Ev gotara yekem a rêzenivîseke du beşî ye. Ev gotar dê pêşî li ser dîrok û zehmetiyên sêwirandinê yêngermahiya li ser bingeha termîstorêsîstemên pîvandinê, û her weha berawirdkirina wan bi sîstemên pîvandina germahiyê yên termometreya berxwedanê (RTD). Her wiha dê hilbijartina termîstorê, danûstandinên mîhengkirinê, û girîngiya veguherînerên analog-ber-dîjîtal (ADC) yên sigma-delta di vê qada serîlêdanê de rave bike. Gotara duyemîn dê hûrgulî bide ka meriv çawa pergala pîvandinê ya dawîn a li ser bingeha termîstorê çêtir dike û dinirxîne.
Wekî ku di rêzenivîsa gotarên berê de, Çêtirkirina Sîstemên Sensorên Germahiyê yên RTD, hatiye vegotin, RTD berxwedêrek e ku berxwedana wê bi germahiyê re diguhere. Termîstor bi heman rengî wekî RTD-yan dixebitin. Berevajî RTD-yan, ku tenê koefîsyenteke germahiyê ya erênî heye, termîstorek dikare koefîsyenteke germahiyê ya erênî an neyînî hebe. Termîstorên koefîsyenteke germahiyê ya neyînî (NTC) berxwedana xwe kêm dikin dema ku germahî bilind dibe, lê termîstorên koefîsyenteke germahiyê ya erênî (PTC) berxwedana xwe zêde dikin dema ku germahî bilind dibe. Li ser şekil 1 taybetmendiyên bersiva termîstorên tîpîk ên NTC û PTC nîşan dide û wan bi xêzên RTD re berawird dike.
Ji aliyê rêjeya germahiyê ve, xêza RTD hema hema xêzikî ye, û sensor ji ber xwezaya ne-xêzikî (eksponensî) ya termîstorê rêjeyek germahiyê ya pir firehtir ji termîstoran vedihewîne (bi gelemperî -200°C heta +850°C). RTD bi gelemperî di xêzên standardîzekirî yên naskirî de têne peyda kirin, lê xêzên termîstorê li gorî hilberîner diguherin. Em ê vê yekê di beşa rêbernameya hilbijartina termîstorê ya vê gotarê de bi berfirehî nîqaş bikin.
Termîstor ji materyalên kompozît, bi gelemperî seramîk, polîmer, an nîvconductor (bi gelemperî oksîdên metal) û metalên saf (platîn, nîkel, an sifir) têne çêkirin. Termîstor dikarin guherînên germahiyê ji RTD-yan zûtir tespît bikin, û bersivek zûtir peyda bikin. Ji ber vê yekê, termîstor bi gelemperî ji hêla sensoran ve di sepanên ku hewceyê lêçûnek kêm, mezinahiya piçûk, bersiva bilez, hesasiyetek bilindtir, û rêjeya germahiyê ya sînorkirî ne, wekî kontrola elektronîkî, kontrola mal û avahiyan, laboratuarên zanistî, an tezmînata girêdana sar ji bo termocûpên di sepanên bazirganî an pîşesaziyê de têne bikar anîn. Sepandin.
Di piraniya rewşan de, termîstorên NTC ji bo pîvandina rast a germahiyê têne bikar anîn, ne termîstorên PTC. Hin termîstorên PTC hene ku dikarin di devreyên parastina zêdeherikînê de an jî wekî fîzên vesazkirî ji bo sepanên ewlehiyê werin bikar anîn. Xêza berxwedan-germahiya termîstorek PTC herêmek NTC ya pir piçûk nîşan dide berî ku bigihîje xala guheztinê (an xala Curie), ku li jor wê berxwedan bi çend rêzên mezinahîyê di nav çend pileyên Celsius de bi tundî bilind dibe. Di bin şert û mercên zêdeherikînê de, termîstora PTC dê germbûnek xwe-bi hêz çêbike dema ku germahiya guheztinê derbas bibe, û berxwedana wê dê bi tundî bilind bibe, ku dê herika têketinê ya pergalê kêm bike, bi vî rengî pêşî li zirarê bigire. Xala guheztina termîstorên PTC bi gelemperî di navbera 60°C û 120°C de ye û ji bo kontrolkirina pîvandina germahiyê di rêzek fireh a sepanan de ne guncaw e. Ev gotar li ser termîstorên NTC disekine, ku bi gelemperî dikarin germahiyên di navbera -80°C û +150°C de bipîvin an çavdêrî bikin. Termîstorên NTC xwedî rêjeyên berxwedanê ne ku ji çend ohman heta 10 MΩ di 25°C de diguhere. Wekî ku di şekil 1 de tê xuyang kirin, guherîna berxwedanê li gorî pileya Celsius ji bo termometrên berxwedanê bêtir diyar e. Li gorî termîstoran, hesasiyeta bilind û nirxa berxwedana bilind a termîstorê devreyên têketina wê hêsan dikin, ji ber ku termîstor ji bo telafîkirina berxwedana pêşeng hewceyê ti mîhengên têlkirinê yên taybetî, wekî 3-têl an 4-têl, nakin. Sêwirana termîstorê tenê mîhengek hêsan a 2-têl bikar tîne.
