En af de mest almindelige typer af temperatursensorer på markedet er termistoren, en forkortet version af "termisk følsom modstand." Termistorer er billige sensorer, der er meget robuste og robuste. Termistoren er den valgte temperatursensor til applikationer, der kræver høj følsomhed og god nøjagtighed. Termistorer er begrænset til et lille operationelt temperaturområde applikationer på grund af deres ikke-lineære temperaturrespons.
Konstruktion
Termistorer er to trådkomponenter lavet af sintrede metaloxider, som er tilgængelige i flere pakketyper for at understøtte en lang række anvendelser. Den mest almindelige termistorpakke er en lille glasperle med en diameter på 0,5 til 5 mm med to ledninger. Termistorer er også tilgængelige i overflademonterbare pakker, diske og indlejret i rørformede metallsonder. Glaskuglens termistorer er ret robuste og robuste, idet den mest almindelige fejltilstand er skade på de to ledninger. Til applikationer, der kræver en større grad af ruggedisering, giver termistorerne af metalrør-probe-stil imidlertid større beskyttelse.
Fordele
Termistorer har flere fordele, herunder nøjagtighed, følsomhed, stabilitet, hurtig responstid, simpel elektronik og lave omkostninger. Kredsløbet til grænsefladen med en termistor kan være så simpelt som en pull-up-modstand og måling af spændingen over termistoren. En termistorens reaktion på temperaturen er imidlertid meget ikke-lineær, og de indstilles ofte til et lille temperaturområde, der begrænser deres nøjagtighed til det lille vindue, medmindre der anvendes lineariseringskredsløb eller andre kompensationsteknikker. Det ikke-lineære respons gør termistorerne meget følsomme for temperaturændringer. Også den lille størrelse og massen af en termistor giver dem en lille termisk masse, der tillader en termistor at reagere hurtigt på en temperaturændring.
Opførsel
Termistorer er tilgængelige med enten en negativ eller positiv temperaturkoefficient (NTC eller PTC). En termistor med en negativ temperaturkoefficient bliver mindre modstandsdygtig, da temperaturen stiger, mens en termistor med en positiv temperaturkoefficient øges i modstand, da dens temperatur stiger. PTC termistorer bruges ofte i serie med komponenter, hvor strømme kan forårsage skade. Som resistive komponenter, når strømmen løber igennem dem, genererer termistorer varme, der forårsager modstandsændring. Da termistorerne enten kræver en nuværende kilde eller spændingskilde til arbejde, er selvopvarmning induceret modstandsændring en uundgåelig virkelighed med termistorer. I de fleste tilfælde er selvopvarmningseffekten minimal, og kompensation er kun nødvendig, når høj nøjagtighed er påkrævet.
Operationelle tilstande
Termistorer anvendes i to driftstilstande ud over den typiske modstands vs modstands driftstemperatur. Spænding vs vs-tilstanden bruger termistoren i en selvopvarmende, steady state tilstand. Denne tilstand bruges ofte til flowmålere, hvor en ændring i strømmen af en væske over termistoren vil forårsage en ændring i strømmen, der afledes af termistoren, dets modstand og strøm eller spænding afhængigt af, hvordan den drives. En termistor kan også betjenes i en strøm-over-tidstilstand, hvor termistoren udsættes for en strøm. Strømmen vil medføre, at termistoren selvvarmer, hvilket øger modstanden i tilfælde af en NTC-termistor og beskytter et kredsløb fra en højspændingsspids. Alternativt kan en PTC-termistor i samme applikation bruges til at beskytte mod høje strømstigninger.
Applikationer
Termistorer har en bred vifte af applikationer, hvor de mest almindelige er direkte temperaturføling og overspænding. Egenskaberne ved NTC- og PTC-termistorerne er egnede til applikationer, herunder:
- Væskeniveauindikatorer
- temperatur kompensation
- Flowmåling
- Vacuum Gages
- Termisk beskyttelse
- Forstærker Gain Control
- Time Delay Circuits
- Termiske kontakter
linearisering
På grund af termistorernes ikke-lineære reaktion kræves der ofte lineariseringskredsløb for at levere god nøjagtighed over en række temperaturer. Det ikke-lineære modstandsrespons til temperaturen af en termistor er givet af Steinhart-Hart-ligningen, som giver en god modstand over for temperaturkurvepasning. Den ikke-lineære karakter resulterer imidlertid i dårlig nøjagtighed i praksis, medmindre analog opløsning til digital konvertering anvendes. Implementering af en simpel hardware linearisering af enten en parallel-, serie- eller parallel- og seriemodstand med termistoren forbedrer lineært lineariteten af et termistorrespons og udvider termistorens driftstemperaturvindue til en pris af en vis nøjagtighed. Modstandsværdierne, der anvendes i lineariseringskredsløb, bør vælges for at centrere temperaturvinduet for maksimal effektivitet.
