थर्मिस्टर-आधारित तापमान मापन प्रणाली ऑप्टिमाइझ करणे: एक आव्हान

दोन भागांच्या मालिकेतील हा पहिला लेख आहे. हा लेख प्रथम इतिहास आणि डिझाइन आव्हानांवर चर्चा करेलथर्मिस्टर-आधारित तापमानमापन प्रणाली, तसेच प्रतिरोधक थर्मामीटर (RTD) तापमान मापन प्रणालींशी त्यांची तुलना. हे थर्मिस्टरची निवड, कॉन्फिगरेशन ट्रेड-ऑफ आणि सिग्मा-डेल्टा ॲनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर्स (ADCs) चे महत्त्व या ऍप्लिकेशन क्षेत्रात वर्णन करेल. दुसरा लेख अंतिम थर्मिस्टर-आधारित मापन प्रणाली कशी ऑप्टिमाइझ आणि मूल्यमापन करावी याबद्दल तपशीलवार वर्णन करेल.
मागील लेख मालिकेत वर्णन केल्याप्रमाणे, RTD तापमान सेन्सर सिस्टम ऑप्टिमाइझ करणे, RTD हा एक प्रतिरोधक आहे ज्याचा प्रतिकार तापमानानुसार बदलतो. थर्मिस्टर्स RTD प्रमाणेच काम करतात. RTDs च्या विपरीत, ज्यामध्ये फक्त सकारात्मक तापमान गुणांक असतो, थर्मिस्टरमध्ये सकारात्मक किंवा नकारात्मक तापमान गुणांक असू शकतो. नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर्स तापमान वाढल्याने त्यांचा प्रतिकार कमी करतात, तर सकारात्मक तापमान गुणांक (पीटीसी) थर्मिस्टर्स तापमान वाढल्याने त्यांचा प्रतिकार वाढवतात. अंजीर वर. 1 ठराविक NTC आणि PTC थर्मिस्टर्सची प्रतिसाद वैशिष्ट्ये दर्शविते आणि त्यांची RTD वक्रांशी तुलना करते.
तापमान श्रेणीच्या दृष्टीने, RTD वक्र जवळजवळ रेखीय आहे आणि थर्मिस्टरच्या गैर-रेखीय (घातांकीय) स्वरूपामुळे सेन्सर थर्मिस्टर्स (सामान्यत: -200°C ते +850°C) पेक्षा जास्त विस्तृत तापमान श्रेणी व्यापतो. RTDs सहसा सुप्रसिद्ध प्रमाणित वक्रांमध्ये प्रदान केले जातात, तर थर्मिस्टर वक्र उत्पादकानुसार बदलतात. आम्ही या लेखाच्या थर्मिस्टर निवड मार्गदर्शक विभागात याबद्दल तपशीलवार चर्चा करू.
थर्मिस्टर्स संमिश्र पदार्थांपासून बनवले जातात, सामान्यतः सिरॅमिक्स, पॉलिमर किंवा सेमीकंडक्टर (सामान्यत: मेटल ऑक्साइड) आणि शुद्ध धातू (प्लॅटिनम, निकेल किंवा तांबे). थर्मिस्टर्स RTDs पेक्षा तापमानातील बदल अधिक जलद ओळखू शकतात, जलद अभिप्राय प्रदान करतात. म्हणून, थर्मिस्टर सामान्यतः सेन्सरद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरतात ज्यांना कमी किमतीची, लहान आकाराची, जलद प्रतिसाद, उच्च संवेदनशीलता आणि मर्यादित तापमान श्रेणी, जसे की इलेक्ट्रॉनिक्स नियंत्रण, घर आणि इमारत नियंत्रण, वैज्ञानिक प्रयोगशाळा किंवा व्यावसायिक मधील थर्मोकपल्ससाठी कोल्ड जंक्शन नुकसानभरपाईची आवश्यकता असते. किंवा औद्योगिक अनुप्रयोग. उद्देश अर्ज.
