Een van de meest voorkomende soorten temperatuursensoren op de markt is de thermistor, een verkorte versie van 'thermisch gevoelige weerstand'. Thermistors zijn goedkope sensoren die zeer robuust en robuust zijn. De thermistor is de temperatuursensor bij uitstek voor toepassingen die een hoge gevoeligheid en een goede nauwkeurigheid vereisen. Thermistors zijn beperkt tot toepassingen met een klein operationeel temperatuurbereik vanwege hun niet-lineaire reactie op temperatuur.
Bouw
Thermistors zijn tweedraadscomponenten gemaakt van gesinterde metaaloxiden die beschikbaar zijn in verschillende soorten verpakkingen om verschillende toepassingen te ondersteunen. Het meest gebruikelijke thermistorpakket is een kleine glazen kraal met een diameter van 0,5 tot 5 mm met twee draden. Thermistors zijn ook verkrijgbaar in pakketten, schijven die aan de oppervlakte kunnen worden gemonteerd en zijn ingebed in buisvormige metaalsondes. De glasrups-thermistors zijn behoorlijk robuust en robuust, met als meest voorkomende storingsmodus schade aan de twee geleidingsdraden. Voor toepassingen die een grotere mate van robuustheid vereisen, bieden de thermistoren van de sonde met metalen buizen echter een betere bescherming.
Voordelen
Thermistors hebben verschillende voordelen, waaronder nauwkeurigheid, gevoeligheid, stabiliteit, snelle reactietijd, eenvoudige elektronica en lage kosten. Het circuit dat moet worden gekoppeld met een thermistor kan zo eenvoudig zijn als een optrekweerstand en de spanning over de thermistor meten. Een thermistorenrespons op temperatuur is echter zeer niet-lineair en ze zijn vaak afgestemd op een klein temperatuurbereik dat hun nauwkeurigheid beperkt tot het kleine venster, tenzij linearisatieschakelingen of andere compensatietechnieken worden gebruikt. De niet-lineaire respons maakt de thermistors zeer gevoelig voor veranderingen in temperatuur. Ook geeft de kleine afmeting en massa van een thermistor hen een kleine thermische massa, waardoor een thermistor snel kan reageren op een verandering in temperatuur.
Gedrag
Thermistors zijn verkrijgbaar met een negatieve of positieve temperatuurcoëfficiënt (NTC of PTC). Een thermistor met een negatieve temperatuurcoëfficiënt wordt minder resistief naarmate de temperatuur toeneemt, terwijl een thermistor met een positieve temperatuurcoëfficiënt in weerstand toeneemt naarmate de temperatuur stijgt. PTC-thermistors worden vaak gebruikt in series met componenten waarbij stroomstoten schade kunnen veroorzaken. Als weerstandcomponenten, wanneer de stroom door deze loopt, genereren thermistors warmte die een verandering in weerstand veroorzaakt. Omdat thermistors ofwel een stroombron of een spanningsbron nodig hebben om te werken, is door zelfverhitting veroorzaakte weerstandsverandering een onvermijdelijke realiteit met thermistors. In de meeste gevallen zijn zelfverhittingseffecten minimaal en is compensatie alleen nodig wanneer een hoge nauwkeurigheid vereist is.
Operationele modi
Thermistors worden gebruikt in twee operationele modi buiten de typische weerstand versus temperatuurmodus. De spanning versus vonkmodus gebruikt de thermistor in een zelfverwarmende, stabiele toestand. Deze modus wordt vaak gebruikt voor flowmeters, waarbij een verandering in de stroom van een vloeistof over de thermistor een verandering in vermogen veroorzaakt die wordt gedissipeerd door de thermistor, de weerstand en stroom of spanning, afhankelijk van hoe deze wordt aangedreven. Een thermistor kan ook worden bediend in een stroom-over-tijdmodus waarbij de thermistor wordt onderworpen aan een stroom. De stroom zal ervoor zorgen dat de thermistor zichzelf warmt, waardoor de weerstand in het geval van een NTC-thermistor toeneemt en een circuit wordt beschermd tegen een spanningspiek. Als alternatief kan een PTC-thermistor in dezelfde toepassing worden gebruikt om te beschermen tegen hoge stroomstoten.
toepassingen
Thermistors hebben een breed scala aan toepassingen, met als meest voorkomende directe temperatuurwaarneming en stroomstootonderdrukking. De eigenschappen van NTC en PTC-thermistors lenen zich voor toepassingen zoals:
- Vloeistofniveau-indicatoren
- temperatuur compensatie
- Flow meting
- Vacuümpompen
- Thermische bescherming
- Ampifier Gain Control
- Time Delay Circuits
- Thermische schakelaars
Linearization
Vanwege de niet-lineaire respons van thermistors zijn linearisatieschakelingen vaak nodig om een goede nauwkeurigheid over een reeks temperaturen te leveren. De niet-lineaire weerstandsreactie op de temperatuur van een thermistor wordt gegeven door de Steinhart-Hart-vergelijking die een goede weerstand biedt tegen de aanpassing van de temperatuurcurve. De niet-lineaire aard resulteert echter in een slechte nauwkeurigheid in de praktijk, tenzij analoog / digitaal-omzetting met hoge resolutie wordt gebruikt. Het implementeren van een eenvoudige hardware-linearisatie van een parallelle, seriële of parallelle en serieweerstand met de thermistor verbetert drastisch de lineariteit van een thermistorenreactie en breidt het operationele temperatuurvenster van de thermistor uit met kosten van enige nauwkeurigheid. De weerstandswaarden die worden gebruikt in linearisatieschakelingen moeten worden gekozen om het temperatuurvenster te centreren voor maximale effectiviteit.
