थर्मिस्टर-आधारित तापक्रम मापन प्रणालीहरूको अनुकूलन: एउटा चुनौती

यो दुई भागको श्रृंखलाको पहिलो लेख हो। यस लेखले पहिले इतिहास र डिजाइन चुनौतीहरूको बारेमा छलफल गर्नेछथर्मिस्टरमा आधारित तापक्रममापन प्रणालीहरू, साथै प्रतिरोध थर्मोमिटर (RTD) तापक्रम मापन प्रणालीहरूसँग तिनीहरूको तुलना। यसले थर्मिस्टरको छनोट, कन्फिगरेसन ट्रेड-अफहरू, र यस अनुप्रयोग क्षेत्रमा सिग्मा-डेल्टा एनालग-टु-डिजिटल कन्भर्टरहरू (ADCs) को महत्त्वको पनि वर्णन गर्नेछ। दोस्रो लेखले अन्तिम थर्मिस्टर-आधारित मापन प्रणालीलाई कसरी अनुकूलन र मूल्याङ्कन गर्ने भनेर विस्तृत रूपमा वर्णन गर्नेछ।
अघिल्लो लेख शृङ्खला, अप्टिमाइजिङ RTD टेम्परेचर सेन्सर सिस्टम्समा वर्णन गरिएझैं, RTD भनेको एउटा रेजिस्टर हो जसको प्रतिरोध तापक्रम अनुसार फरक हुन्छ। थर्मिस्टरहरू RTD हरू जस्तै काम गर्छन्। RTD हरू भन्दा फरक, जसमा केवल सकारात्मक तापक्रम गुणांक हुन्छ, थर्मिस्टरमा सकारात्मक वा नकारात्मक तापक्रम गुणांक हुन सक्छ। नकारात्मक तापक्रम गुणांक (NTC) थर्मिस्टरहरूले तापक्रम बढ्दै जाँदा तिनीहरूको प्रतिरोध घटाउँछन्, जबकि सकारात्मक तापक्रम गुणांक (PTC) थर्मिस्टरहरूले तापक्रम बढ्दै जाँदा तिनीहरूको प्रतिरोध बढाउँछन्। चित्र १ मा विशिष्ट NTC र PTC थर्मिस्टरहरूको प्रतिक्रिया विशेषताहरू देखाइएको छ र तिनीहरूलाई RTD वक्रहरूसँग तुलना गरिएको छ।
तापक्रम दायराको सन्दर्भमा, RTD कर्भ लगभग रेखीय हुन्छ, र थर्मिस्टरको गैर-रेखीय (घातांकीय) प्रकृतिको कारणले गर्दा सेन्सरले थर्मिस्टरहरू (सामान्यतया -२००°C देखि +८५०°C) भन्दा धेरै फराकिलो तापक्रम दायरा समेट्छ। RTD हरू सामान्यतया प्रख्यात मानकीकृत कर्भहरूमा प्रदान गरिन्छ, जबकि थर्मिस्टर कर्भहरू निर्माता अनुसार फरक हुन्छन्। हामी यस लेखको थर्मिस्टर चयन गाइड खण्डमा यसबारे विस्तृत रूपमा छलफल गर्नेछौं।
थर्मिस्टरहरू कम्पोजिट सामग्रीहरू, सामान्यतया सिरेमिक, पोलिमर, वा अर्धचालकहरू (सामान्यतया धातु अक्साइडहरू) र शुद्ध धातुहरू (प्लेटिनम, निकल, वा तामा) बाट बनाइन्छ। थर्मिस्टरहरूले RTD भन्दा छिटो तापक्रम परिवर्तनहरू पत्ता लगाउन सक्छन्, छिटो प्रतिक्रिया प्रदान गर्दछ। त्यसकारण, थर्मिस्टरहरू सामान्यतया सेन्सरहरूद्वारा कम लागत, सानो आकार, छिटो प्रतिक्रिया, उच्च संवेदनशीलता, र सीमित तापमान दायरा आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै इलेक्ट्रोनिक्स नियन्त्रण, घर र भवन नियन्त्रण, वैज्ञानिक प्रयोगशालाहरू, वा व्यावसायिक वा औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा थर्मोकपलहरूको लागि चिसो जंक्शन क्षतिपूर्ति। उद्देश्यहरू। अनुप्रयोगहरू।
