Unul dintre cele mai comune tipuri de senzori de temperatură de pe piață este termistorul, o versiune prescurtată a "rezistorului sensibil la temperatură". Termistorii sunt senzori low-cost care sunt foarte robuste și robuste. Termistor este senzorul de temperatură ales pentru aplicații care necesită o sensibilitate ridicată și o precizie bună. Termistorii sunt limitați la o aplicare mică a temperaturii de funcționare datorită răspunsului lor neliniar la temperatură.
Constructie
Termistorii sunt două componente de sârmă realizate din oxizi de metale sinterizate, care sunt disponibile în mai multe tipuri de pachete pentru a susține o varietate de aplicații. Cel mai comun pachet termistor este o mica bara de sticla cu diametrul de la 0,5 la 5 mm cu doua fire. Termistorii sunt de asemenea disponibili în pachete de montare pe suprafață, discuri și încorporate în sonde metalice tubulare. Termostatele de sticlă de sticlă sunt destul de robuste și robuste, cele mai frecvente moduri de avarie fiind deteriorarea celor două fire de plumb. Cu toate acestea, pentru aplicațiile care necesită un grad mai mare de robustare, termistorii de tip sonda tuburilor din metal asigură o protecție mai mare.
Beneficii
Termistorii au mai multe avantaje, incluzând precizia, sensibilitatea, stabilitatea, timpul de răspuns rapid, electronica simplă și costul redus. Circuitul de interfață cu un termistor poate fi la fel de simplu ca un rezistor de tracțiune și măsurarea tensiunii pe termistor. Cu toate acestea, un răspuns al termistorilor la temperatură este foarte neliniar și sunt deseori reglate la un interval de temperatură mic care le limitează acuratețea la fereastra mică, cu excepția cazului în care se utilizează circuite de linearizare sau alte tehnici de compensare. Răspunsul neliniar face ca termistorii să fie foarte sensibili la schimbările de temperatură. De asemenea, mărimea mică și masa unui termistor le conferă o mică mărime termică care permite unui termistor să reacționeze rapid la schimbarea temperaturii.
Comportament
Termistorii sunt disponibili cu un coeficient de temperatură negativ sau pozitiv (NTC sau PTC). Un termistor cu coeficientul de temperatură negativă devine mai puțin rezistiv, pe măsură ce temperatura crește, în timp ce un termistor cu coeficientul de temperatură pozitiv crește rezistența pe măsură ce crește temperatura. Termistorii PTC sunt adesea utilizați în serie cu componente în care supratensiunile curente pot provoca daune. Ca componente rezistente, atunci când curentul trece prin ele, termistorii generează căldură care provoacă o schimbare a rezistenței. Deoarece termistorii au nevoie fie de o sursă de curent, fie de o sursă de tensiune pentru a funcționa, schimbarea de rezistență indusă prin auto-încălzire este o realitate inevitabilă cu termistorii. În cele mai multe cazuri, efectele de auto-încălzire sunt minime, iar compensarea este necesară numai atunci când este necesară o precizie ridicată.
Moduri operaționale
Termistorii sunt utilizați în două moduri de funcționare dincolo de modul tipic de rezistență față de temperatura de funcționare. Modul de tensiune față de curent utilizează termistorul într-o stare de auto-încălzire, starea de echilibru. Acest mod este adesea folosit pentru debitmetre în care o schimbare a fluxului unui fluid pe termistor va determina o schimbare a puterii disipată de termistor, rezistența acestuia și curentul sau tensiunea în funcție de modul în care este condus. Un termistor poate fi de asemenea utilizat în modul curent în timp în care termistorul este supus unui curent. Curentul va face ca termistorul să se auto-încălzească, crescând rezistența în cazul unui termistor NTC și protejând un circuit de un vârf de înaltă tensiune. Alternativ, un termistor PTC în aceeași aplicație poate fi utilizat pentru a fi protejat de supratensiuni de curent înalt.
Aplicații
Termistorii au o gamă largă de aplicații, cele mai frecvente fiind senzorul de temperatură direct și supresia de supratensiune. Caracteristicile termistorilor NTC și PTC se pretează la aplicații care includ:
- Indicatori de nivel lichid
- compensarea temperaturii
- Măsurarea debitului
- Vacuum Gages
- Protectie termala
- Ampifier Gain Control
- Circuite de întârziere în timp
- Comutatoare termice
liniarizare
Datorită răspunsului neliniar al termistorilor, circuitele de linearizare sunt adesea necesare pentru a furniza o bună precizie pe o gamă de temperaturi. Răspunsul neliniar al rezistenței la temperatura termistorului este dat de ecuația Steinhart-Hart, care asigură o bună rezistență la curbele de temperatură. Cu toate acestea, natura neliniară are drept rezultat o precizie precară în practică, cu excepția cazului în care se utilizează conversia analogică la cea digitală de înaltă rezoluție. Implementarea unei linearizări hardware simple a fiecărei rezistențe paralele, serii sau paralele și a seriei cu termistorul îmbunătățește drastic liniaritatea răspunsului termistorului și extinde fereastra temperaturii de funcționare a termistorului la un cost de o anumită precizie. Valorile de rezistență utilizate în circuitele de linearizare trebuie alese pentru a centra fereastra de temperatură pentru o eficiență maximă.