Pîvandina germahiyê ya li ser bingeha termîstorê ya rastbûna bilind, wekî ku di şekil 2 de tê xuyang kirin, pêdivî bi pêvajoyek sînyala rast, veguherîna analog-bo-dîjîtal, xêzikkirin û tezmînatê heye.
Her çend zincîra sînyalê dibe ku hêsan xuya bike jî, çend tevlihevî hene ku bandorê li mezinahî, lêçûn û performansa tevahiya motherboardê dikin. Portfoliyoya ADC-ya rastîn a ADI-yê çend çareseriyên yekbûyî vedihewîne, wek AD7124-4/AD7124-8, ku ji bo sêwirana pergala germî gelek avantajan peyda dikin ji ber ku piraniya blokên avahiyê yên ku ji bo serîlêdanekê hewce ne hatine çêkirin. Lêbelê, di sêwirandin û çêtirkirina çareseriyên pîvandina germahiyê yên li ser bingeha termîstorê de gelek dijwarî hene.
Ev gotar li ser her yek ji van pirsgirêkan nîqaş dike û ji bo çareserkirina wan û hêsankirina pêvajoya sêwirandinê ji bo pergalên weha pêşniyaran pêşkêş dike.
Cûrbecûr cûrbecûr heneTermîstorên NTCîro di sûkê de hene, ji ber vê yekê hilbijartina termîstora rast ji bo serîlêdana we dikare karekî dijwar be. Bala xwe bidinê ku termîstor li gorî nirxa xwe ya nominal têne navnîş kirin, ku berxwedana wan a nominal li 25°C ye. Ji ber vê yekê, termîstorek 10 kΩ li 25°C berxwedanek nominal a 10 kΩ heye. Termîstor xwedî nirxên berxwedana nominal an bingehîn in ku ji çend ohm heta 10 MΩ diguherin. Termîstorên bi rêjeyên berxwedana nizm (berxwedana nominal 10 kΩ an kêmtir) bi gelemperî rêzeyên germahiyên nizmtir, wek -50°C heta +70°C piştgirî dikin. Termîstorên bi rêjeyên berxwedana bilindtir dikarin li hember germahiyên heta 300°C bisekinin.
Elementa termîstorê ji oksîda metalê hatiye çêkirin. Termîstor bi şêweyên gog, radyal û SMD hene. Kundirên termîstorê ji bo parastina zêdetir bi epoksî hatine pêçandin an jî bi cam hatine dorpêçkirin. Termîstorên gog ên bi epoksî hatine pêçandin, termîstorên radyal û rûberî ji bo germahiyên heta 150°C guncaw in. Termîstorên kundirên cam ji bo pîvandina germahiyên bilind guncaw in. Hemî celeb pêçandin/pakêtkirin jî li dijî korozyonê diparêzin. Hin termîstor dê ji bo parastina zêdetir di hawîrdorên dijwar de xanîyên zêde jî hebin. Termîstorên kundir demek bersivdayînê ya zûtir ji termîstorên radyal/SMD hene. Lêbelê, ew ne ewqas domdar in. Ji ber vê yekê, celebê termîstora ku tê bikar anîn bi serîlêdana dawîn û hawîrdora ku termîstor lê ye ve girêdayî ye. Aramiya demdirêj a termîstorekê bi materyal, pakêt û sêwirana wê ve girêdayî ye. Mînakî, termîstorek NTC ya bi epoksî hatiye pêçandin dikare salê 0.2°C biguhere, lê termîstorek mohrkirî tenê salê 0.02°C diguhere.