धेरैजसो अवस्थामा, NTC थर्मिस्टरहरू PTC थर्मिस्टरहरू होइन, सही तापक्रम मापनको लागि प्रयोग गरिन्छ। केही PTC थर्मिस्टरहरू उपलब्ध छन् जुन ओभरकरेन्ट सुरक्षा सर्किटहरूमा वा सुरक्षा अनुप्रयोगहरूको लागि रिसेट गर्न मिल्ने फ्यूजको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। PTC थर्मिस्टरको प्रतिरोध-तापमान वक्रले स्विच बिन्दु (वा क्युरी बिन्दु) मा पुग्नु अघि धेरै सानो NTC क्षेत्र देखाउँछ, जसको माथि प्रतिरोध धेरै डिग्री सेल्सियसको दायरामा परिमाणको धेरै अर्डरले तीव्र रूपमा बढ्छ। ओभरकरेन्ट अवस्थाहरूमा, स्विचिङ तापक्रम नाघेपछि PTC थर्मिस्टरले बलियो स्व-ताप उत्पन्न गर्नेछ, र यसको प्रतिरोध तीव्र रूपमा बढ्नेछ, जसले प्रणालीमा इनपुट करेन्ट घटाउनेछ, जसले गर्दा क्षति रोकिनेछ। PTC थर्मिस्टरहरूको स्विचिङ बिन्दु सामान्यतया 60°C र 120°C बीचको हुन्छ र विस्तृत दायरामा अनुप्रयोगहरूमा तापक्रम मापन नियन्त्रण गर्न उपयुक्त छैन। यो लेख NTC थर्मिस्टरहरूमा केन्द्रित छ, जसले सामान्यतया -80°C देखि +150°C सम्मको तापक्रम मापन वा निगरानी गर्न सक्छ। NTC थर्मिस्टरहरूको प्रतिरोध मूल्याङ्कन २५°C मा केही ओमदेखि १० MΩ सम्म हुन्छ। चित्र १ मा देखाइए अनुसार, प्रतिरोध थर्मोमिटरहरूको तुलनामा थर्मिस्टरहरूको लागि प्रति डिग्री सेल्सियस प्रतिरोधमा परिवर्तन बढी स्पष्ट छ। थर्मिस्टरहरूको तुलनामा, थर्मिस्टरको उच्च संवेदनशीलता र उच्च प्रतिरोध मानले यसको इनपुट सर्किटरीलाई सरल बनाउँछ, किनकि थर्मिस्टरहरूलाई लिड प्रतिरोधको क्षतिपूर्ति गर्न ३-तार वा ४-तार जस्ता कुनै विशेष तार कन्फिगरेसनको आवश्यकता पर्दैन। थर्मिस्टर डिजाइनले केवल साधारण २-तार कन्फिगरेसन प्रयोग गर्दछ।
उच्च-परिशुद्धता थर्मिस्टर-आधारित तापक्रम मापनको लागि चित्र २ मा देखाइए अनुसार सटीक सिग्नल प्रशोधन, एनालग-देखि-डिजिटल रूपान्तरण, रेखीयकरण, र क्षतिपूर्ति आवश्यक पर्दछ।
सिग्नल चेन सरल लाग्न सक्छ, तर सम्पूर्ण मदरबोर्डको आकार, लागत र कार्यसम्पादनलाई असर गर्ने धेरै जटिलताहरू छन्। ADI को परिशुद्धता ADC पोर्टफोलियोमा AD7124-4/AD7124-8 जस्ता धेरै एकीकृत समाधानहरू समावेश छन्, जसले थर्मल प्रणाली डिजाइनको लागि धेरै फाइदाहरू प्रदान गर्दछ किनकि अनुप्रयोगको लागि आवश्यक पर्ने अधिकांश भवन ब्लकहरू निर्मित हुन्छन्। यद्यपि, थर्मिस्टर-आधारित तापक्रम मापन समाधानहरू डिजाइन र अनुकूलन गर्ने क्रममा विभिन्न चुनौतीहरू छन्।
यस लेखले यी प्रत्येक समस्याहरूको बारेमा छलफल गर्दछ र तिनीहरूलाई समाधान गर्न र त्यस्ता प्रणालीहरूको लागि डिजाइन प्रक्रियालाई अझ सरल बनाउन सिफारिसहरू प्रदान गर्दछ।
