Jedním z nejběžnějších typů teplotních snímačů na trhu je termistor, zkrácená verze "tepelně citlivého rezistoru". Termistory jsou nízkonákladové snímače, které jsou velmi robustní a robustní. Termistor je teplotní čidlo, které je vhodné pro aplikace vyžadující vysokou citlivost a dobrou přesnost. Termistory jsou omezeny na malé rozsahy provozních teplot v důsledku jejich nelineární odezvy na teplotu.
Konstrukce
Termistory jsou dva drátové součásti vyrobené ze slinutých oxidů kovů, které jsou k dispozici v několika typech obalů pro podporu různých aplikací. Nejběžnějším obalem termistoru je malá skleněná koruna o průměru 0,5 až 5 mm se dvěma dráty. Termistory jsou k dispozici také v baleních pro povrchovou montáž, disky a jsou vestavěny do trubkových kovových sond. Termistory skleněných perlí jsou poměrně robustní a robustní, přičemž nejčastějším poruchovým režimem je poškození obou olověných vodičů. Pro aplikace, které vyžadují větší stupeň odolnosti, poskytují termistory s kovovou trubicí sondy větší ochranu.
Výhody
Termistory mají několik výhod, včetně přesnosti, citlivosti, stability, rychlé odezvy, jednoduché elektroniky a nízké ceny. Okruh pro propojení s termistorem může být stejně jednoduchý jako odporový odpor a měření napětí přes termistor. Teplotní odezva na teplotu je však velmi nelineární a jsou často naladěny na malý teplotní rozsah, který omezuje jejich přesnost na malé okno, pokud nejsou použity linearizační obvody nebo jiné kompenzační techniky. Nelineární odezva způsobuje, že termistory jsou velmi citlivé na změny teploty. Také malá velikost a hmotnost termistoru jim dává malou tepelnou hmotnost, která dovoluje termistoru rychle reagovat na změnu teploty.
Chování
Termistory jsou k dispozici buď s negativním nebo pozitivním teplotním koeficientem (NTC nebo PTC). Termistor s negativním teplotním součinitelem se stává méně odolný, protože teplota se zvyšuje, zatímco termistor s pozitivním teplotním koeficientem zvyšuje odpor při zvyšování jeho teploty. PTC termistory se často používají v sériích se součástkami, u nichž mohou proudové rázy způsobit poškození. Jako odporové součásti, když protéká proud, termistory generují teplo, které způsobí změnu odporu. Vzhledem k tomu, že termistory buď potřebují zdroj proudu nebo zdroj napětí k práci, samočinné ohřívání indukované změny odporu je nevyhnutelnou realitou s termistory. Ve většině případů jsou samovyhřívací efekty minimální a kompenzace je potřeba pouze tehdy, když je vyžadována vysoká přesnost.
Provozní režimy
Termistory se používají ve dvou provozních režimech, které nepřekračují typický režim odolnosti vůči teplotě. Režim napětí proti proudu používá termistor v režimu samoohřevu v ustáleném stavu. Tento režim se často používá pro průtokoměry, při kterých změna toku tekutiny přes termistor způsobí změnu výkonu rozptýleného termistorem, jeho odporu a proudu nebo napětí v závislosti na tom, jak je poháněn. Termistor může být také provozován v reálném čase, kdy je termistor vystaven proudu. Proud by způsobil, že se termistor sám ohřívá, zvyšuje odpor v případě termistoru NTC a chrání obvod před špičkou vysokého napětí. Alternativně lze termistor PTC ve stejné aplikaci použít k ochraně před vysokými proudovými rázy.
Aplikace
Termistory mají širokou škálu aplikací, z nichž nejběžnější je přímá snímání teploty a potlačení rázů. Charakteristiky termistorů NTC a PTC vyhovují aplikacím, které zahrnují:
- Ukazatele hladiny kapaliny
- teplotní kompenzace
- Měření průtoku
- Vákuové mřížky
- Tepelná ochrana
- Ampifier Gain Control
- Časové zpožďovací obvody
- Tepelné spínače
Linearizace
Vzhledem k nelineární odezvě termistorů jsou často vyžadovány linearizační obvody, které poskytují dobrou přesnost v celé řadě teplot. Nelineární odporová odezva na teplotu termistoru je dána rovnicí Steinhart-Hart, která poskytuje dobrou odolnost vůči teplotní krivosti. Nicméně nelineární povaha má za následek špatnou přesnost v praxi, pokud se nepoužívá analogová a digitální konverze s vysokým rozlišením. Zavedení jednoduché linearizace hardwaru buď paralelním, sériovým nebo paralelním a sériovým odporem s termistorem drasticky zlepšuje linearitu odezvy termistoru a prodlužuje okno provozní teploty termistoru za cenu určité přesnosti. Hodnoty odporu používané v linearizačních obvodech by měly být zvoleny tak, aby středové teplotní okno bylo maximálně účinné.