बहुतेक प्रकरणांमध्ये, NTC थर्मिस्टर्सचा वापर अचूक तापमान मोजण्यासाठी केला जातो, PTC थर्मिस्टर्स नाही. काही PTC थर्मिस्टर्स उपलब्ध आहेत ज्यांचा वापर ओव्हरकरंट प्रोटेक्शन सर्किट्समध्ये किंवा सुरक्षितता ऍप्लिकेशन्ससाठी रिसेट करण्यायोग्य फ्यूज म्हणून केला जाऊ शकतो. PTC थर्मिस्टरचा प्रतिकार-तापमान वक्र स्विच पॉईंट (किंवा क्युरी पॉइंट) पर्यंत पोहोचण्यापूर्वी एक अतिशय लहान NTC प्रदेश दर्शवितो, ज्याच्या वर अनेक अंश सेल्सिअसच्या परिमाणात अनेक ऑर्डरने प्रतिकार झपाट्याने वाढतो. ओव्हरकरंट परिस्थितीत, जेव्हा स्विचिंग तापमान ओलांडले जाते तेव्हा PTC थर्मिस्टर मजबूत स्व-उष्णता निर्माण करेल आणि त्याचा प्रतिकार झपाट्याने वाढेल, ज्यामुळे सिस्टमला इनपुट करंट कमी होईल, ज्यामुळे नुकसान टाळता येईल. PTC थर्मिस्टर्सचा स्विचिंग पॉईंट सामान्यत: 60°C आणि 120°C दरम्यान असतो आणि अनुप्रयोगांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये तापमान मोजमाप नियंत्रित करण्यासाठी योग्य नाही. हा लेख NTC थर्मिस्टर्सवर लक्ष केंद्रित करतो, जे सामान्यत: -80°C ते +150°C पर्यंतचे तापमान मोजू शकतात किंवा निरीक्षण करू शकतात. NTC थर्मिस्टर्सना 25°C वर काही ohms ते 10 MΩ पर्यंत रेझिस्टन्स रेटिंग असते. अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे. 1, थर्मिस्टर्ससाठी प्रति डिग्री सेल्सिअस प्रतिकारातील बदल प्रतिरोधक थर्मामीटरपेक्षा अधिक स्पष्ट आहे. थर्मिस्टर्सच्या तुलनेत, थर्मिस्टरची उच्च संवेदनशीलता आणि उच्च प्रतिकार मूल्य त्याच्या इनपुट सर्किटरीला सुलभ करते, कारण थर्मिस्टर्सना लीड रेझिस्टन्सची भरपाई करण्यासाठी 3-वायर किंवा 4-वायर सारख्या कोणत्याही विशेष वायरिंग कॉन्फिगरेशनची आवश्यकता नसते. थर्मिस्टर डिझाइन फक्त एक साधी 2-वायर कॉन्फिगरेशन वापरते.
अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे उच्च-परिशुद्धता थर्मिस्टर-आधारित तापमान मापनासाठी अचूक सिग्नल प्रक्रिया, ॲनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण, रेखीयकरण आणि भरपाई आवश्यक आहे. 2.
जरी सिग्नल साखळी साधी वाटली तरी, संपूर्ण मदरबोर्डचा आकार, किंमत आणि कार्यप्रदर्शन प्रभावित करणाऱ्या अनेक गुंतागुंत आहेत. ADI च्या अचूक ADC पोर्टफोलिओमध्ये AD7124-4/AD7124-8 सारख्या अनेक एकात्मिक उपायांचा समावेश आहे, जे थर्मल सिस्टम डिझाइनसाठी अनेक फायदे प्रदान करतात कारण अनुप्रयोगासाठी आवश्यक असलेले बहुतेक बिल्डिंग ब्लॉक्स अंगभूत असतात. तथापि, थर्मिस्टर-आधारित तापमान मापन उपाय डिझाइन आणि ऑप्टिमाइझ करण्यात विविध आव्हाने आहेत.
हा लेख या प्रत्येक मुद्द्यांवर चर्चा करतो आणि त्या सोडवण्यासाठी आणि अशा प्रणालींसाठी डिझाइन प्रक्रिया अधिक सुलभ करण्यासाठी शिफारसी प्रदान करतो.
