A piacon a hőmérséklet-érzékelők egyik leggyakoribb típusa a termisztor, a "hőérzékeny ellenállás" rövidített változata. A termisztorok olyan alacsony költségű érzékelők, amelyek nagyon robusztusak és robusztusak. A termisztor a hőmérsékletérzékelő, amely nagy érzékenységet és jó pontosságot igénylő alkalmazásokhoz használható. A termisztorok a minimális üzemi hőmérséklettartomány-alkalmazásokra korlátozódnak nemlineáris hőmérsékleti válaszuk miatt.
Építés
A termisztorok szálas fémoxidokból készült kétvezetékes elemek, amelyek számos csomagtípusban rendelkezésre állnak a különböző alkalmazások támogatására. A leggyakoribb termisztor-csomag egy kis üveggyöngy, amelynek átmérője 0,5-5 mm, két vezetékkel. A termisztorok felületi szerelésű csomagok, lemezek és csőszerű fémszondákba ágyazódnak. Az üveggyöngy termisztorok meglehetősen robosztusak és robusztusak, a leggyakoribb meghibásodási mód károsítja a két vezetéket. Azoknál az alkalmazásoknál azonban, amelyek nagyobb rugalmasságot igényelnek, a fémcső-tapintó-stílusú termisztorok nagyobb védelmet nyújtanak.
Előnyök
A termisztorok számos előnnyel rendelkeznek, beleértve a pontosságot, az érzékenységet, a stabilitást, a gyors reagálási időt, az egyszerű elektronikát és az alacsony költségeket. A termisztorhoz csatlakoztatott áramkör olyan egyszerű lehet, mint egy húzóerő és ellenőrizni a feszültséget a termisztoron. Azonban a termisztorokra adott válasz a hőmérsékletre nagyon nem lineáris, és gyakran egy kis hőmérsékleti tartományra hangolják, amely korlátozza a kis ablakhoz való pontosságukat, kivéve, ha linearizációs áramköröket vagy más kompenzációs technikákat alkalmaznak. A nemlineáris válasz a termisztorokat nagyon érzékenyen befolyásolja a hőmérsékletváltozásokra. Továbbá a termisztor kis mérete és tömege egy kis hőmértéket ad, amely lehetővé teszi a termisztor számára, hogy gyorsan reagáljon a hőmérséklet változására.
Viselkedés
A termisztorok negatív vagy pozitív hőmérsékleti együtthatóval (NTC vagy PTC) állnak rendelkezésre. Egy negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező termisztor kevésbé ellenáll, ahogy a hőmérséklet nő, miközben a termisztor pozitív hőmérsékleti együtthatóval növeli a rezisztenciát, mivel a hőmérséklet nő. A PTC-termisztorokat gyakran használják sorozatban olyan alkatrészekkel, ahol az áramfelvételek károkat okozhatnak. Rezisztív összetevőként, amikor az áram folyik rajta, a termisztorok hőforrásokat hoznak létre, amelyek az ellenállás változását okozzák. Mivel a termisztorok áramforrást vagy feszültségforrást igényelnek, az önmelegedés által kiváltott ellenállási változás elkerülhetetlen valóság a termisztorokkal. A legtöbb esetben az önmelegedési hatások minimálisak és a kompenzáció csak akkor szükséges, ha nagy pontosság szükséges.
Működési módok
A termisztorokat kétféle működési módban használják a tipikus rezisztencia és a hőmérsékleti üzemmód mellett. A feszültség-ellenáramú üzemmód a termisztort önfűtéses, állandósult állapotban használja. Ezt az üzemmódot gyakran használják áramlásmérőkhöz, ahol a termisztoron átfolyó folyadék áramlása megváltoztatja a termisztor által elvezetett teljesítmény változását, annak ellenállását, áramát vagy feszültségét attól függően, hogy miként vezetett. A termisztor működtethető áramkorlátos üzemmódban is, ahol a termisztor áram alá kerül. Az áram a termisztor önmelegedését okozza, növelve az ellenállást NTC termisztor esetén, és megvédi az áramkört egy nagyfeszültségű tüskétől. Alternatív megoldásként egy ugyanabban az alkalmazásban lévő PTC-termisztor használható a nagy áramfelvételek elleni védelemre.
Alkalmazások
A termisztorok széles választékát alkalmazzák, a leggyakoribbak a közvetlen hőmérséklet-érzékelés és a túlfeszültség-elnyomás. Az NTC és PTC termisztorok jellemzői maguk is alkalmazhatók:
- Folyadékszintjelzők
- hőmérséklet kompenzáció
- Áramlásmérés
- Vákuumcsövek
- Termikus védelem
- Ampifier Gain Control
- Idő késleltetési áramkörök
- Termikus kapcsolók
iinearizáiás
A termisztorok nemlineáris válaszának köszönhetően a linearizációs áramkörök gyakran szükségesek a jó pontosság biztosítására a hőmérséklet tartományon belül. A termisztor hőmérsékletére vonatkozó nemlineáris ellenállást a Steinhart-Hart egyenlet adja meg, amely jó ellenállást biztosít a hőmérséklet-görbe illeszkedéséhez. Azonban a nem lineáris természet a gyakorlatban nem megfelelő pontosságot eredményez, hacsak nem alkalmaznak nagy felbontású analóg és digitális konverziót. A termisztor párhuzamos, soros vagy párhuzamos és soros ellenállásának egyszerű hardveres linearizálása a termisztorok drasztikus módon javítja a termisztorok válaszának linearitását, és a termisztor működési hőmérséklet-ablakát bizonyos pontossággal növeli. A linearizációs áramkörökben használt ellenállási értékeket úgy kell megválasztani, hogy a hőmérsékleti ablakot a maximális hatékonyság érdekében központosítsák.
