থার্মিস্টর-ভিত্তিক তাপমাত্রা পরিমাপ সিস্টেম অপ্টিমাইজ করা: একটি চ্যালেঞ্জ

এটি একটি দুই পর্বের সিরিজের প্রথম নিবন্ধ। এই নিবন্ধটি প্রথমে ইতিহাস এবং নকশা চ্যালেঞ্জ নিয়ে আলোচনা করবেথার্মিস্টর-ভিত্তিক তাপমাত্রাপরিমাপ ব্যবস্থা, সেইসাথে রেজিস্ট্যান্স থার্মোমিটার (RTD) তাপমাত্রা পরিমাপ সিস্টেমের সাথে তাদের তুলনা। এটি এই অ্যাপ্লিকেশন এলাকায় থার্মিস্টারের পছন্দ, কনফিগারেশন ট্রেড-অফ এবং সিগমা-ডেল্টা অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী (ADCs) এর গুরুত্ব বর্ণনা করবে। দ্বিতীয় নিবন্ধটি কীভাবে চূড়ান্ত থার্মিস্টর-ভিত্তিক পরিমাপ ব্যবস্থাকে অপ্টিমাইজ এবং মূল্যায়ন করতে হয় তার বিশদ বিবরণ দেবে।
পূর্ববর্তী নিবন্ধ সিরিজে বর্ণনা করা হয়েছে, অপ্টিমাইজিং RTD তাপমাত্রা সেন্সর সিস্টেম, একটি RTD হল একটি প্রতিরোধক যার রোধ তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। থার্মিস্টার RTD-এর মতোই কাজ করে। আরটিডির বিপরীতে, যার শুধুমাত্র একটি ইতিবাচক তাপমাত্রা সহগ থাকে, একটি থার্মিস্টরের একটি ইতিবাচক বা ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ থাকতে পারে। নেতিবাচক তাপমাত্রা সহগ (NTC) থার্মিস্টর তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে, যখন পজিটিভ টেম্পারেচার কোফিসিয়েন্ট (PTC) থার্মিস্টররা তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। ডুমুর উপর. 1 সাধারণ এনটিসি এবং পিটিসি থার্মিস্টরগুলির প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায় এবং তাদের আরটিডি বক্ররেখার সাথে তুলনা করে।
তাপমাত্রা পরিসরের পরিপ্রেক্ষিতে, RTD বক্ররেখা প্রায় রৈখিক, এবং থার্মিস্টরের অ-রৈখিক (সূচকীয়) প্রকৃতির কারণে সেন্সর থার্মিস্টর (সাধারণত -200°C থেকে +850°C) থেকে অনেক বেশি বিস্তৃত তাপমাত্রার পরিসর কভার করে। আরটিডিগুলি সাধারণত সুপরিচিত প্রমিত বক্ররেখায় সরবরাহ করা হয়, যখন থার্মিস্টার বক্ররেখা প্রস্তুতকারকের দ্বারা পরিবর্তিত হয়। আমরা এই নিবন্ধের থার্মিস্টার নির্বাচন গাইড বিভাগে এটি বিস্তারিতভাবে আলোচনা করব।
থার্মিস্টরগুলি যৌগিক পদার্থ, সাধারণত সিরামিক, পলিমার বা সেমিকন্ডাক্টর (সাধারণত ধাতব অক্সাইড) এবং বিশুদ্ধ ধাতু (প্ল্যাটিনাম, নিকেল বা তামা) থেকে তৈরি করা হয়। তাপবিদরা আরটিডির চেয়ে দ্রুত তাপমাত্রার পরিবর্তন সনাক্ত করতে পারে, দ্রুত প্রতিক্রিয়া প্রদান করে। অতএব, থার্মিস্টরগুলি সাধারণত সেন্সর দ্বারা ব্যবহৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেগুলির জন্য কম খরচে, ছোট আকার, দ্রুত প্রতিক্রিয়া, উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং সীমিত তাপমাত্রা পরিসীমা, যেমন ইলেকট্রনিক্স নিয়ন্ত্রণ, বাড়ি এবং বিল্ডিং নিয়ন্ত্রণ, বৈজ্ঞানিক পরীক্ষাগার, বা বাণিজ্যিকভাবে থার্মোকলের জন্য ঠান্ডা জংশন ক্ষতিপূরণ প্রয়োজন। বা শিল্প অ্যাপ্লিকেশন। উদ্দেশ্য অ্যাপ্লিকেশন।
বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, এনটিসি থার্মিস্টরগুলি সঠিক তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য ব্যবহার করা হয়, পিটিসি থার্মিস্টর নয়। কিছু পিটিসি থার্মিস্টর পাওয়া যায় যেগুলি ওভারকারেন্ট সুরক্ষা সার্কিটে বা সুরক্ষা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য রিসেটেবল ফিউজ হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি পিটিসি থার্মিস্টরের রেজিস্ট্যান্স-তাপমাত্রার বক্ররেখা সুইচ পয়েন্টে (বা কুরি পয়েন্ট) পৌঁছানোর আগে একটি খুব ছোট এনটিসি অঞ্চল দেখায়, যার উপরে বেশ কয়েকটি ডিগ্রী সেলসিয়াস রেঞ্জের মাত্রার বিভিন্ন আদেশ দ্বারা প্রতিরোধটি তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়। ওভারকারেন্ট অবস্থার অধীনে, স্যুইচিং তাপমাত্রা অতিক্রম করলে PTC থার্মিস্টর শক্তিশালী স্ব-উষ্ণতা তৈরি করবে এবং এর প্রতিরোধ ক্ষমতা তীব্রভাবে বৃদ্ধি পাবে, যা সিস্টেমে ইনপুট কারেন্ট কমিয়ে দেবে, যার ফলে ক্ষতি রোধ হবে। PTC থার্মিস্টরগুলির স্যুইচিং পয়েন্ট সাধারণত 60°C এবং 120°C এর মধ্যে থাকে এবং বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনে তাপমাত্রা পরিমাপ নিয়ন্ত্রণের জন্য উপযুক্ত নয়। এই নিবন্ধটি এনটিসি থার্মিস্টরগুলির উপর ফোকাস করে, যা সাধারণত -80°C থেকে +150°C পর্যন্ত তাপমাত্রা পরিমাপ বা নিরীক্ষণ করতে পারে। NTC থার্মিস্টরের রেজিস্ট্যান্স রেটিং আছে 25°C তাপমাত্রায় কয়েক ওহম থেকে 10 MΩ পর্যন্ত। ডুমুর হিসাবে দেখানো হয়েছে. 1, থার্মিস্টরগুলির জন্য প্রতি ডিগ্রী সেলসিয়াস প্রতিরোধের পরিবর্তন প্রতিরোধ থার্মোমিটারের তুলনায় আরও স্পষ্ট। থার্মিস্টরগুলির তুলনায়, থার্মিস্টরের উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং উচ্চ প্রতিরোধের মান এটির ইনপুট সার্কিটরিকে সহজ করে তোলে, যেহেতু থার্মিস্টরের কোন বিশেষ তারের কনফিগারেশনের প্রয়োজন হয় না, যেমন 3-ওয়্যার বা 4-তারের, সীসা প্রতিরোধের জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে। থার্মিস্টর ডিজাইন শুধুমাত্র একটি সাধারণ 2-তারের কনফিগারেশন ব্যবহার করে।
উচ্চ-নির্ভুলতা থার্মিস্টর-ভিত্তিক তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য সুনির্দিষ্ট সংকেত প্রক্রিয়াকরণ, অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তর, লিনিয়ারাইজেশন এবং ক্ষতিপূরণ প্রয়োজন, যেমনটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.