च्या विस्तृत विविधता आहेतएनटीसी थर्मिस्टर्सआज बाजारात आहे, त्यामुळे तुमच्या ऍप्लिकेशनसाठी योग्य थर्मिस्टर निवडणे कठीण काम असू शकते. लक्षात घ्या की थर्मिस्टर्स त्यांच्या नाममात्र मूल्यानुसार सूचीबद्ध केले जातात, जे 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात त्यांचा नाममात्र प्रतिकार आहे. म्हणून, 10 kΩ थर्मिस्टरचा 25°C वर 10 kΩ इतका नाममात्र प्रतिकार असतो. थर्मिस्टर्सचे नाममात्र किंवा मूलभूत प्रतिरोधक मूल्ये काही ओम ते 10 MΩ पर्यंत असतात. कमी प्रतिरोधक रेटिंग असलेले थर्मिस्टर्स (नाममात्र प्रतिकार 10 kΩ किंवा त्यापेक्षा कमी) सामान्यतः -50°C ते +70°C सारख्या कमी तापमान श्रेणींना समर्थन देतात. उच्च प्रतिरोधक रेटिंग असलेले थर्मिस्टर्स 300°C पर्यंत तापमान सहन करू शकतात.
थर्मिस्टर घटक धातूच्या ऑक्साईडपासून बनलेला असतो. थर्मिस्टर्स बॉल, रेडियल आणि एसएमडी आकारात उपलब्ध आहेत. थर्मिस्टर मणी अतिरिक्त संरक्षणासाठी इपॉक्सी कोटेड किंवा ग्लास एन्कॅप्स्युलेट केलेले असतात. इपॉक्सी कोटेड बॉल थर्मिस्टर्स, रेडियल आणि पृष्ठभाग थर्मिस्टर्स 150 डिग्री सेल्सिअस तापमानासाठी योग्य आहेत. ग्लास बीड थर्मिस्टर्स उच्च तापमान मोजण्यासाठी योग्य आहेत. सर्व प्रकारचे कोटिंग्स/पॅकेजिंग देखील गंजापासून संरक्षण करतात. कठोर वातावरणात अतिरिक्त संरक्षणासाठी काही थर्मिस्टर्सकडे अतिरिक्त घरे देखील असतील. रेडियल/एसएमडी थर्मिस्टर्सच्या तुलनेत बीड थर्मिस्टर्सचा वेगवान प्रतिसाद असतो. तथापि, ते तितके टिकाऊ नाहीत. म्हणून, वापरलेल्या थर्मिस्टरचा प्रकार शेवटच्या अनुप्रयोगावर आणि थर्मिस्टर ज्या वातावरणात स्थित आहे त्यावर अवलंबून असतो. थर्मिस्टरची दीर्घकालीन स्थिरता त्याची सामग्री, पॅकेजिंग आणि डिझाइनवर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, एक इपॉक्सी-लेपित NTC थर्मिस्टर प्रति वर्ष 0.2°C बदलू शकतो, तर सीलबंद थर्मिस्टर प्रति वर्ष फक्त 0.02°C बदलतो.
थर्मिस्टर्स वेगवेगळ्या अचूकतेमध्ये येतात. मानक थर्मिस्टर्सची अचूकता सामान्यत: 0.5°C ते 1.5°C असते. थर्मिस्टर रेझिस्टन्स रेटिंग आणि बीटा व्हॅल्यू (25°C ते 50°C/85°C चे गुणोत्तर) एक सहनशीलता आहे. लक्षात घ्या की थर्मिस्टरचे बीटा मूल्य उत्पादकानुसार बदलते. उदाहरणार्थ, विविध उत्पादकांकडून 10 kΩ NTC थर्मिस्टर्सची भिन्न बीटा मूल्ये असतील. अधिक अचूक प्रणालींसाठी, थर्मिस्टर्स जसे की Omega™ 44xxx मालिका वापरली जाऊ शकते. त्यांची अचूकता 0.1°C किंवा 0.2°C असते ज्या तापमान श्रेणी 0°C ते 70°C असते. त्यामुळे, मोजता येणारी तापमानाची श्रेणी आणि त्या तापमान श्रेणीवर आवश्यक असलेली अचूकता थर्मिस्टर्स या अनुप्रयोगासाठी योग्य आहेत की नाही हे निर्धारित करते. कृपया लक्षात घ्या की ओमेगा 44xxx मालिकेची अचूकता जितकी जास्त असेल तितकी जास्त किंमत.
