనిపించినప్పటికీ, మొత్తం మదర్‌బోర్డు పరిమాణం, ఖర్చు మరియు పనితీరును ప్రభావితం చేసే అనేక సంక్లిష్టతలు ఉన్నాయి. ADI యొక్క ప్రెసిషన్ ADC పోర్ట్‌ఫోలియోలో AD7124-4/AD7124-8 వంటి అనేక ఇంటిగ్రేటెడ్ సొల్యూషన్‌లు ఉన్నాయి, ఇవి అప్లికేషన్‌కు అవసరమైన బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లలో ఎక్కువ భాగం అంతర్నిర్మితంగా ఉన్నందున థర్మల్ సిస్టమ్ డిజైన్‌కు అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. అయితే, థర్మిస్టర్ ఆధారిత ఉష్ణోగ్రత కొలత పరిష్కారాలను రూపొందించడంలో మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడంలో వివిధ సవాళ్లు ఉన్నాయి.
ఈ వ్యాసం ఈ సమస్యలలో ప్రతిదాని గురించి చర్చిస్తుంది మరియు వాటిని పరిష్కరించడానికి మరియు అటువంటి వ్యవస్థల రూపకల్పన ప్రక్రియను మరింత సులభతరం చేయడానికి సిఫార్సులను అందిస్తుంది.
అనేక రకాలNTC థర్మిస్టర్లునేడు మార్కెట్లో అందుబాటులో ఉంది, కాబట్టి మీ అప్లికేషన్ కోసం సరైన థర్మిస్టర్‌ను ఎంచుకోవడం చాలా కష్టమైన పని కావచ్చు. థర్మిస్టర్‌లు వాటి నామమాత్రపు విలువ ద్వారా జాబితా చేయబడతాయని గమనించండి, ఇది 25°C వద్ద వాటి నామమాత్రపు నిరోధకత. అందువల్ల, 10 kΩ థర్మిస్టర్ 25°C వద్ద 10 kΩ నామమాత్రపు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. థర్మిస్టర్‌లు కొన్ని ఓమ్‌ల నుండి 10 MΩ వరకు నామమాత్రపు లేదా ప్రాథమిక నిరోధక విలువలను కలిగి ఉంటాయి. తక్కువ నిరోధక రేటింగ్‌లు (10 kΩ లేదా అంతకంటే తక్కువ నామమాత్రపు నిరోధకత) కలిగిన థర్మిస్టర్‌లు సాధారణంగా -50°C నుండి +70°C వంటి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పరిధులకు మద్దతు ఇస్తాయి. అధిక నిరోధక రేటింగ్‌లు కలిగిన థర్మిస్టర్‌లు 300°C వరకు ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగలవు.
థర్మిస్టర్ మూలకం మెటల్ ఆక్సైడ్‌తో తయారు చేయబడింది. థర్మిస్టర్లు బాల్, రేడియల్ మరియు SMD ఆకారాలలో లభిస్తాయి. అదనపు రక్షణ కోసం థర్మిస్టర్ పూసలు ఎపాక్సీ పూత లేదా గాజుతో కప్పబడి ఉంటాయి. ఎపాక్సీ పూతతో కూడిన బాల్ థర్మిస్టర్లు, రేడియల్ మరియు ఉపరితల థర్మిస్టర్లు 150°C వరకు ఉష్ణోగ్రతలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి. గ్లాస్ బీడ్ థర్మిస్టర్లు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి అనుకూలంగా ఉంటాయి. అన్ని రకాల పూతలు/ప్యాకేజింగ్ కూడా తుప్పు నుండి రక్షిస్తాయి. కఠినమైన వాతావరణాలలో అదనపు రక్షణ కోసం కొన్ని థర్మిస్టర్లు అదనపు గృహాలను కూడా కలిగి ఉంటాయి. బీడ్ థర్మిస్టర్లు రేడియల్/SMD థర్మిస్టర్‌ల కంటే వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన సమయాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అయితే, అవి అంత మన్నికైనవి కావు. అందువల్ల, ఉపయోగించిన థర్మిస్టర్ రకం తుది అప్లికేషన్ మరియు థర్మిస్టర్ ఉన్న వాతావరణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. థర్మిస్టర్ యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం దాని పదార్థం, ప్యాకేజింగ్ మరియు డిజైన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ఎపాక్సీ-కోటెడ్ NTC థర్మిస్టర్ సంవత్సరానికి 0.2°C మారగలదు, అయితే సీల్డ్ థర్మిస్టర్ సంవత్సరానికి 0.02°C మాత్రమే మారుతుంది.