যদিও সিগন্যাল চেইনটি সহজ মনে হতে পারে, তবে বেশ কিছু জটিলতা রয়েছে যা সমগ্র মাদারবোর্ডের আকার, খরচ এবং কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। ADI-এর নির্ভুল ADC পোর্টফোলিওতে বেশ কিছু সমন্বিত সমাধান রয়েছে, যেমন AD7124-4/AD7124-8, যা তাপীয় সিস্টেম ডিজাইনের জন্য অনেক সুবিধা প্রদান করে কারণ একটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় বেশিরভাগ বিল্ডিং ব্লক অন্তর্নির্মিত। যাইহোক, থার্মিস্টর-ভিত্তিক তাপমাত্রা পরিমাপ সমাধানগুলি ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজ করার ক্ষেত্রে বিভিন্ন চ্যালেঞ্জ রয়েছে।
এই নিবন্ধটি এই প্রতিটি সমস্যা নিয়ে আলোচনা করে এবং সেগুলি সমাধান করার জন্য এবং এই ধরনের সিস্টেমগুলির জন্য ডিজাইন প্রক্রিয়াটিকে আরও সহজ করার জন্য সুপারিশ প্রদান করে।
বিভিন্ন ধরনের আছেএনটিসি থার্মিস্টরআজ বাজারে, তাই আপনার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক থার্মিস্টর নির্বাচন করা একটি কঠিন কাজ হতে পারে। লক্ষ্য করুন যে থার্মিস্টরগুলি তাদের নামমাত্র মান দ্বারা তালিকাভুক্ত করা হয়েছে, যা 25°C এ তাদের নামমাত্র প্রতিরোধ। অতএব, একটি 10 ​​kΩ থার্মিস্টারের 25°C তাপমাত্রায় 10 kΩ নামমাত্র রোধ থাকে। থার্মিস্টরের নামমাত্র বা মৌলিক প্রতিরোধের মান রয়েছে কয়েক ওহম থেকে 10 MΩ পর্যন্ত। কম রেজিস্ট্যান্স রেটিং সহ থার্মিস্টর (10 kΩ বা তার কম নামমাত্র প্রতিরোধ) সাধারণত নিম্ন তাপমাত্রার রেঞ্জ সমর্থন করে, যেমন -50°C থেকে +70°C। উচ্চ প্রতিরোধের রেটিং সহ থার্মিস্টর 300 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে।
থার্মিস্টর উপাদানটি ধাতব অক্সাইড দিয়ে তৈরি। থার্মিস্টার বল, রেডিয়াল এবং SMD আকারে পাওয়া যায়। থার্মিস্টর পুঁতিগুলি অতিরিক্ত সুরক্ষার জন্য ইপোক্সি প্রলিপ্ত বা গ্লাস এনক্যাপসুলেটেড। ইপোক্সি প্রলিপ্ত বল থার্মিস্টর, রেডিয়াল এবং সারফেস থার্মিস্টর 150 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রার জন্য উপযুক্ত। গ্লাস বিড থার্মিস্টর উচ্চ তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য উপযুক্ত। সব ধরনের আবরণ/প্যাকেজিংও ক্ষয় থেকে রক্ষা করে। কিছু থার্মিস্টরের কঠোর পরিবেশে অতিরিক্ত সুরক্ষার জন্য অতিরিক্ত আবাসনও থাকবে। বিড থার্মিস্টরের রেডিয়াল/এসএমডি থার্মিস্টরের চেয়ে দ্রুত প্রতিক্রিয়ার সময় থাকে। যাইহোক, তারা হিসাবে টেকসই হয় না. অতএব, ব্যবহৃত থার্মিস্টরের ধরন নির্ভর করে শেষ প্রয়োগ এবং থার্মিস্টরটি যে পরিবেশে অবস্থিত তার উপর। একটি থার্মিস্টারের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব তার উপাদান, প্যাকেজিং এবং নকশার উপর নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ইপোক্সি-কোটেড এনটিসি থার্মিস্টর প্রতি বছর 0.2 ডিগ্রি সেলসিয়াস পরিবর্তন করতে পারে, যখন একটি সিল করা থার্মিস্টর প্রতি বছর শুধুমাত্র 0.02 ডিগ্রি সেলসিয়াস পরিবর্তন করে।