प्रतिकारशक्ती अंश सेल्सिअसमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी, बीटा मूल्य सामान्यतः वापरले जाते. प्रत्येक तापमान बिंदूवर दोन तापमान बिंदू आणि संबंधित प्रतिकार जाणून घेऊन बीटा मूल्य निर्धारित केले जाते.
RT1 = तापमान प्रतिरोध 1 RT2 = तापमान प्रतिरोध 2 T1 = तापमान 1 (K) T2 = तापमान 2 (K)
वापरकर्ता प्रकल्पात वापरलेल्या तापमान श्रेणीच्या सर्वात जवळचे बीटा मूल्य वापरतो. बऱ्याच थर्मिस्टर डेटाशीटमध्ये बीटा मूल्य 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात प्रतिकार सहिष्णुता आणि बीटा मूल्यासाठी सहिष्णुतेसह सूचीबद्ध केले जाते.
उच्च परिशुद्धता थर्मिस्टर्स आणि उच्च परिशुद्धता टर्मिनेशन सोल्यूशन्स जसे की ओमेगा 44xxx मालिका स्टेनहार्ट-हार्ट समीकरणाचा वापर करून प्रतिकारशक्ती अंश सेल्सिअसमध्ये रूपांतरित करतात. समीकरण 2 ला सेन्सर निर्मात्याने पुन्हा प्रदान केलेले तीन स्थिरांक A, B आणि C आवश्यक आहेत. कारण समीकरण गुणांक तीन तापमान बिंदू वापरून तयार केले जातात, परिणामी समीकरण रेखीयकरण (सामान्यत: 0.02 °C) द्वारे सादर केलेली त्रुटी कमी करते.
A, B आणि C हे स्थिरांक तीन तापमान सेटपॉइंट्समधून घेतले जातात. ohms मध्ये R = थर्मिस्टर प्रतिरोध T = तापमान K अंशांमध्ये
अंजीर वर. 3 सेन्सरची वर्तमान उत्तेजना दर्शवते. ड्राईव्ह करंट थर्मिस्टरवर लागू केला जातो आणि तोच प्रवाह प्रिसिजन रेझिस्टरवर लागू केला जातो; परिशुद्धता प्रतिरोधक मापनासाठी संदर्भ म्हणून वापरला जातो. संदर्भ रेझिस्टरचे मूल्य थर्मिस्टर प्रतिरोधकतेच्या सर्वोच्च मूल्यापेक्षा जास्त किंवा समान असणे आवश्यक आहे (सिस्टममध्ये मोजलेल्या सर्वात कमी तापमानावर अवलंबून).
उत्तेजित प्रवाह निवडताना, थर्मिस्टरचा जास्तीत जास्त प्रतिकार पुन्हा विचारात घेणे आवश्यक आहे. हे सुनिश्चित करते की सेन्सर आणि रेफरन्स रेझिस्टरमधील व्होल्टेज नेहमी इलेक्ट्रॉनिक्सला स्वीकार्य पातळीवर आहे. फील्ड चालू स्त्रोताला काही हेडरूम किंवा आउटपुट जुळणी आवश्यक आहे. जर थर्मिस्टरला सर्वात कमी मोजता येण्याजोग्या तापमानात उच्च प्रतिकार असेल तर याचा परिणाम खूप कमी ड्राइव्ह करंट होईल. म्हणून, उच्च तापमानात थर्मिस्टरमध्ये निर्माण होणारा व्होल्टेज लहान असतो. या निम्न पातळीच्या सिग्नलचे मापन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी प्रोग्रामेबल गेन टप्पे वापरले जाऊ शकतात. तथापि, लाभ डायनॅमिकरित्या प्रोग्राम केला पाहिजे कारण थर्मिस्टरकडून सिग्नल पातळी तापमानानुसार मोठ्या प्रमाणात बदलते.