Termîstor bi rastbûna cuda tên. Termîstorên standard bi gelemperî rastbûna wan di navbera 0.5°C û 1.5°C de ye. Rêjeya berxwedana termîstor û nirxa beta (rêjeya 25°C heta 50°C/85°C) xwedî tolerans in. Bala xwe bidinê ku nirxa beta ya termîstorê li gorî hilberîner diguhere. Mînakî, termîstorên NTC yên 10 kΩ ji hilberînerên cuda dê nirxên beta yên cuda hebin. Ji bo pergalên rasttir, termîstorên wekî rêzeya Omega™ 44xxx dikarin werin bikar anîn. Rastbûna wan di navbera 0°C û 70°C de 0.1°C an 0.2°C ye. Ji ber vê yekê, rêzeya germahiyên ku dikarin werin pîvandin û rastbûna pêwîst li ser wê rêzeya germahiyê diyar dike ka termîstor ji bo vê serîlêdanê guncan in an na. Ji kerema xwe bala xwe bidinê ku rastbûna rêzeya Omega 44xxx çiqas bilind be, lêçûn jî ewqas bilindtir dibe.
Ji bo veguherandina berxwedanê bo pileya Celsiusê, bi gelemperî nirxa beta tê bikaranîn. Nirxa beta bi zanîna her du xalên germahiyê û berxwedana têkildar a li her xala germahiyê tê destnîşankirin.
RT1 = Berxwedana Germahîyê 1 RT2 = Berxwedana Germahîyê 2 T1 = Germahî 1 (K) T2 = Germahî 2 (K)
Bikarhêner nirxa beta ya herî nêzîkî rêjeya germahiyê ya ku di projeyê de tê bikar anîn bikar tîne. Piraniya pelên daneyên termîstorê nirxek beta ligel toleransa berxwedanê li 25°C û toleransek ji bo nirxa beta nîşan didin.
Termîstorên rastbûna bilindtir û çareseriyên bidawîkirinê yên rastbûna bilind ên wekî rêzeya Omega 44xxx hevkêşeya Steinhart-Hart bikar tînin da ku berxwedanê veguherînin pileya Celsius. Hevkêşeya 2 sê sabîtên A, B, û C hewce dike, ku dîsa ji hêla hilberînerê sensorê ve têne peyda kirin. Ji ber ku katsayiyên hevkêşeyê bi karanîna sê xalên germahiyê têne çêkirin, hevkêşeya encam xeletiya ku ji hêla xêzikkirinê ve hatî çêkirin kêm dike (bi gelemperî 0.02 °C).
A, B û C sabîtên ku ji sê xalên diyarkirî yên germahiyê hatine wergirtin in. R = berxwedana termîstorê bi ohman T = germahî bi K pileyan
Di şekil 3 de, herika teşwîqkirina sensorê tê nîşandan. Herika ajotinê li termîstorê tê sepandin û heman herik li berxwedêra rastbûnê tê sepandin; berxwedêrek rastbûnê wekî referans ji bo pîvandinê tê bikar anîn. Divê nirxa berxwedêra referansê ji nirxa herî bilind a berxwedana termîstorê mezintir an jî wekhev be (li gorî germahiya herî nizm a di pergalê de tê pîvandin).
Dema hilbijartina herika ajîtasyonê, divê berxwedana herî zêde ya termîstorê dîsa were hesibandin. Ev piştrast dike ku voltaja li ser sensor û berxwedêrê referansê her gav di astekê de ye ku ji hêla elektronîkê ve tê qebûlkirin. Çavkaniya herika zeviyê hewceyê hin serşokê an hevahengiya derketinê ye. Ger termîstor di germahiya herî nizm a pîvandî de berxwedanek bilind hebe, ev ê bibe sedema herikek ajotinê ya pir nizm. Ji ber vê yekê, voltaja ku li ser termîstorê di germahiya bilind de çêdibe piçûk e. Qonaxên destkeftiya bernamekirî dikarin werin bikar anîn da ku pîvandina van sînyalên asta nizm çêtir bikin. Lêbelê, destkeftî divê bi dînamîkî were bernamekirin ji ber ku asta sînyalê ji termîstorê bi germahiyê re pir diguhere.
Vebijarkek din jî ew e ku destkeftiyê were danîn lê herika ajotinê ya dînamîk were bikar anîn. Ji ber vê yekê, her ku asta sînyala ji termîstorê diguhere, nirxa herika ajotinê bi awayekî dînamîk diguhere da ku voltaja ku li seranserê termîstorê pêş dikeve di nav rêza têketina diyarkirî ya cîhaza elektronîkî de be. Divê bikarhêner piştrast bike ku voltaja ku li seranserê berxwedêrê referansê pêş dikeve jî di asteke ku ji bo elektronîkê tê qebûlkirin de ye. Her du vebijark jî hewceyê astek bilind a kontrolê, çavdêriya domdar a voltaja li seranserê termîstorê ne da ku elektronîk bikaribe sînyalê bipîve. Ma vebijarkek hêsantir heye? Teşwîqkirina voltaja bifikirin.