त्यहाँ विभिन्न प्रकारका छन्एनटीसी थर्मिस्टरहरूआज बजारमा उपलब्ध छ, त्यसैले तपाईंको अनुप्रयोगको लागि सही थर्मिस्टर छनौट गर्नु चुनौतीपूर्ण काम हुन सक्छ। ध्यान दिनुहोस् कि थर्मिस्टरहरू तिनीहरूको नाममात्र मानद्वारा सूचीबद्ध हुन्छन्, जुन २५°C मा तिनीहरूको नाममात्र प्रतिरोध हो। त्यसकारण, १० kΩ थर्मिस्टरको २५°C मा १० kΩ को नाममात्र प्रतिरोध हुन्छ। थर्मिस्टरहरूमा केही ओमदेखि १० MΩ सम्मको नाममात्र वा आधारभूत प्रतिरोध मानहरू हुन्छन्। कम प्रतिरोध मूल्याङ्कनहरू (१० kΩ वा कमको नाममात्र प्रतिरोध) भएका थर्मिस्टरहरूले सामान्यतया -५०°C देखि +७०°C जस्ता कम तापमान दायराहरूलाई समर्थन गर्छन्। उच्च प्रतिरोध मूल्याङ्कन भएका थर्मिस्टरहरूले ३००°C सम्मको तापक्रम सहन सक्छन्।
थर्मिस्टर तत्व धातु अक्साइडबाट बनेको हुन्छ। थर्मिस्टरहरू बल, रेडियल र SMD आकारहरूमा उपलब्ध छन्। थर्मिस्टर मोतीहरू थप सुरक्षाको लागि इपोक्सी लेपित वा गिलास इन्क्याप्सुलेटेड हुन्छन्। इपोक्सी लेपित बल थर्मिस्टरहरू, रेडियल र सतह थर्मिस्टरहरू १५० डिग्री सेल्सियससम्मको तापक्रमको लागि उपयुक्त हुन्छन्। गिलास मनका थर्मिस्टरहरू उच्च तापक्रम मापन गर्न उपयुक्त हुन्छन्। सबै प्रकारका कोटिंग्स/प्याकेजिङले पनि क्षरणबाट जोगाउँछन्। केही थर्मिस्टरहरूमा कठोर वातावरणमा थप सुरक्षाको लागि अतिरिक्त आवासहरू पनि हुनेछन्। मनका थर्मिस्टरहरूमा रेडियल/SMD थर्मिस्टरहरू भन्दा छिटो प्रतिक्रिया समय हुन्छ। यद्यपि, तिनीहरू त्यति टिकाउ हुँदैनन्। त्यसकारण, प्रयोग गरिएको थर्मिस्टरको प्रकार अन्तिम अनुप्रयोग र थर्मिस्टर अवस्थित वातावरणमा निर्भर गर्दछ। थर्मिस्टरको दीर्घकालीन स्थिरता यसको सामग्री, प्याकेजिङ र डिजाइनमा निर्भर गर्दछ। उदाहरणका लागि, इपोक्सी-लेपित NTC थर्मिस्टरले प्रति वर्ष ०.२°C परिवर्तन गर्न सक्छ, जबकि सिल गरिएको थर्मिस्टरले प्रति वर्ष ०.०२°C मात्र परिवर्तन गर्छ।
थर्मिस्टरहरू फरक-फरक शुद्धतामा आउँछन्। मानक थर्मिस्टरहरूको शुद्धता सामान्यतया ०.५°C देखि १.५°C सम्म हुन्छ। थर्मिस्टर प्रतिरोध मूल्याङ्कन र बीटा मान (२५°C देखि ५०°C/८५°C अनुपात) मा सहनशीलता हुन्छ। ध्यान दिनुहोस् कि थर्मिस्टरको बीटा मान निर्माता अनुसार फरक हुन्छ। उदाहरणका लागि, विभिन्न निर्माताहरूबाट १० kΩ NTC थर्मिस्टरहरूको फरक-फरक बीटा मानहरू हुनेछन्। थप सटीक प्रणालीहरूको लागि, Omega™ 44xxx श्रृंखला जस्ता थर्मिस्टरहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरूको शुद्धता ०°C देखि ७०°C को तापक्रम दायरामा ०.१°C वा ०.२°C छ। त्यसकारण, मापन गर्न सकिने तापक्रमको दायरा र त्यो तापक्रम दायरामा आवश्यक शुद्धताले यस अनुप्रयोगको लागि थर्मिस्टरहरू उपयुक्त छन् कि छैनन् भनेर निर्धारण गर्दछ। कृपया ध्यान दिनुहोस् कि ओमेगा ४४xxx श्रृंखलाको शुद्धता जति उच्च हुन्छ, लागत त्यति नै उच्च हुन्छ।