दुसरा पर्याय म्हणजे फायदा सेट करणे परंतु डायनॅमिक ड्राइव्ह करंट वापरणे. म्हणून, थर्मिस्टरकडून सिग्नल पातळी बदलत असताना, ड्राइव्हचे वर्तमान मूल्य गतिशीलपणे बदलते जेणेकरून थर्मिस्टरमध्ये विकसित व्होल्टेज इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाच्या निर्दिष्ट इनपुट श्रेणीमध्ये असेल. वापरकर्त्याने हे सुनिश्चित केले पाहिजे की रेफरन्स रेझिस्टरवर विकसित व्होल्टेज देखील इलेक्ट्रॉनिक्सला स्वीकार्य पातळीवर आहे. दोन्ही पर्यायांना उच्च पातळीचे नियंत्रण आवश्यक आहे, थर्मिस्टरमधील व्होल्टेजचे सतत निरीक्षण करणे आवश्यक आहे जेणेकरून इलेक्ट्रॉनिक्स सिग्नल मोजू शकेल. एक सोपा पर्याय आहे का? व्होल्टेज उत्तेजना विचारात घ्या.
जेव्हा थर्मिस्टरला डीसी व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा थर्मिस्टरचा प्रतिकार बदलल्यामुळे थर्मिस्टरद्वारे विद्युत प्रवाह आपोआप स्केल होतो. आता, संदर्भ रोधकाऐवजी अचूक मोजमाप करणारा रोधक वापरून, त्याचा उद्देश थर्मिस्टरमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाची गणना करणे हा आहे, ज्यामुळे थर्मिस्टरच्या प्रतिकाराची गणना करता येते. ड्राइव्ह व्होल्टेज एडीसी संदर्भ सिग्नल म्हणून देखील वापरला जात असल्याने, कोणत्याही लाभाच्या टप्प्याची आवश्यकता नाही. प्रोसेसरकडे थर्मिस्टर व्होल्टेजचे निरीक्षण करणे, सिग्नल पातळी इलेक्ट्रॉनिक्सद्वारे मोजली जाऊ शकते की नाही हे निर्धारित करणे आणि कोणत्या ड्राइव्हचा फायदा/वर्तमान मूल्य समायोजित करणे आवश्यक आहे याची गणना करणे हे काम नाही. या लेखात ही पद्धत वापरली आहे.
थर्मिस्टरमध्ये लहान प्रतिकार रेटिंग आणि प्रतिकार श्रेणी असल्यास, व्होल्टेज किंवा वर्तमान उत्तेजना वापरली जाऊ शकते. या प्रकरणात, ड्राइव्ह वर्तमान आणि लाभ निश्चित केले जाऊ शकते. अशा प्रकारे, आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे सर्किट असेल. ही पद्धत सोयीस्कर आहे कारण सेन्सर आणि रेफरन्स रेझिस्टरद्वारे विद्युत प्रवाह नियंत्रित करणे शक्य आहे, जे कमी उर्जा अनुप्रयोगांमध्ये मौल्यवान आहे. याव्यतिरिक्त, थर्मिस्टरचे स्वयं-हीटिंग कमी केले जाते.
कमी प्रतिरोधक रेटिंग असलेल्या थर्मिस्टर्ससाठी व्होल्टेज उत्तेजना देखील वापरली जाऊ शकते. तथापि, वापरकर्त्याने नेहमी खात्री केली पाहिजे की सेन्सरद्वारे प्रवाह सेन्सर किंवा अनुप्रयोगासाठी खूप जास्त नाही.
मोठ्या प्रतिरोधक रेटिंग आणि विस्तृत तापमान श्रेणीसह थर्मिस्टर वापरताना व्होल्टेज उत्तेजना अंमलबजावणी सुलभ करते. मोठा नाममात्र प्रतिकार रेटेड वर्तमानाचा स्वीकार्य स्तर प्रदान करतो. तथापि, डिझाइनर्सना हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की अनुप्रयोगाद्वारे समर्थित संपूर्ण तापमान श्रेणीवर वर्तमान स्वीकार्य पातळीवर आहे.