তাপবিদরা বিভিন্ন নির্ভুলতায় আসে। স্ট্যান্ডার্ড থার্মিস্টর সাধারণত 0.5°C থেকে 1.5°C এর নির্ভুলতা থাকে। থার্মিস্টার রেজিস্ট্যান্স রেটিং এবং বিটা মান (25°C থেকে 50°C/85°C অনুপাত) একটি সহনশীলতা আছে। উল্লেখ্য যে থার্মিস্টরের বিটা মান প্রস্তুতকারকের দ্বারা পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, বিভিন্ন নির্মাতাদের থেকে 10 kΩ NTC থার্মিস্টরের বিভিন্ন বিটা মান থাকবে। আরো সঠিক সিস্টেমের জন্য, Omega™ 44xxx সিরিজের মতো থার্মিস্টর ব্যবহার করা যেতে পারে। 0°C থেকে 70°C তাপমাত্রার পরিসরে তাদের 0.1°C বা 0.2°C এর নির্ভুলতা রয়েছে। অতএব, তাপমাত্রার পরিসীমা যা পরিমাপ করা যেতে পারে এবং সেই তাপমাত্রার পরিসরে প্রয়োজনীয় নির্ভুলতা নির্ধারণ করে যে থার্মিস্টরগুলি এই প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত কিনা। দয়া করে মনে রাখবেন ওমেগা 44xxx সিরিজের নির্ভুলতা যত বেশি হবে, খরচ তত বেশি হবে।
প্রতিরোধকে ডিগ্রি সেলসিয়াসে রূপান্তর করতে, সাধারণত বিটা মান ব্যবহার করা হয়। প্রতিটি তাপমাত্রা বিন্দুতে দুটি তাপমাত্রা বিন্দু এবং সংশ্লিষ্ট রোধ জেনে বিটা মান নির্ধারণ করা হয়।
RT1 = তাপমাত্রা প্রতিরোধ 1 RT2 = তাপমাত্রা প্রতিরোধ 2 T1 = তাপমাত্রা 1 (K) T2 = তাপমাত্রা 2 (K)
ব্যবহারকারী প্রকল্পে ব্যবহৃত তাপমাত্রা পরিসরের নিকটতম বিটা মান ব্যবহার করে। বেশিরভাগ থার্মিস্টর ডেটাশিট 25°C এ প্রতিরোধ সহনশীলতা এবং বিটা মানের জন্য সহনশীলতার সাথে একটি বিটা মান তালিকাভুক্ত করে।
উচ্চ নির্ভুলতা থার্মিস্টর এবং উচ্চ নির্ভুলতা পরিসমাপ্তি সমাধান যেমন ওমেগা 44xxx সিরিজ প্রতিরোধকে ডিগ্রি সেলসিয়াসে রূপান্তর করতে স্টেইনহার্ট-হার্ট সমীকরণ ব্যবহার করে। সমীকরণ 2-এর জন্য তিনটি ধ্রুবক A, B, এবং C প্রয়োজন, আবার সেন্সর প্রস্তুতকারক দ্বারা সরবরাহ করা হয়েছে। যেহেতু সমীকরণ সহগগুলি তিনটি তাপমাত্রা বিন্দু ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, ফলে সমীকরণটি লিনিয়ারাইজেশন (সাধারণত 0.02 °C) দ্বারা প্রবর্তিত ত্রুটিটিকে কমিয়ে দেয়।
A, B এবং C হল তিনটি তাপমাত্রা সেটপয়েন্ট থেকে প্রাপ্ত ধ্রুবক। R = thermistor resistance in ohms T = তাপমাত্রা K ডিগ্রিতে
ডুমুর উপর. 3 সেন্সরের বর্তমান উত্তেজনা দেখায়। ড্রাইভ কারেন্ট থার্মিস্টরে প্রয়োগ করা হয় এবং একই কারেন্ট প্রিসিশন রেসিস্টরে প্রয়োগ করা হয়; একটি নির্ভুল প্রতিরোধক পরিমাপের জন্য একটি রেফারেন্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়। রেফারেন্স প্রতিরোধকের মান থার্মিস্টর প্রতিরোধের সর্বোচ্চ মানের চেয়ে বেশি বা সমান হতে হবে (সিস্টেমের সর্বনিম্ন তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে)।
উত্তেজনা কারেন্ট নির্বাচন করার সময়, থার্মিস্টরের সর্বাধিক প্রতিরোধকে আবার বিবেচনায় নিতে হবে। এটি নিশ্চিত করে যে সেন্সর এবং রেফারেন্স প্রতিরোধক জুড়ে ভোল্টেজ সর্বদা ইলেকট্রনিক্সের জন্য গ্রহণযোগ্য স্তরে থাকে। ক্ষেত্রের বর্তমান উৎসের জন্য কিছু হেডরুম বা আউটপুট মিল প্রয়োজন। সর্বনিম্ন পরিমাপযোগ্য তাপমাত্রায় থার্মিস্টরের উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকলে, এর ফলে খুব কম ড্রাইভ কারেন্ট হবে। অতএব, উচ্চ তাপমাত্রায় থার্মিস্টার জুড়ে উত্পন্ন ভোল্টেজ ছোট। এই নিম্ন স্তরের সংকেতগুলির পরিমাপ অপ্টিমাইজ করতে প্রোগ্রামেবল লাভের পর্যায়গুলি ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, লাভ অবশ্যই গতিশীলভাবে প্রোগ্রাম করা উচিত কারণ থার্মিস্টর থেকে সংকেত স্তর তাপমাত্রার সাথে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়।