థర్మిస్టర్లు వేర్వేరు ఖచ్చితత్వంలో వస్తాయి. ప్రామాణిక థర్మిస్టర్లు సాధారణంగా 0.5°C నుండి 1.5°C వరకు ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. థర్మిస్టర్ రెసిస్టెన్స్ రేటింగ్ మరియు బీటా విలువ (25°C నుండి 50°C/85°C నిష్పత్తి) సహనాన్ని కలిగి ఉంటాయి. థర్మిస్టర్ యొక్క బీటా విలువ తయారీదారుని బట్టి మారుతుందని గమనించండి. ఉదాహరణకు, వివిధ తయారీదారుల నుండి 10 kΩ NTC థర్మిస్టర్లు వేర్వేరు బీటా విలువలను కలిగి ఉంటాయి. మరింత ఖచ్చితమైన వ్యవస్థల కోసం, ఒమేగా™ 44xxx సిరీస్ వంటి థర్మిస్టర్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. అవి 0°C నుండి 70°C ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో 0.1°C లేదా 0.2°C ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, కొలవగల ఉష్ణోగ్రతల పరిధి మరియు ఆ ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో అవసరమైన ఖచ్చితత్వం ఈ అనువర్తనానికి థర్మిస్టర్లు అనుకూలంగా ఉన్నాయో లేదో నిర్ణయిస్తాయి. ఒమేగా 44xxx సిరీస్ యొక్క ఖచ్చితత్వం ఎక్కువగా ఉంటే, ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుందని దయచేసి గమనించండి.
నిరోధకతను డిగ్రీల సెల్సియస్‌గా మార్చడానికి, బీటా విలువను సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. బీటా విలువను రెండు ఉష్ణోగ్రత బిందువులను మరియు ప్రతి ఉష్ణోగ్రత బిందువు వద్ద సంబంధిత నిరోధకతను తెలుసుకోవడం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
RT1 = ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత 1 RT2 = ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత 2 T1 = ఉష్ణోగ్రత 1 (K) T2 = ఉష్ణోగ్రత 2 (K)
ప్రాజెక్ట్‌లో ఉపయోగించిన ఉష్ణోగ్రత పరిధికి దగ్గరగా ఉన్న బీటా విలువను వినియోగదారు ఉపయోగిస్తారు. చాలా థర్మిస్టర్ డేటాషీట్‌లు 25°C వద్ద నిరోధక సహనం మరియు బీటా విలువకు సహనంతో పాటు బీటా విలువను జాబితా చేస్తాయి.
అధిక ఖచ్చితత్వ థర్మిస్టర్లు మరియు ఒమేగా 44xxx సిరీస్ వంటి అధిక ఖచ్చితత్వ ముగింపు పరిష్కారాలు నిరోధకతను డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు మార్చడానికి స్టెయిన్‌హార్ట్-హార్ట్ సమీకరణాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. సమీకరణం 2కి సెన్సార్ తయారీదారు అందించిన మూడు స్థిరాంకాలు A, B మరియు C అవసరం. సమీకరణ గుణకాలు మూడు ఉష్ణోగ్రత బిందువులను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి కాబట్టి, ఫలిత సమీకరణం లీనియరైజేషన్ ద్వారా ప్రవేశపెట్టబడిన లోపాన్ని తగ్గిస్తుంది (సాధారణంగా 0.02 °C).