थर्मिस्टर मापन प्रणालीची रचना करताना सिग्मा-डेल्टा एडीसी अनेक फायदे देतात. प्रथम, सिग्मा-डेल्टा एडीसी ॲनालॉग इनपुटचे नमुने घेत असल्यामुळे, बाह्य फिल्टरिंग कमीतकमी ठेवले जाते आणि फक्त एक साधी आरसी फिल्टरची आवश्यकता असते. ते फिल्टर प्रकार आणि आउटपुट बॉड रेटमध्ये लवचिकता प्रदान करतात. बिल्ट-इन डिजिटल फिल्टरिंगचा वापर मेन पॉवर केलेल्या उपकरणांमध्ये होणारा हस्तक्षेप रोखण्यासाठी केला जाऊ शकतो. AD7124-4/AD7124-8 सारख्या 24-बिट उपकरणांचे पूर्ण रिझोल्यूशन 21.7 बिट्स पर्यंत असते, त्यामुळे ते उच्च रिझोल्यूशन प्रदान करतात.
सिग्मा-डेल्टा एडीसीचा वापर थर्मिस्टर डिझाइनला मोठ्या प्रमाणात सुलभ करते आणि विनिर्देश, सिस्टमची किंमत, बोर्ड स्पेस आणि बाजारासाठी वेळ कमी करते.
हा लेख AD7124-4/AD7124-8 ADC म्हणून वापरतो कारण ते कमी आवाज, कमी प्रवाह, अंगभूत PGA, अंगभूत संदर्भ, ॲनालॉग इनपुट आणि संदर्भ बफर असलेले अचूक ADC आहेत.
तुम्ही ड्राइव्ह करंट किंवा ड्राईव्ह व्होल्टेज वापरत असलात तरीही, रेशोमेट्रिक कॉन्फिगरेशनची शिफारस केली जाते ज्यामध्ये संदर्भ व्होल्टेज आणि सेन्सर व्होल्टेज एकाच ड्राइव्ह स्रोतातून येतात. याचा अर्थ असा की उत्तेजित स्त्रोतातील कोणताही बदल मोजमापाच्या अचूकतेवर परिणाम करणार नाही.
अंजीर वर. 5 थर्मिस्टर आणि प्रेसिजन रेझिस्टर RREF साठी स्थिर ड्राइव्ह करंट दर्शविते, RREF मध्ये विकसित व्होल्टेज हे थर्मिस्टर मोजण्यासाठी संदर्भ व्होल्टेज आहे.
फील्ड करंट अचूक असणे आवश्यक नाही आणि ते कमी स्थिर असू शकते कारण या कॉन्फिगरेशनमध्ये फील्ड करंटमधील कोणत्याही त्रुटी दूर केल्या जातील. सामान्यत:, जेव्हा सेन्सर दुर्गम ठिकाणी असतो तेव्हा उच्च संवेदनशीलता नियंत्रण आणि उत्तम आवाज प्रतिकारशक्ती यामुळे वर्तमान उत्तेजनाला व्होल्टेज उत्तेजनापेक्षा प्राधान्य दिले जाते. या प्रकारची पूर्वाग्रह पद्धत सामान्यत: आरटीडी किंवा कमी प्रतिरोधक मूल्यांसह थर्मिस्टर्ससाठी वापरली जाते. तथापि, उच्च प्रतिकार मूल्य आणि उच्च संवेदनशीलता असलेल्या थर्मिस्टरसाठी, प्रत्येक तापमान बदलामुळे व्युत्पन्न होणारी सिग्नल पातळी मोठी असेल, म्हणून व्होल्टेज उत्तेजना वापरली जाते. उदाहरणार्थ, 10 kΩ थर्मिस्टरचा 25°C वर 10 kΩ प्रतिकार असतो. -50°C वर, NTC थर्मिस्टरचा प्रतिकार 441.117 kΩ आहे. AD7124-4/AD7124-8 द्वारे प्रदान केलेला 50 µA चा किमान ड्राइव्ह करंट 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V व्युत्पन्न करतो, जो खूप जास्त आहे आणि या ऍप्लिकेशन क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या सर्वाधिक उपलब्ध ADC च्या ऑपरेटिंग रेंजच्या बाहेर आहे. थर्मिस्टर्स देखील सहसा कनेक्ट केलेले असतात किंवा इलेक्ट्रॉनिक्सच्या जवळ असतात, म्हणून विद्युत प्रवाह चालविण्यासाठी प्रतिकारशक्ती आवश्यक नसते.