प्रतिरोधलाई डिग्री सेल्सियसमा रूपान्तरण गर्न, सामान्यतया बीटा मान प्रयोग गरिन्छ। बीटा मान दुई तापक्रम बिन्दुहरू र प्रत्येक तापक्रम बिन्दुमा सम्बन्धित प्रतिरोध थाहा पाएर निर्धारण गरिन्छ।
RT1 = तापक्रम प्रतिरोध १ RT2 = तापक्रम प्रतिरोध २ T1 = तापक्रम १ (K) T2 = तापक्रम २ (K)
प्रयोगकर्ताले परियोजनामा प्रयोग गरिएको तापक्रम दायराको नजिकको बीटा मान प्रयोग गर्दछ। धेरैजसो थर्मिस्टर डेटाशीटहरूले २५°C मा प्रतिरोध सहिष्णुता र बीटा मानको लागि सहिष्णुता सहित बीटा मान सूचीबद्ध गर्दछ।
उच्च परिशुद्धता थर्मिस्टरहरू र ओमेगा ४४xxx श्रृंखला जस्ता उच्च परिशुद्धता समाप्ति समाधानहरूले प्रतिरोधलाई डिग्री सेल्सियसमा रूपान्तरण गर्न स्टाइनहार्ट-हार्ट समीकरण प्रयोग गर्छन्। समीकरण २ लाई सेन्सर निर्माताद्वारा फेरि प्रदान गरिएका तीन स्थिरांकहरू A, B, र C आवश्यक पर्दछ। समीकरण गुणांकहरू तीन तापक्रम बिन्दुहरू प्रयोग गरेर उत्पन्न हुने भएकाले, परिणामस्वरूप समीकरणले रेखीयकरण (सामान्यतया ०.०२ °C) द्वारा प्रस्तुत गरिएको त्रुटिलाई कम गर्छ।
A, B र C तीन तापक्रम सेटपोइन्टहरूबाट लिइएका स्थिरांकहरू हुन्। R = ओममा थर्मिस्टर प्रतिरोध T = K डिग्रीमा तापक्रम
चित्र ३ मा सेन्सरको वर्तमान उत्तेजना देखाइएको छ। ड्राइभ करेन्ट थर्मिस्टरमा लागू गरिन्छ र उही करेन्ट प्रेसिजन रेजिस्टरमा लागू गरिन्छ; मापनको लागि सन्दर्भको रूपमा प्रेसिजन रेजिस्टर प्रयोग गरिन्छ। सन्दर्भ रेजिस्टरको मान थर्मिस्टर रेजिस्टरको उच्चतम मान भन्दा बढी वा बराबर हुनुपर्छ (प्रणालीमा मापन गरिएको सबैभन्दा कम तापक्रममा निर्भर गर्दै)।
उत्तेजना प्रवाह चयन गर्दा, थर्मिस्टरको अधिकतम प्रतिरोधलाई फेरि ध्यानमा राख्नुपर्छ। यसले सेन्सर र सन्दर्भ प्रतिरोधकमा भोल्टेज सधैं इलेक्ट्रोनिक्सलाई स्वीकार्य स्तरमा हुन्छ भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्दछ। फिल्ड करेन्ट स्रोतलाई केही हेडरूम वा आउटपुट मिलान आवश्यक पर्दछ। यदि थर्मिस्टरमा न्यूनतम मापनयोग्य तापक्रममा उच्च प्रतिरोध छ भने, यसले धेरै कम ड्राइभ करेन्टको परिणाम दिनेछ। त्यसकारण, उच्च तापक्रममा थर्मिस्टरमा उत्पन्न भोल्टेज सानो हुन्छ। यी निम्न स्तरका संकेतहरूको मापन अनुकूलन गर्न प्रोग्रामेबल लाभ चरणहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि, लाभ गतिशील रूपमा प्रोग्राम गरिएको हुनुपर्छ किनभने थर्मिस्टरबाट सिग्नल स्तर तापक्रमसँग धेरै फरक हुन्छ।