আরেকটি বিকল্প হল লাভ সেট করা কিন্তু গতিশীল ড্রাইভ কারেন্ট ব্যবহার করা। অতএব, থার্মিস্টর থেকে সংকেত স্তরের পরিবর্তনের সাথে সাথে, ড্রাইভের বর্তমান মান গতিশীলভাবে পরিবর্তিত হয় যাতে থার্মিস্টর জুড়ে বিকশিত ভোল্টেজটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নির্দিষ্ট ইনপুট সীমার মধ্যে থাকে। ব্যবহারকারীকে অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে যে রেফারেন্স প্রতিরোধক জুড়ে বিকশিত ভোল্টেজটি ইলেকট্রনিক্সের জন্য গ্রহণযোগ্য একটি স্তরে রয়েছে। উভয় বিকল্পের জন্য একটি উচ্চ স্তরের নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, থার্মিস্টার জুড়ে ভোল্টেজের অবিচ্ছিন্ন পর্যবেক্ষণ যাতে ইলেকট্রনিক্স সিগন্যাল পরিমাপ করতে পারে। একটি সহজ বিকল্প আছে? ভোল্টেজ উত্তেজনা বিবেচনা করুন।
যখন থার্মিস্টারে ডিসি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন থার্মিস্টরের প্রতিরোধের পরিবর্তনের সাথে সাথে থার্মিস্টরের মাধ্যমে বিদ্যুৎ স্বয়ংক্রিয়ভাবে স্কেল হয়ে যায়। এখন, একটি রেফারেন্স প্রতিরোধকের পরিবর্তে একটি নির্ভুল পরিমাপকারী রোধ ব্যবহার করে, এর উদ্দেশ্য হল থার্মিস্টরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট গণনা করা, এইভাবে থার্মিস্টর প্রতিরোধকে গণনা করার অনুমতি দেয়। যেহেতু ড্রাইভ ভোল্টেজটি এডিসি রেফারেন্স সিগন্যাল হিসাবেও ব্যবহৃত হয়, তাই কোন লাভ স্টেজের প্রয়োজন নেই। প্রসেসরের থার্মিস্টর ভোল্টেজ নিরীক্ষণ করা, ইলেকট্রনিক্স দ্বারা সিগন্যালের স্তর পরিমাপ করা যায় কিনা তা নির্ধারণ করা এবং ড্রাইভের কী লাভ/বর্তমান মান সামঞ্জস্য করা দরকার তা গণনা করার কাজ নেই। এটি এই নিবন্ধে ব্যবহৃত পদ্ধতি।
থার্মিস্টরের একটি ছোট রেজিস্ট্যান্স রেটিং এবং রেজিস্ট্যান্স রেঞ্জ থাকলে ভোল্টেজ বা কারেন্ট এক্সাইটেশন ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, ড্রাইভ কারেন্ট এবং লাভ ঠিক করা যেতে পারে। সুতরাং, চিত্র 3-এ দেখানো সার্কিটটি হবে। এই পদ্ধতিটি সুবিধাজনক যে এটি সেন্সর এবং রেফারেন্স প্রতিরোধকের মাধ্যমে কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব, যা কম শক্তি প্রয়োগের ক্ষেত্রে মূল্যবান। উপরন্তু, থার্মিস্টারের স্ব-উষ্ণতা ন্যূনতম করা হয়।
ভোল্টেজ উত্তেজনা কম প্রতিরোধের রেটিং সহ থার্মিস্টরগুলির জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, ব্যবহারকারীকে সর্বদা নিশ্চিত করতে হবে যে সেন্সরের মাধ্যমে কারেন্ট সেন্সর বা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য খুব বেশি না।