Dema ku voltaja DC li termîstorê tê sepandin, herikîna ku di termîstorê re derbas dibe bixweber bi guhertina berxwedana termîstorê re pîvan dibe. Niha, bi karanîna berxwedêrek pîvandina rastîn li şûna berxwedêrek referansê, armanca wê ew e ku herikîna ku di termîstorê re derbas dibe hesab bike, bi vî rengî dihêle ku berxwedana termîstorê were hesibandin. Ji ber ku voltaja ajotinê wekî sînyala referansê ya ADC jî tê bikar anîn, qonaxa qezencê ne hewce ye. Karê pêvajoyker ne şopandina voltaja termîstorê ye, diyar dike ka asta sînyalê dikare ji hêla elektronîkê ve were pîvandin, û hesab dike ka kîjan nirxa qezenc/herikîna ajotinê hewce ye ku were sererast kirin. Ev rêbaza ku di vê gotarê de tê bikar anîn e.
Eger termîstor xwedî rêjeyek berxwedanê û rêjeya berxwedanê ya piçûk be, voltaj an jî herikîna çalak dikare were bikar anîn. Di vê rewşê de, herikîna ajotinê û qezenc dikarin werin sabît kirin. Bi vî awayî, devre dê wekî ku di Şekil 3 de tê xuyang kirin be. Ev rêbaz ji ber ku gengaz e ku herikîn bi rêya sensor û berxwedêra referansê were kontrol kirin, ku di sepanên hêza kêm de bi qîmet e. Wekî din, germkirina xwe-termîstorê kêm dibe.
Teşwîqkirina voltaja dikare ji bo termîstorên bi nirxên berxwedanê yên kêm jî were bikar anîn. Lêbelê, bikarhêner divê her gav piştrast bike ku herika ku di sensorê re derbas dibe ji bo sensor an serîlêdanê pir zêde nebe.
Dema ku termîstorek bi rêjeya berxwedanê ya mezin û rêjeyek germahiyê ya fireh tê bikar anîn, teşwîqkirina voltaja pêkanînê hêsan dike. Berxwedana nominal a mezintir astek qebûlkirî ya herika nominal peyda dike. Lêbelê, sêwiraner hewce ne ku piştrast bikin ku herik li seranserê rêza germahiyê ya ku ji hêla serîlêdanê ve tê piştgirî kirin di astek qebûlkirî de ye.
ADC-yên Sigma-Delta dema sêwirandina pergala pîvandina termîstorê gelek avantajan pêşkêş dikin. Pêşî, ji ber ku ADC-ya sigma-delta têketina analog ji nû ve nimûne dike, fîlterkirina derveyî kêmtirîn tê girtin û tenê hewcedarî fîlterek RC ya hêsan e. Ew di celebê fîlterê û rêjeya baudê ya derketinê de nermbûn peyda dikin. Fîlterkirina dîjîtal a çêkirî dikare were bikar anîn da ku her destwerdanê di cîhazên ku bi elektrîkê dixebitin de were tepeserkirin. Amûrên 24-bit ên wekî AD7124-4/AD7124-8 xwedî çareseriyek tevahî ya heya 21.7 bit in, ji ber vê yekê ew çareseriyek bilind peyda dikin.
Bikaranîna ADC-ya sigma-delta sêwirana termîstorê pir hêsan dike di heman demê de taybetmendî, lêçûna pergalê, cîhê panelê, û dema gihîştina bazarê kêm dike.
Ev gotar AD7124-4/AD7124-8 wekî ADC bikar tîne ji ber ku ew ADC-yên deng kêm, herikîna kêm, rast in ku PGA-ya çêkirî, referansa çêkirî, têketina analog û tampona referansê heye.
Bêyî ku hûn herika ajotinê an voltaja ajotinê bikar bînin, konfigurasyonek ratiometrik tê pêşniyar kirin ku tê de voltaja referansê û voltaja sensorê ji heman çavkaniya ajotinê werin. Ev tê vê wateyê ku her guhertinek di çavkaniya teşwîqkirinê de dê bandorê li rastbûna pîvandinê neke.
Di şekil 5 de herika ajotina sabît a termîstor û berxwedêra rastbûnê RREF nîşan dide, voltaja ku li ser RREF-ê pêş dikeve voltaja referansê ye ji bo pîvandina termîstorê.