अर्को विकल्प भनेको लाभ सेट गर्नु हो तर गतिशील ड्राइभ करेन्ट प्रयोग गर्नु हो। त्यसकारण, थर्मिस्टरबाट सिग्नल स्तर परिवर्तन हुँदै जाँदा, ड्राइभ करेन्ट मान गतिशील रूपमा परिवर्तन हुन्छ ताकि थर्मिस्टरमा विकसित भोल्टेज इलेक्ट्रोनिक उपकरणको निर्दिष्ट इनपुट दायरा भित्र होस्। प्रयोगकर्ताले सन्दर्भ रेसिस्टरमा विकसित भोल्टेज पनि इलेक्ट्रोनिक्सलाई स्वीकार्य स्तरमा छ भनी सुनिश्चित गर्नुपर्छ। दुबै विकल्पहरूलाई उच्च स्तरको नियन्त्रण, थर्मिस्टरमा भोल्टेजको निरन्तर निगरानी आवश्यक पर्दछ ताकि इलेक्ट्रोनिक्सले सिग्नल मापन गर्न सकोस्। के त्यहाँ कुनै सजिलो विकल्प छ? भोल्टेज उत्तेजनालाई विचार गर्नुहोस्।
जब थर्मिस्टरमा DC भोल्टेज लागू गरिन्छ, थर्मिस्टरको प्रतिरोध परिवर्तन हुँदा थर्मिस्टर मार्फत प्रवाह स्वचालित रूपमा मापन हुन्छ। अब, सन्दर्भ प्रतिरोधकको सट्टा परिशुद्धता मापन प्रतिरोधक प्रयोग गरेर, यसको उद्देश्य थर्मिस्टरबाट बग्ने प्रवाह गणना गर्नु हो, जसले गर्दा थर्मिस्टर प्रतिरोध गणना गर्न अनुमति दिइन्छ। ड्राइभ भोल्टेजलाई ADC सन्दर्भ संकेतको रूपमा पनि प्रयोग गरिएको हुनाले, कुनै लाभ चरण आवश्यक पर्दैन। प्रोसेसरसँग थर्मिस्टर भोल्टेजको निगरानी गर्ने, इलेक्ट्रोनिक्सद्वारा सिग्नल स्तर मापन गर्न सकिन्छ कि भनेर निर्धारण गर्ने र कुन ड्राइभ लाभ/वर्तमान मान समायोजन गर्न आवश्यक छ भनेर गणना गर्ने काम छैन। यो यस लेखमा प्रयोग गरिएको विधि हो।
यदि थर्मिस्टरमा सानो प्रतिरोध मूल्याङ्कन र प्रतिरोध दायरा छ भने, भोल्टेज वा वर्तमान उत्तेजना प्रयोग गर्न सकिन्छ। यस अवस्थामा, ड्राइभ वर्तमान र लाभ निश्चित गर्न सकिन्छ। यसरी, सर्किट चित्र ३ मा देखाइए अनुसार हुनेछ। यो विधि सुविधाजनक छ किनकि सेन्सर र सन्दर्भ प्रतिरोधक मार्फत वर्तमान नियन्त्रण गर्न सम्भव छ, जुन कम पावर अनुप्रयोगहरूमा मूल्यवान छ। थप रूपमा, थर्मिस्टरको स्व-ताप कम गरिएको छ।
कम प्रतिरोध मूल्याङ्कन भएका थर्मिस्टरहरूको लागि पनि भोल्टेज उत्तेजना प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि, प्रयोगकर्ताले सधैं सुनिश्चित गर्नुपर्छ कि सेन्सर मार्फत प्रवाह सेन्सर वा अनुप्रयोगको लागि धेरै उच्च छैन।
ठूलो प्रतिरोध मूल्याङ्कन र फराकिलो तापक्रम दायरा भएको थर्मिस्टर प्रयोग गर्दा भोल्टेज उत्तेजनाले कार्यान्वयनलाई सरल बनाउँछ। ठूलो नाममात्र प्रतिरोधले मूल्याङ्कन गरिएको वर्तमानको स्वीकार्य स्तर प्रदान गर्दछ। यद्यपि, डिजाइनरहरूले यो सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि वर्तमान अनुप्रयोगद्वारा समर्थित सम्पूर्ण तापक्रम दायरामा स्वीकार्य स्तरमा छ।