A, B మరియు C అనేవి మూడు ఉష్ణోగ్రత సెట్‌పాయింట్ల నుండి తీసుకోబడిన స్థిరాంకాలు. R = ఓంలలో థర్మిస్టర్ నిరోధకత T = K డిగ్రీలలో ఉష్ణోగ్రత
అంజీర్ 3 సెన్సార్ యొక్క కరెంట్ ఉత్తేజాన్ని చూపిస్తుంది. డ్రైవ్ కరెంట్ థర్మిస్టర్‌కు వర్తించబడుతుంది మరియు అదే కరెంట్ ప్రెసిషన్ రెసిస్టర్‌కు వర్తించబడుతుంది; కొలత కోసం రిఫరెన్స్‌గా ప్రెసిషన్ రెసిస్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్ విలువ థర్మిస్టర్ రెసిస్టర్ యొక్క అత్యధిక విలువ కంటే ఎక్కువగా లేదా సమానంగా ఉండాలి (సిస్టమ్‌లో కొలిచిన అత్యల్ప ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది).
ఉత్తేజిత కరెంట్‌ను ఎంచుకునేటప్పుడు, థర్మిస్టర్ యొక్క గరిష్ట నిరోధకతను మళ్ళీ పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. ఇది సెన్సార్ మరియు రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు ఆమోదయోగ్యమైన స్థాయిలో ఉండేలా చేస్తుంది. ఫీల్డ్ కరెంట్ సోర్స్‌కు కొంత హెడ్‌రూమ్ లేదా అవుట్‌పుట్ మ్యాచింగ్ అవసరం. థర్మిస్టర్ అత్యల్ప కొలవగల ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక నిరోధకతను కలిగి ఉంటే, ఇది చాలా తక్కువ డ్రైవ్ కరెంట్‌కు దారి తీస్తుంది. అందువల్ల, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద థర్మిస్టర్ అంతటా ఉత్పత్తి అయ్యే వోల్టేజ్ చిన్నది. ఈ తక్కువ స్థాయి సిగ్నల్‌ల కొలతను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ప్రోగ్రామబుల్ గెయిన్ దశలను ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, గెయిన్‌ను డైనమిక్‌గా ప్రోగ్రామ్ చేయాలి ఎందుకంటే థర్మిస్టర్ నుండి సిగ్నల్ స్థాయి ఉష్ణోగ్రతతో బాగా మారుతుంది.
మరొక ఎంపిక ఏమిటంటే గెయిన్‌ను సెట్ చేయడం కానీ డైనమిక్ డ్రైవ్ కరెంట్‌ను ఉపయోగించడం. అందువల్ల, థర్మిస్టర్ నుండి సిగ్నల్ స్థాయి మారినప్పుడు, డ్రైవ్ కరెంట్ విలువ డైనమిక్‌గా మారుతుంది, తద్వారా థర్మిస్టర్ అంతటా అభివృద్ధి చేయబడిన వోల్టేజ్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం యొక్క పేర్కొన్న ఇన్‌పుట్ పరిధిలో ఉంటుంది. రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్ అంతటా అభివృద్ధి చేయబడిన వోల్టేజ్ కూడా ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు ఆమోదయోగ్యమైన స్థాయిలో ఉందని వినియోగదారు నిర్ధారించుకోవాలి. రెండు ఎంపికలకు అధిక స్థాయి నియంత్రణ, థర్మిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ యొక్క స్థిరమైన పర్యవేక్షణ అవసరం, తద్వారా ఎలక్ట్రానిక్స్ సిగ్నల్‌ను కొలవగలదు. సులభమైన ఎంపిక ఉందా? వోల్టేజ్ ఉత్తేజాన్ని పరిగణించండి.