একটি বৃহৎ প্রতিরোধের রেটিং এবং একটি বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসীমা সহ একটি থার্মিস্টর ব্যবহার করার সময় ভোল্টেজ উত্তেজনা বাস্তবায়নকে সহজ করে। বৃহত্তর নামমাত্র প্রতিরোধ একটি গ্রহণযোগ্য স্তর রেট করা বর্তমান প্রদান করে। যাইহোক, ডিজাইনারদের নিশ্চিত করতে হবে যে অ্যাপ্লিকেশন দ্বারা সমর্থিত সমগ্র তাপমাত্রা পরিসরের উপর বর্তমান একটি গ্রহণযোগ্য স্তরে রয়েছে।
সিগমা-ডেল্টা এডিসি একটি থার্মিস্টর পরিমাপ সিস্টেম ডিজাইন করার সময় বিভিন্ন সুবিধা প্রদান করে। প্রথমত, যেহেতু সিগমা-ডেল্টা ADC এনালগ ইনপুটকে পুনরায় নমুনা দেয়, তাই বাহ্যিক ফিল্টারিং ন্যূনতম রাখা হয় এবং একমাত্র প্রয়োজন একটি সাধারণ RC ফিল্টার। তারা ফিল্টার প্রকার এবং আউটপুট বড হারে নমনীয়তা প্রদান করে। বিল্ট-ইন ডিজিটাল ফিল্টারিং মেইন চালিত ডিভাইসে যেকোনো হস্তক্ষেপ দমন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। 24-বিট ডিভাইস যেমন AD7124-4/AD7124-8 এর সম্পূর্ণ রেজোলিউশন 21.7 বিট পর্যন্ত থাকে, তাই তারা উচ্চ রেজোলিউশন প্রদান করে।
সিগমা-ডেল্টা ADC-এর ব্যবহার স্পেসিফিকেশন, সিস্টেমের খরচ, বোর্ডের জায়গা এবং বাজারের সময় কমানোর সময় থার্মিস্টর ডিজাইনকে ব্যাপকভাবে সরল করে।
এই নিবন্ধটি ADC হিসাবে AD7124-4/AD7124-8 ব্যবহার করে কারণ তারা কম শব্দ, কম কারেন্ট, বিল্ট-ইন PGA, বিল্ট-ইন রেফারেন্স, এনালগ ইনপুট এবং রেফারেন্স বাফার সহ নির্ভুল ADC।
আপনি ড্রাইভ কারেন্ট বা ড্রাইভ ভোল্টেজ ব্যবহার করছেন তা নির্বিশেষে, একটি অনুপাতিক কনফিগারেশন সুপারিশ করা হয় যেখানে রেফারেন্স ভোল্টেজ এবং সেন্সর ভোল্টেজ একই ড্রাইভ উত্স থেকে আসে। এর মানে হল যে উত্তেজনার উৎসের কোনো পরিবর্তন পরিমাপের নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করবে না।
ডুমুর উপর. 5 থার্মিস্টর এবং নির্ভুল প্রতিরোধক RREF-এর জন্য ধ্রুবক ড্রাইভ কারেন্ট দেখায়, RREF জুড়ে বিকশিত ভোল্টেজ হল থার্মিস্টর পরিমাপের জন্য রেফারেন্স ভোল্টেজ।
ফিল্ড কারেন্ট সঠিক হওয়ার দরকার নেই এবং কম স্থিতিশীল হতে পারে কারণ এই কনফিগারেশনে ফিল্ড কারেন্টের কোনো ত্রুটি দূর করা হবে। সাধারণত, উচ্চতর সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণ এবং যখন সেন্সরটি দূরবর্তী স্থানে অবস্থিত থাকে তখন উচ্চতর সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণের কারণে বর্তমান উত্তেজনাকে ভোল্টেজ উত্তেজনার চেয়ে বেশি পছন্দ করা হয়। এই ধরনের পক্ষপাত পদ্ধতি সাধারণত RTDs বা কম প্রতিরোধের মান সহ থার্মিস্টরের জন্য ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, একটি উচ্চ প্রতিরোধের মান এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা সহ একটি থার্মিস্টারের জন্য, প্রতিটি তাপমাত্রা পরিবর্তনের দ্বারা উত্পন্ন সংকেত স্তরটি বড় হবে, তাই ভোল্টেজ উত্তেজনা ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি 10 ​​kΩ থার্মিস্টরের 25°C তাপমাত্রায় 10 kΩ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। -50 ডিগ্রি সেলসিয়াসে, এনটিসি থার্মিস্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতা 441.117 kΩ। AD7124-4/AD7124-8 দ্বারা প্রদত্ত ন্যূনতম 50 µA ড্রাইভ কারেন্ট 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V তৈরি করে, যা খুব বেশি এবং এই অ্যাপ্লিকেশন এলাকায় ব্যবহৃত বেশিরভাগ উপলব্ধ ADC-এর অপারেটিং সীমার বাইরে। থার্মিস্টরগুলিও সাধারণত সংযুক্ত থাকে বা ইলেকট্রনিক্সের কাছাকাছি থাকে, তাই কারেন্ট চালানোর জন্য অনাক্রম্যতার প্রয়োজন হয় না।