व्होल्टेज डिव्हायडर सर्किट म्हणून मालिकेत सेन्स रेझिस्टर जोडल्याने थर्मिस्टरद्वारे विद्युत् प्रवाह त्याच्या किमान प्रतिकार मूल्यापर्यंत मर्यादित होईल. या कॉन्फिगरेशनमध्ये, सेन्स रेझिस्टर RSENSE चे मूल्य 25°C च्या संदर्भ तापमानावरील थर्मिस्टर रेझिस्टन्सच्या मूल्यासारखे असले पाहिजे, जेणेकरून आउटपुट व्होल्टेज त्याच्या नाममात्र तापमानात संदर्भ व्होल्टेजच्या मध्यबिंदूच्या समान असेल. 25°CC त्याचप्रमाणे, जर 10 kΩ थर्मिस्टर 25°C वर 10 kΩ च्या प्रतिकारासह वापरले जाते, RSENSE 10 kΩ असावे. जसजसे तापमान बदलते, तसतसे एनटीसी थर्मिस्टरचा प्रतिकार देखील बदलतो आणि थर्मिस्टरच्या संपूर्ण ड्राईव्ह व्होल्टेजचे गुणोत्तर देखील बदलते, परिणामी आउटपुट व्होल्टेज एनटीसी थर्मिस्टरच्या प्रतिकाराच्या प्रमाणात होते.
थर्मिस्टर आणि/किंवा RSENSE ला पॉवर करण्यासाठी वापरलेला निवडलेला व्होल्टेज संदर्भ मापनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या ADC संदर्भ व्होल्टेजशी जुळत असल्यास, सिस्टम रेशोमेट्रिक मापन (आकृती 7) वर सेट केली जाते जेणेकरून उत्तेजना-संबंधित त्रुटी व्होल्टेज स्रोत काढून टाकण्यासाठी पक्षपाती असेल.
लक्षात घ्या की एकतर सेन्स रेझिस्टर (व्होल्टेज चालित) किंवा संदर्भ रोधक (वर्तमान चालित) मध्ये कमी प्रारंभिक सहनशीलता आणि कमी प्रवाह असणे आवश्यक आहे, कारण दोन्ही व्हेरिएबल्स संपूर्ण सिस्टमच्या अचूकतेवर परिणाम करू शकतात.
एकाधिक थर्मिस्टर्स वापरताना, एक उत्तेजना व्होल्टेज वापरला जाऊ शकतो. तथापि, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, प्रत्येक थर्मिस्टरचे स्वतःचे अचूक सेन्स रेझिस्टर असणे आवश्यक आहे. 8. दुसरा पर्याय म्हणजे बाह्य मल्टिप्लेक्सर किंवा कमी-प्रतिरोधक स्विच चालू स्थितीत वापरणे, जे एक अचूक सेन्स रेझिस्टर सामायिक करण्यास अनुमती देते. या कॉन्फिगरेशनसह, प्रत्येक थर्मिस्टरला मोजण्यासाठी थोडा वेळ लागतो.
सारांश, थर्मिस्टर-आधारित तापमान मापन प्रणालीची रचना करताना, विचारात घेण्यासारखे अनेक प्रश्न आहेत: सेन्सर निवड, सेन्सर वायरिंग, घटक निवड ट्रेड-ऑफ, ADC कॉन्फिगरेशन आणि हे विविध व्हेरिएबल्स सिस्टमच्या एकूण अचूकतेवर कसा परिणाम करतात. या मालिकेतील पुढील लेख तुमचे लक्ष्य कार्यप्रदर्शन साध्य करण्यासाठी तुमच्या सिस्टम डिझाइन आणि एकूण सिस्टम त्रुटी बजेट कसे ऑप्टिमाइझ करावे हे स्पष्ट करते.