Herika zeviyê ne hewce ye ku rast be û dibe ku kêmtir aram be ji ber ku di vê konfigurasyonê de her xeletiyek di herika zeviyê de dê were rakirin. Bi gelemperî, ji ber kontrola hesasiyeta bilindtir û parastina deng a çêtir dema ku sensor li deverên dûr be, teşwîqkirina herikê ji teşwîqkirina voltaja tercîhkirî ye. Ev celeb rêbaza alîgiriyê bi gelemperî ji bo RTD an termîstorên bi nirxên berxwedanê yên kêm tê bikar anîn. Lêbelê, ji bo termîstorek bi nirxek berxwedanê ya bilindtir û hesasiyetek bilindtir, asta sînyala ku ji hêla her guherîna germahiyê ve tê hilberandin dê mezintir be, ji ber vê yekê teşwîqkirina voltaja tê bikar anîn. Mînakî, termîstorek 10 kΩ di 25°C de xwedî berxwedanek 10 kΩ ye. Di -50°C de, berxwedana termîstora NTC 441.117 kΩ ye. Herika ajotinê ya herî kêm 50 µA ku ji hêla AD7124-4/AD7124-8 ve tê peyda kirin 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V çêdike, ku pir zêde ye û li derveyî rêza xebitandinê ya piraniya ADC-yên berdest ên ku di vê qada serîlêdanê de têne bikar anîn e. Termîstor jî bi gelemperî têne girêdan an jî li nêzî elektronîkê têne danîn, ji ber vê yekê bêparastin li hember herika ajotinê ne hewce ye.
Zêdekirina berxwedêrek hestê di rêzê de wekî çerxek dabeşkerê voltaja dê herika ku di termîstorê re derbas dibe bi nirxa berxwedana wê ya herî kêm sînordar bike. Di vê konfigurasyonê de, nirxa berxwedêra hestê RSENSE divê di germahiya referansê ya 25°C de wekhevî nirxa berxwedana termîstorê be, da ku voltaja derketinê di germahiya wê ya nominal a 25°CC de wekhevî xala navîn a voltaja referansê be. Bi heman awayî, heke termîstorek 10 kΩ bi berxwedana 10 kΩ di 25°C de were bikar anîn, divê RSENSE 10 kΩ be. Her ku germahî diguhere, berxwedana termîstora NTC jî diguhere, û rêjeya voltaja ajotinê li seranserê termîstorê jî diguhere, di encamê de voltaja derketinê bi berxwedana termîstora NTC re rêjeyî ye.
Eger referansa voltaja bijartî ya ku ji bo hêzkirina termîstor û/an RSENSE tê bikar anîn bi voltaja referansa ADC-yê ya ku ji bo pîvandinê tê bikar anîn re li hev bike, pergal li ser pîvandina ratiometrik tê danîn (Wêne 7) da ku her çavkaniya voltaja xeletiyê ya têkildarî tehrîkkirinê dê ji bo rakirinê bi alîgirî were rakirin.
Ji bîr mekin ku divê an berxwedêra hestiyariyê (ya ku ji hêla voltaja ve tê ajotin) an jî berxwedêra referansê (ya ku ji hêla herikê ve tê ajotin) toleransa destpêkê ya nizm û drifta nizm hebe, ji ber ku her du guherbar jî dikarin bandorê li rastbûna tevahiya pergalê bikin.
Dema ku gelek termîstor têne bikar anîn, yek voltaja tehrîkkirinê dikare were bikar anîn. Lêbelê, divê her termîstorek berxwedêrek xwe ya hestkirina rastbûnê hebe, wekî ku di şekil 8-an de tê xuyang kirin. Vebijarkek din jî ew e ku meriv multiplekserê derveyî an guhêzkerek berxwedana kêm di rewşa vekirî de bikar bîne, ku dihêle ku yek berxwedêrek hestkirina rastbûnê were parvekirin. Bi vê veavakirinê, her termîstorek dema ku tê pîvandin hewceyê demek arambûnê ye.
Bi kurtasî, dema sêwirandina pergaleke pîvandina germahiyê ya li ser bingeha termîstorê, gelek pirs hene ku divê werin hesibandin: hilbijartina sensorê, têlên sensorê, danûstandinên hilbijartina pêkhateyan, mîhengkirina ADC, û ka ev guherbarên cûrbecûr çawa bandorê li rastbûna giştî ya pergalê dikin. Gotara din a vê rêzenivîsê rave dike ka meriv çawa sêwirana pergala xwe û budceya giştî ya xeletiya pergalê çêtir dike da ku performansa xwe ya armanckirî bi dest bixe.
Dema weşandinê: 30ê Îlonê, 2022