ভোল্টেজ ডিভাইডার সার্কিট হিসেবে সিরিজে সেন্স রেজিস্টর যোগ করলে তা থার্মিস্টরের মাধ্যমে কারেন্টকে তার ন্যূনতম রেজিস্ট্যান্স মান পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করবে। এই কনফিগারেশনে, সেন্স রেজিস্টর RSENSE এর মান অবশ্যই 25°C রেফারেন্স তাপমাত্রায় থার্মিস্টর রেজিস্ট্যান্সের মানের সমান হতে হবে, যাতে আউটপুট ভোল্টেজ তার নামমাত্র তাপমাত্রায় রেফারেন্স ভোল্টেজের মধ্যবিন্দুর সমান হবে। 25°CC একইভাবে, যদি 25°C তাপমাত্রায় 10 kΩ রোধ সহ একটি 10 ​​kΩ থার্মিস্টর ব্যবহার করা হয়, RSENSE 10 kΩ হওয়া উচিত। তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে সাথে এনটিসি থার্মিস্টরের প্রতিরোধেরও পরিবর্তন হয় এবং থার্মিস্টর জুড়ে ড্রাইভ ভোল্টেজের অনুপাতও পরিবর্তিত হয়, যার ফলে আউটপুট ভোল্টেজটি এনটিসি থার্মিস্টরের প্রতিরোধের সমানুপাতিক হয়।
যদি থার্মিস্টর এবং/অথবা RSENSE-কে পাওয়ার জন্য ব্যবহৃত নির্বাচিত ভোল্টেজ রেফারেন্স পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত ADC রেফারেন্স ভোল্টেজের সাথে মেলে, তাহলে সিস্টেমটি অনুপাতের পরিমাপ (চিত্র 7) এ সেট করা হয় যাতে কোনো উত্তেজনা-সম্পর্কিত ত্রুটি ভোল্টেজের উত্স অপসারণের জন্য পক্ষপাতদুষ্ট হয়।
মনে রাখবেন যে হয় সেন্স রেসিস্টর (ভোল্টেজ চালিত) বা রেফারেন্স রেসিস্টর (বর্তমান চালিত) একটি কম প্রাথমিক সহনশীলতা এবং কম প্রবাহিত হওয়া উচিত, কারণ উভয় ভেরিয়েবল সমগ্র সিস্টেমের নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করতে পারে।
একাধিক থার্মিস্টর ব্যবহার করার সময়, একটি উত্তেজনা ভোল্টেজ ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, প্রতিটি থার্মিস্টরের অবশ্যই নিজস্ব নির্ভুল সেন্স প্রতিরোধক থাকতে হবে, যেমনটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 8. আরেকটি বিকল্প হল একটি বহিরাগত মাল্টিপ্লেক্সার বা লো-রেজিস্ট্যান্স সুইচ অন স্টেটে ব্যবহার করা, যা একটি সূক্ষ্ম সেন্স রেসিস্টর শেয়ার করার অনুমতি দেয়। এই কনফিগারেশনের সাথে, পরিমাপ করার সময় প্রতিটি থার্মিস্টরের কিছু নিষ্পত্তির সময় প্রয়োজন।
সংক্ষেপে, একটি থার্মিস্টর-ভিত্তিক তাপমাত্রা পরিমাপ সিস্টেম ডিজাইন করার সময়, বিবেচনা করার জন্য অনেকগুলি প্রশ্ন রয়েছে: সেন্সর নির্বাচন, সেন্সর ওয়্যারিং, উপাদান নির্বাচন ট্রেড-অফ, ADC কনফিগারেশন এবং কীভাবে এই বিভিন্ন ভেরিয়েবলগুলি সিস্টেমের সামগ্রিক নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করে। এই সিরিজের পরবর্তী নিবন্ধটি আপনার লক্ষ্য কর্মক্ষমতা অর্জন করতে আপনার সিস্টেম ডিজাইন এবং সামগ্রিক সিস্টেম ত্রুটি বাজেটকে কীভাবে অপ্টিমাইজ করতে হয় তা ব্যাখ্যা করে।