Un dels tipus més comuns de sensors de temperatura del mercat és el termistor, una versió reduïda de "resistència tèrmicament sensible". Els termistors són sensors de baix cost que són molt robustos i robusts. El termistor és el sensor de temperatura d'elecció per a aplicacions que requereixen una alta sensibilitat i bona precisió. Els termistors estan limitats a petites aplicacions de rang de temperatura operativa a causa de la seva resposta no lineal a la temperatura.
Construcció
Els termistors són dos components de filferro fabricats amb òxids de metall sinteritzat que estan disponibles en diversos tipus de paquets per donar suport a diverses aplicacions. El paquet de termístics més comú és un petit grapat de vidre amb un diàmetre de 0,5 a 5 mm amb dos cables. Els termòstors també estan disponibles en paquets de muntatge de superfície, discos i incrustats en sondes metàl·liques tubulars. Els termístors de beina de vidre són bastant resistents i robustos, amb el mode de fallada més comú que es fa mal als dos cables de plom. No obstant això, per a aplicacions que requereixen un major grau de rugositat, els termístors d'estil de la sonda del tub metàl·lic proporcionen una major protecció.
Beneficis
Els termistors tenen diversos avantatges, incloent la precisió, la sensibilitat, l'estabilitat, el temps de resposta ràpida, l'electrònica senzilla i el baix cost. El circuit d'interfície amb un termistor pot ser tan senzill com una resistència de recollida i la mesura del voltatge a través del termistor. Tanmateix, la resposta a la temperatura dels termistors és molt no lineal i sovint es sintonitza amb un petit rang de temperatura que limita la seva precisió a la finestra petita a menys que s'utilitzin circuits de linealització o altres tècniques de compensació. La resposta no lineal fa que els termistors siguin molt sensibles als canvis de temperatura. A més, la petita grandària i la massa d'un termistor els dóna una petita massa tèrmica que permet que un termistor respongui ràpidament a un canvi de temperatura.
Comportament
Els termistors estan disponibles amb un coeficient de temperatura negatiu o positiu (NTC o PTC). Un termistor amb una temperatura negativa coeficient es torna menys resistent a mesura que augmenta la temperatura mentre que un termistor amb una temperatura positiva coeficient augmenta en resistència a mesura que augmenta la seva temperatura. Els termistors PTC s'utilitzen sovint en sèrie amb components on els sorolls actuals poden causar danys. Com a components resistents, quan el corrent passa per ells, els termistors generen calor que provoca un canvi de resistència. Atès que els termistors requereixen una font d'origen o una font de tensió actuals, el canvi de resistència induït per autoscalentatge és una realitat inevitable amb termistors. En la majoria dels casos, els efectes d'escalfament automàtic són mínims i la compensació només és necessària quan es requereix una alta precisió.
Modes operatius
Els termòstors s'utilitzen en dos modes operatius més enllà de la resistència típica enfront el mode de funcionament de la temperatura. El mode de tensió a corrent utilitza el termistor en una condició d'escalfament automàtic i en estat estacionari. Aquesta manera s'utilitza sovint per als comptadors de flux en què un canvi en el flux d'un fluid a través del termistor provocarà un canvi de potència dissipat pel termistor, la seva resistència i la tensió o corrent depenent de la manera com es condueix. També es pot operar un termistor en mode de temps actual, on el termistor està subjecte a un corrent. El corrent farà que el termistor s'escalfi a si mateix, augmentant la resistència en el cas d'un termistor NTC i protegint un circuit d'una espiga d'alta tensió. Alternativament, es pot utilitzar un termistor PTC en la mateixa aplicació per protegir-se de sorolls de corrent elevada.
Aplicacions
Els termistors tenen una àmplia gamma d'aplicacions, la més freqüent és la detecció de temperatura directa i la supressió de la sobretensió. Les característiques dels termòstors NTC i PTC es presten a aplicacions com:
- Indicadors de nivell de líquid
- compensació de temperatura
- Mesura del flux
- Gàbies de buit
- Protecció tèrmica
- Ampiper Gain Control
- Circuits de demora temporal
- Interruptors tèrmics
Linealització
A causa de la resposta no lineal dels termistors, sovint es requereixen circuits de linealització per proporcionar una bona precisió en un rang de temperatures. La resposta de resistència no lineal a la temperatura d'un termistor ve donada per l'equació Steinhart-Hart que proporciona una bona resistència a la corba de temperatura. Tanmateix, la naturalesa no lineal resulta en una mala precisió a la pràctica, a menys que s'utilitzi la conversió analògica d'alta resolució a la digital. La implementació d'una senzilla linealització del maquinari d'una resistència paral·lela, sèrie o paral·lela i de sèrie amb el termistor millora dràsticament la linealitat d'una resposta de termistors i amplia la finestra de temperatura operativa del termistor amb un cost d'una certa precisió. Els valors de resistència utilitzats en els circuits de linealització haurien de ser elegits per centrar la finestra de temperatura per a la màxima efectivitat.