థర్మిస్టర్‌కు DC వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేసినప్పుడు, థర్మిస్టర్ ద్వారా కరెంట్ స్వయంచాలకంగా స్కేల్ అవుతుంది, ఎందుకంటే థర్మిస్టర్ యొక్క నిరోధకత మారుతుంది. ఇప్పుడు, రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్‌కు బదులుగా ప్రెసిషన్ కొలిచే రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగించి, థర్మిస్టర్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్‌ను లెక్కించడం దీని ఉద్దేశ్యం, తద్వారా థర్మిస్టర్ నిరోధకతను లెక్కించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. డ్రైవ్ వోల్టేజ్‌ను ADC రిఫరెన్స్ సిగ్నల్‌గా కూడా ఉపయోగిస్తున్నందున, గెయిన్ స్టేజ్ అవసరం లేదు. థర్మిస్టర్ వోల్టేజ్‌ను పర్యవేక్షించడం, ఎలక్ట్రానిక్స్ ద్వారా సిగ్నల్ స్థాయిని కొలవవచ్చో లేదో నిర్ణయించడం మరియు ఏ డ్రైవ్ గెయిన్/కరెంట్ విలువను సర్దుబాటు చేయాలో లెక్కించడం ప్రాసెసర్‌కు పని లేదు. ఈ వ్యాసంలో ఉపయోగించిన పద్ధతి ఇది.
థర్మిస్టర్ చిన్న నిరోధక రేటింగ్ మరియు నిరోధక పరిధిని కలిగి ఉంటే, వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్ ఉత్తేజాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, డ్రైవ్ కరెంట్ మరియు గెయిన్‌ను స్థిరీకరించవచ్చు. అందువలన, సర్క్యూట్ చిత్రం 3లో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. ఈ పద్ధతి సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే సెన్సార్ మరియు రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్ ద్వారా కరెంట్‌ను నియంత్రించడం సాధ్యమవుతుంది, ఇది తక్కువ శక్తి అనువర్తనాల్లో విలువైనది. అదనంగా, థర్మిస్టర్ యొక్క స్వీయ-తాపన తగ్గించబడుతుంది.
తక్కువ నిరోధక రేటింగ్‌లు కలిగిన థర్మిస్టర్‌లకు కూడా వోల్టేజ్ ఉత్తేజాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, సెన్సార్ లేదా అప్లికేషన్ కోసం సెన్సార్ ద్వారా కరెంట్ చాలా ఎక్కువగా లేదని వినియోగదారు ఎల్లప్పుడూ నిర్ధారించుకోవాలి.
పెద్ద నిరోధక రేటింగ్ మరియు విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధి కలిగిన థర్మిస్టర్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు వోల్టేజ్ ఉత్తేజనం అమలును సులభతరం చేస్తుంది. పెద్ద నామమాత్రపు నిరోధకత ఆమోదయోగ్యమైన రేటెడ్ కరెంట్ స్థాయిని అందిస్తుంది. అయితే, అప్లికేషన్ మద్దతు ఇచ్చే మొత్తం ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో కరెంట్ ఆమోదయోగ్యమైన స్థాయిలో ఉందని డిజైనర్లు నిర్ధారించుకోవాలి.
థర్మిస్టర్ కొలత వ్యవస్థను రూపొందించేటప్పుడు సిగ్మా-డెల్టా ADCలు అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. మొదట, సిగ్మా-డెల్టా ADC అనలాగ్ ఇన్‌పుట్‌ను తిరిగి నమూనా చేస్తుంది కాబట్టి, బాహ్య వడపోత కనిష్టంగా ఉంచబడుతుంది మరియు ఏకైక అవసరం సాధారణ RC ఫిల్టర్. అవి ఫిల్టర్ రకం మరియు అవుట్‌పుట్ బాడ్ రేటులో వశ్యతను అందిస్తాయి. మెయిన్స్ పవర్డ్ పరికరాల్లో ఏదైనా జోక్యాన్ని అణిచివేసేందుకు అంతర్నిర్మిత డిజిటల్ వడపోతను ఉపయోగించవచ్చు. AD7124-4/AD7124-8 వంటి 24-బిట్ పరికరాలు 21.7 బిట్‌ల వరకు పూర్తి రిజల్యూషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అవి అధిక రిజల్యూషన్‌ను అందిస్తాయి.