थर्मिस्टर मापन प्रणाली डिजाइन गर्दा सिग्मा-डेल्टा एडीसीहरूले धेरै फाइदाहरू प्रदान गर्दछन्। पहिलो, सिग्मा-डेल्टा एडीसीले एनालग इनपुटको पुन: नमूना लिने भएकोले, बाह्य फिल्टरिङलाई न्यूनतममा राखिएको छ र एक मात्र आवश्यकता भनेको साधारण आरसी फिल्टर हो। तिनीहरूले फिल्टर प्रकार र आउटपुट बाउड दरमा लचिलोपन प्रदान गर्छन्। मुख्य संचालित उपकरणहरूमा कुनै पनि हस्तक्षेपलाई दबाउन बिल्ट-इन डिजिटल फिल्टरिङ प्रयोग गर्न सकिन्छ। AD7124-4/AD7124-8 जस्ता २४-बिट उपकरणहरूको पूर्ण रिजोल्युसन २१.७ बिट सम्म हुन्छ, त्यसैले तिनीहरूले उच्च रिजोल्युसन प्रदान गर्छन्।
सिग्मा-डेल्टा एडीसीको प्रयोगले थर्मिस्टर डिजाइनलाई धेरै सरल बनाउँछ जबकि विशिष्टता, प्रणाली लागत, बोर्ड स्पेस, र बजारमा आउने समय घटाउँछ।
यस लेखले AD7124-4/AD7124-8 लाई ADC को रूपमा प्रयोग गर्दछ किनभने तिनीहरू कम आवाज, कम वर्तमान, परिशुद्धता ADC हरू हुन् जसमा निर्मित PGA, निर्मित सन्दर्भ, एनालग इनपुट, र सन्दर्भ बफर छन्।
तपाईंले ड्राइभ करेन्ट वा ड्राइभ भोल्टेज प्रयोग गरिरहनुभएको भए तापनि, सन्दर्भ भोल्टेज र सेन्सर भोल्टेज एउटै ड्राइभ स्रोतबाट आउने अनुपातिक कन्फिगरेसन सिफारिस गरिन्छ। यसको मतलब उत्तेजना स्रोतमा भएको कुनै पनि परिवर्तनले मापनको शुद्धतालाई असर गर्दैन।
चित्र ५ मा थर्मिस्टर र प्रेसिजन रेसिस्टर RREF को लागि स्थिर ड्राइभ करेन्ट देखाइएको छ, RREF मा विकसित भोल्टेज थर्मिस्टर मापनको लागि सन्दर्भ भोल्टेज हो।
फिल्ड करेन्ट सटीक हुनु आवश्यक छैन र कम स्थिर हुन सक्छ किनकि यस कन्फिगरेसनमा फिल्ड करेन्टमा भएका कुनै पनि त्रुटिहरू हटाइनेछ। सामान्यतया, सेन्सर टाढाको स्थानहरूमा अवस्थित हुँदा उच्च संवेदनशीलता नियन्त्रण र राम्रो आवाज प्रतिरोधात्मक क्षमताको कारणले भोल्टेज उत्तेजना भन्दा वर्तमान उत्तेजनालाई प्राथमिकता दिइन्छ। यस प्रकारको पूर्वाग्रह विधि सामान्यतया कम प्रतिरोध मानहरू भएका RTD वा थर्मिस्टरहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, उच्च प्रतिरोध मान र उच्च संवेदनशीलता भएको थर्मिस्टरको लागि, प्रत्येक तापमान परिवर्तनबाट उत्पन्न हुने सिग्नल स्तर ठूलो हुनेछ, त्यसैले भोल्टेज उत्तेजना प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, १० kΩ थर्मिस्टरको २५°C मा १० kΩ प्रतिरोध हुन्छ। -५०°C मा, NTC थर्मिस्टरको प्रतिरोध ४४१.११७ kΩ हुन्छ। AD7124-4/AD7124-8 द्वारा प्रदान गरिएको न्यूनतम ५० µA को ड्राइभ करेन्टले ४४१.११७ kΩ × ५० µA = २२ V उत्पन्न गर्छ, जुन धेरै उच्च छ र यस अनुप्रयोग क्षेत्रमा प्रयोग हुने धेरैजसो उपलब्ध ADC हरूको सञ्चालन दायरा बाहिर छ। थर्मिस्टरहरू पनि सामान्यतया जडान गरिएका हुन्छन् वा इलेक्ट्रोनिक्सको नजिकै अवस्थित हुन्छन्, त्यसैले ड्राइभ करेन्टको लागि प्रतिरोधात्मक क्षमता आवश्यक पर्दैन।
