จะใช้เทอร์มิสเตอร์ในวงจรชดเชยอุณหภูมิได้อย่างไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์เทอร์มิสเตอร์ฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้เทอร์มิสเตอร์ในวงจรการชดเชยอุณหภูมิ การชดเชยอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเนื่องจากช่วยรักษาเสถียรภาพและความแม่นยำของประสิทธิภาพของระบบภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะแบ่งปันข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการใช้เทอร์มิสเตอร์ในวงจรชดเชยอุณหภูมิอย่างมีประสิทธิภาพ

ทำความเข้าใจกับเทอร์มิสเตอร์

ก่อนที่จะเจาะลึกเข้าไปในวงจรการชดเชยอุณหภูมิจำเป็นต้องเข้าใจว่าเทอร์มิสเตอร์คืออะไร เทอร์มิสเตอร์เป็นชนิดของตัวต้านทานที่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานกับอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภทหลัก: ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (NTC) และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) เทอร์มิสเตอร์ NTC มีความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในขณะที่เทอร์มิสเตอร์ PTC แสดงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในวงจรการชดเชยอุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์ NTC มักใช้กันมากขึ้นเนื่องจากความไวสูงและการตอบสนองเชิงเส้นในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

หลักการของการชดเชยอุณหภูมิ

หลักการพื้นฐานของการชดเชยอุณหภูมิคือการต่อต้านผลกระทบของอุณหภูมิต่อส่วนประกอบอื่น ๆ ในวงจร ตัวอย่างเช่นในวงจรอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าแรงดันเอาต์พุตอาจแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของตัวต้านทานหรือส่วนประกอบอื่น ๆ ด้วยการเพิ่มเทอร์มิสเตอร์ลงในวงจรเราสามารถปรับความต้านทานโดยรวมในลักษณะที่ชดเชยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากอุณหภูมิในส่วนประกอบอื่น ๆ ซึ่งจะรักษาเอาต์พุตที่เสถียร

การออกแบบวงจรการชดเชยอุณหภูมิด้วยเทอร์มิสเตอร์

นี่คือขั้นตอนทั่วไปในการออกแบบวงจรการชดเชยอุณหภูมิโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ NTC:

ขั้นตอนที่ 1: ระบุส่วนประกอบที่จะชดเชย

ก่อนอื่นคุณต้องพิจารณาว่าส่วนประกอบใดในวงจรได้รับผลกระทบมากที่สุดจากอุณหภูมิ นี่อาจเป็นตัวต้านทานตัวเก็บประจุหรืออุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่เช่น op-amp วัดค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของส่วนประกอบนี้เพื่อทำความเข้าใจว่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างไร

ขั้นตอนที่ 2: เลือกเทอร์มิสเตอร์ที่เหมาะสม

ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิและข้อกำหนดการชดเชยของวงจรเลือกเทอร์มิสเตอร์ NTC ที่มีลักษณะที่เหมาะสม พิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นค่าความต้านทานที่อุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง (เช่น 25 ° C), ค่า B (ซึ่งอธิบายถึงความสัมพันธ์ที่ต้านทานอุณหภูมิ) และความอดทน ตัวอย่างเช่นหากคุณกำลังออกแบบระบบสัญญาณเตือนไฟไหม้คุณอาจพิจารณาใช้ไฟล์เทอร์มิสเตอร์สัญญาณเตือนไฟไหม้ 100kหรือเซ็นเซอร์เทอร์มิสเตอร์สัญญาณเตือนไฟไหม้ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับแอพพลิเคชั่นอุณหภูมิสูงพร้อมเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว

ขั้นตอนที่ 3: กำหนดการกำหนดค่าวงจร

มีหลายวิธีในการรวมเทอร์มิสเตอร์ไว้ในวงจรชดเชยอุณหภูมิ วิธีการทั่วไปอย่างหนึ่งคือการใช้เทอร์มิสเตอร์ในการกำหนดค่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเทอร์มิสเตอร์เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมด้วยตัวต้านทานคงที่และแรงดันเอาต์พุตจะถูกนำไปใช้กับเทอร์มิสเตอร์หรือตัวต้านทานคงที่ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะเปลี่ยนไปซึ่งจะเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า แรงดันเอาท์พุทนี้สามารถใช้เพื่อปรับอคติหรือได้รับส่วนประกอบที่ได้รับการชดเชย

นี่คือตัวอย่างง่ายๆของวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีเทอร์มิสเตอร์ NTC:

+VCC | R1 | +--- vout | Thermistor (NTC) | gnd

ในวงจรนี้ R1 เป็นตัวต้านทานคงที่และเทอร์มิสเตอร์เชื่อมต่อเป็นอนุกรมด้วย แรงดันเอาต์พุต Vout สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า:

[v_ {out} = v_ {cc} \ times \ frac {r_ {thermistor}} {r_ {1}+r_ {thermistor}}]

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลงทำให้ Vout เปลี่ยนไปตามลำดับ

ขั้นตอนที่ 4: คำนวณพารามิเตอร์วงจร

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเอฟเฟกต์การชดเชยคุณต้องคำนวณค่าของตัวต้านทานคงที่ R1 และส่วนประกอบอื่น ๆ ในวงจร สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของส่วนประกอบที่ได้รับการชดเชยและความสัมพันธ์ที่ต้านทานอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ คุณสามารถใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือเครื่องมือจำลองเพื่อทำการคำนวณเหล่านี้

ตัวอย่างเช่นหากคุณรู้ว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของตัวต้านทาน R2 ที่คุณต้องการชดเชยและคุณได้เลือกเทอร์มิสเตอร์ NTC ด้วยค่า B ที่รู้จักคุณสามารถคำนวณค่า R1 เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงของ Vout เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ชดเชยการเปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบและปรับแต่งวงจร

เมื่อคุณสร้างวงจรการชดเชยอุณหภูมิให้ทดสอบภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกันเพื่อประเมินประสิทธิภาพ วัดผลลัพธ์ของส่วนประกอบที่ได้รับการชดเชยและเปรียบเทียบกับค่าที่ต้องการ หากจำเป็นให้ทำการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ของวงจรเช่นค่าของ R1 หรือตัวเลือกของเทอร์มิสเตอร์เพื่อให้ได้ผลตอบแทนที่ดีที่สุด

การพิจารณาในทางปฏิบัติ

เมื่อใช้เทอร์มิสเตอร์ในวงจรชดเชยอุณหภูมิมีข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติหลายประการที่ต้องคำนึงถึง:

การมีเพศสัมพันธ์ทางความร้อน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเทอร์มิสเตอร์อยู่ในความร้อนที่ดีกับส่วนประกอบที่ได้รับการชดเชย สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการใช้ความร้อนวางหรือโดยการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ใกล้กับส่วนประกอบ การมีเพศสัมพันธ์ทางความร้อนที่ไม่ดีอาจส่งผลให้เกิดการชดเชยที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากเทอร์มิสเตอร์อาจไม่รู้สึกถึงอุณหภูมิของส่วนประกอบอย่างแม่นยำ

การอุ่นตัวเอง

เทอร์มิสเตอร์สามารถสร้างความร้อนได้เมื่อกระแสไหลผ่านพวกเขาซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความต้านทานและแนะนำข้อผิดพลาดในการชดเชย เพื่อลดความร้อนด้วยตนเองให้ใช้กระแสต่ำในวงจรหรือเลือกเทอร์มิสเตอร์ที่มีระดับพลังงานต่ำ

เสียงรบกวนและสัญญาณรบกวน

เทอร์มิสเตอร์สามารถไวต่อเสียงรบกวนทางไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของการชดเชย ใช้เทคนิคการป้องกันและการกรองที่เหมาะสมเพื่อลดเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนในวงจร

บทสรุป

การใช้เทอร์มิสเตอร์ในวงจรการชดเชยอุณหภูมิเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความเสถียรและความแม่นยำของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกัน โดยทำตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในโพสต์บล็อกนี้และพิจารณาการพิจารณาในทางปฏิบัติคุณสามารถออกแบบและใช้วงจรการชดเชยอุณหภูมิที่เชื่อถือได้

หากคุณมีความสนใจในการซื้อเทอร์มิสเตอร์สำหรับแอปพลิเคชันการชดเชยอุณหภูมิของคุณหรือหากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการเลือกเทอร์มิสเตอร์หรือการออกแบบวงจรโปรดติดต่อเรา เราเป็นซัพพลายเออร์เทอร์มิสเตอร์มืออาชีพที่มีผลิตภัณฑ์และความเชี่ยวชาญด้านเทคนิคที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ

การอ้างอิง

• "คู่มือ Thermistor" - วางจำหน่ายจากผู้ผลิตเทอร์มิสเตอร์รายใหญ่
• "การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการชดเชยอุณหภูมิ" - ตำราหลายเล่มเกี่ยวกับการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์