సిగ్మా-డెల్టా ADC వాడకం థర్మిస్టర్ డిజైన్‌ను చాలా సులభతరం చేస్తుంది, అదే సమయంలో స్పెసిఫికేషన్, సిస్టమ్ ఖర్చు, బోర్డు స్థలం మరియు మార్కెట్‌కు వెళ్ళే సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది.
ఈ వ్యాసం AD7124-4/AD7124-8 ను ADC గా ఉపయోగిస్తుంది ఎందుకంటే అవి అంతర్నిర్మిత PGA, అంతర్నిర్మిత రిఫరెన్స్, అనలాగ్ ఇన్పుట్ మరియు రిఫరెన్స్ బఫర్ తో తక్కువ శబ్దం, తక్కువ కరెంట్, ఖచ్చితత్వ ADC లు.
మీరు డ్రైవ్ కరెంట్ లేదా డ్రైవ్ వోల్టేజ్ ఉపయోగిస్తున్నారా అనే దానితో సంబంధం లేకుండా, రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ మరియు సెన్సార్ వోల్టేజ్ ఒకే డ్రైవ్ సోర్స్ నుండి వచ్చే రేషియోమెట్రిక్ కాన్ఫిగరేషన్ సిఫార్సు చేయబడింది. దీని అర్థం ఉత్తేజిత మూలంలో ఏదైనా మార్పు కొలత యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేయదు.
అంజీర్ 5 లో థర్మిస్టర్ మరియు ప్రెసిషన్ రెసిస్టర్ RREF కోసం స్థిరమైన డ్రైవ్ కరెంట్ చూపిస్తుంది, RREF అంతటా అభివృద్ధి చేయబడిన వోల్టేజ్ థర్మిస్టర్‌ను కొలవడానికి రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్.
ఫీల్డ్ కరెంట్ ఖచ్చితంగా ఉండవలసిన అవసరం లేదు మరియు తక్కువ స్థిరంగా ఉండవచ్చు ఎందుకంటే ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో ఫీల్డ్ కరెంట్‌లోని ఏవైనా లోపాలు తొలగించబడతాయి. సాధారణంగా, సెన్సార్ రిమోట్ ప్రదేశాలలో ఉన్నప్పుడు ఉన్నతమైన సున్నితత్వ నియంత్రణ మరియు మెరుగైన శబ్ద రోగనిరోధక శక్తి కారణంగా వోల్టేజ్ ఉత్తేజితం కంటే కరెంట్ ఉత్తేజనానికి ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. ఈ రకమైన బయాస్ పద్ధతిని సాధారణంగా తక్కువ నిరోధక విలువలు కలిగిన RTDలు లేదా థర్మిస్టర్‌ల కోసం ఉపయోగిస్తారు. అయితే, అధిక నిరోధక విలువ మరియు అధిక సున్నితత్వం కలిగిన థర్మిస్టర్ కోసం, ప్రతి ఉష్ణోగ్రత మార్పు ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే సిగ్నల్ స్థాయి పెద్దదిగా ఉంటుంది, కాబట్టి వోల్టేజ్ ఉత్తేజనాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఉదాహరణకు, 10 kΩ థర్మిస్టర్ 25°C వద్ద 10 kΩ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. -50°C వద్ద, NTC థర్మిస్టర్ యొక్క నిరోధకత 441.117 kΩ. AD7124-4/AD7124-8 అందించే 50 µA కనిష్ట డ్రైవ్ కరెంట్ 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది చాలా ఎక్కువ మరియు ఈ అప్లికేషన్ ప్రాంతంలో ఉపయోగించే చాలా అందుబాటులో ఉన్న ADC ల ఆపరేటింగ్ పరిధికి వెలుపల ఉంటుంది. థర్మిస్టర్లు కూడా సాధారణంగా కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటాయి లేదా ఎలక్ట్రానిక్స్ దగ్గర ఉంటాయి, కాబట్టి డ్రైవ్ కరెంట్ కు రోగనిరోధక శక్తి అవసరం లేదు.
వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్‌గా సిరీస్‌లో సెన్స్ రెసిస్టర్‌ను జోడించడం వలన థర్మిస్టర్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని దాని కనీస నిరోధక విలువకు పరిమితం చేస్తుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, సెన్స్ రెసిస్టర్ RSENSE విలువ 25°C రిఫరెన్స్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద థర్మిస్టర్ రెసిస్టెన్స్ విలువకు సమానంగా ఉండాలి, తద్వారా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ దాని నామమాత్రపు ఉష్ణోగ్రత 25°CC వద్ద రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ మధ్య బిందువుకు సమానంగా ఉంటుంది. అదేవిధంగా, 25°C వద్ద 10 kΩ రెసిస్టెన్స్ ఉన్న 10 kΩ థర్మిస్టర్‌ను ఉపయోగిస్తే, RSENSE 10 kΩ ఉండాలి. ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, NTC థర్మిస్టర్ యొక్క రెసిస్టెన్స్ కూడా మారుతుంది మరియు థర్మిస్టర్ అంతటా డ్రైవ్ వోల్టేజ్ నిష్పత్తి కూడా మారుతుంది, ఫలితంగా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ NTC థర్మిస్టర్ యొక్క రెసిస్టెన్స్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
థర్మిస్టర్ మరియు/లేదా RSENSE కి శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగించే ఎంచుకున్న వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ కొలత కోసం ఉపయోగించే ADC రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌తో సరిపోలితే, సిస్టమ్ రేషియోమెట్రిక్ కొలతకు సెట్ చేయబడుతుంది (మూర్తి 7) తద్వారా ఏదైనా ఉత్తేజిత-సంబంధిత ఎర్రర్ వోల్టేజ్ మూలాన్ని తొలగించడానికి పక్షపాతంతో ఉంటుంది.
సెన్స్ రెసిస్టర్ (వోల్టేజ్ ఆధారిత) లేదా రిఫరెన్స్ రెసిస్టర్ (కరెంట్ ఆధారిత) తక్కువ ప్రారంభ టాలరెన్స్ మరియు తక్కువ డ్రిఫ్ట్ కలిగి ఉండాలని గమనించండి, ఎందుకంటే రెండు వేరియబుల్స్ మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.
బహుళ థర్మిస్టర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, ఒక ఉత్తేజిత వోల్టేజ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, ప్రతి థర్మిస్టర్‌కు దాని స్వంత ప్రెసిషన్ సెన్స్ రెసిస్టర్ ఉండాలి, ఇది అంజీర్ 8 లో చూపబడింది. మరొక ఎంపిక ఏమిటంటే, ఆన్ స్టేట్‌లో బాహ్య మల్టీప్లెక్సర్ లేదా తక్కువ-రెసిస్టెన్స్ స్విచ్‌ను ఉపయోగించడం, ఇది ఒక ప్రెసిషన్ సెన్స్ రెసిస్టర్‌ను పంచుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌తో, ప్రతి థర్మిస్టర్‌ను కొలిచినప్పుడు కొంత స్థిరీకరణ సమయం అవసరం.
సారాంశంలో, థర్మిస్టర్ ఆధారిత ఉష్ణోగ్రత కొలత వ్యవస్థను రూపొందించేటప్పుడు, పరిగణించవలసిన అనేక ప్రశ్నలు ఉన్నాయి: సెన్సార్ ఎంపిక, సెన్సార్ వైరింగ్, కాంపోనెంట్ ఎంపిక ట్రేడ్-ఆఫ్‌లు, ADC కాన్ఫిగరేషన్ మరియు ఈ వివిధ వేరియబుల్స్ సిస్టమ్ యొక్క మొత్తం ఖచ్చితత్వాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయి. ఈ శ్రేణిలోని తదుపరి వ్యాసం మీ లక్ష్య పనితీరును సాధించడానికి మీ సిస్టమ్ డిజైన్ మరియు మొత్తం సిస్టమ్ ఎర్రర్ బడ్జెట్‌ను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో వివరిస్తుంది.