भोल्टेज डिभाइडर सर्किटको रूपमा श्रृंखलामा सेन्स रेजिस्टर थप्नाले थर्मिस्टर मार्फत प्रवाहित हुने विद्युत् प्रवाहलाई यसको न्यूनतम प्रतिरोध मानमा सीमित गर्नेछ। यस कन्फिगरेसनमा, सेन्स रेजिस्टर RSENSE को मान २५°C को सन्दर्भ तापक्रममा थर्मिस्टर प्रतिरोधको मान बराबर हुनुपर्छ, ताकि आउटपुट भोल्टेज २५°CC को यसको नाममात्र तापक्रममा सन्दर्भ भोल्टेजको मध्यबिन्दु बराबर हुनेछ। त्यसैगरी, यदि २५°C मा १० kΩ को प्रतिरोध भएको १० kΩ थर्मिस्टर प्रयोग गरिन्छ भने, RSENSE १० kΩ हुनुपर्छ। तापक्रम परिवर्तन हुँदै जाँदा, NTC थर्मिस्टरको प्रतिरोध पनि परिवर्तन हुन्छ, र थर्मिस्टरमा ड्राइभ भोल्टेजको अनुपात पनि परिवर्तन हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप आउटपुट भोल्टेज NTC थर्मिस्टरको प्रतिरोधसँग समानुपातिक हुन्छ।
यदि थर्मिस्टर र/वा RSENSE लाई पावर गर्न प्रयोग गरिएको चयन गरिएको भोल्टेज सन्दर्भ मापनको लागि प्रयोग गरिएको ADC सन्दर्भ भोल्टेजसँग मेल खान्छ भने, प्रणालीलाई अनुपातिक मापन (चित्र ७) मा सेट गरिएको छ ताकि कुनै पनि उत्तेजना-सम्बन्धित त्रुटि भोल्टेज स्रोत हटाउन पक्षपाती हुनेछ।
ध्यान दिनुहोस् कि सेन्स रेसिस्टर (भोल्टेज संचालित) वा सन्दर्भ रेसिस्टर (वर्तमान संचालित) मा कम प्रारम्भिक सहनशीलता र कम बहाव हुनुपर्छ, किनकि दुवै चरहरूले सम्पूर्ण प्रणालीको शुद्धतालाई असर गर्न सक्छन्।
धेरै थर्मिस्टरहरू प्रयोग गर्दा, एउटा उत्तेजना भोल्टेज प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि, चित्र ८ मा देखाइए अनुसार प्रत्येक थर्मिस्टरको आफ्नै परिशुद्धता सेन्स रेजिस्टर हुनुपर्छ। अर्को विकल्प भनेको बाह्य मल्टिप्लेक्सर वा कम-प्रतिरोध स्विच अन स्टेटमा प्रयोग गर्नु हो, जसले एउटा परिशुद्धता सेन्स रेजिस्टर साझा गर्न अनुमति दिन्छ। यस कन्फिगरेसनको साथ, प्रत्येक थर्मिस्टरलाई मापन गर्दा केही स्थिरता समय चाहिन्छ।
संक्षेपमा, थर्मिस्टर-आधारित तापक्रम मापन प्रणाली डिजाइन गर्दा, विचार गर्नुपर्ने धेरै प्रश्नहरू छन्: सेन्सर चयन, सेन्सर तारिङ, कम्पोनेन्ट चयन ट्रेड-अफ, ADC कन्फिगरेसन, र यी विभिन्न चरहरूले प्रणालीको समग्र शुद्धतालाई कसरी असर गर्छ। यस शृङ्खलाको अर्को लेखले तपाईंको लक्ष्य प्रदर्शन प्राप्त गर्न तपाईंको प्रणाली डिजाइन र समग्र प्रणाली त्रुटि बजेटलाई कसरी अनुकूलन गर्ने भनेर वर्णन गर्दछ।