Um dos tipos mais comuns de sensores de temperatura no mercado é o termistor, uma versão abreviada de "resistor termicamente sensível". Os termistores são sensores de baixo custo que são muito robustos e robustos. O termistor é o sensor de temperatura de escolha para aplicações que exigem alta sensibilidade e boa precisão. Os termistores são limitados a uma pequena faixa de temperatura operacional devido à sua resposta não linear à temperatura.
Construção
Os termistores são componentes de dois fios feitos de óxidos de metal sinterizados que estão disponíveis em vários tipos de pacotes para suportar uma variedade de aplicações. O pacote termistor mais comum é um pequeno cordão de vidro com um diâmetro de 0,5 a 5mm com dois fios. Os termistores também estão disponíveis em pacotes montáveis em superfície, discos e embutidos em sondas metálicas tubulares. Os termistores de contas de vidro são bastante robustos e robustos, com o modo de falha mais comum sendo danificado pelos dois fios condutores. No entanto, para aplicações que exigem um maior grau de robustez, os termistores do tipo sonda de tubo de metal oferecem maior proteção.
Benefícios
Os termistores têm várias vantagens, incluindo precisão, sensibilidade, estabilidade, tempo de resposta rápido, eletrônica simples e baixo custo. O circuito para fazer interface com um termistor pode ser tão simples quanto um resistor de pull-up e medir a tensão no termistor. No entanto, uma resposta dos termistores à temperatura é muito não-linear e eles são freqüentemente ajustados a uma pequena faixa de temperatura que limita sua precisão à pequena janela, a menos que circuitos de linearização ou outras técnicas de compensação sejam usadas. A resposta não linear torna os termistores muito sensíveis às mudanças de temperatura. Além disso, o pequeno tamanho e a massa de um termistor fornecem uma pequena massa térmica que permite que um termistor responda rapidamente a uma mudança de temperatura.
Comportamento
Os termistores estão disponíveis com um coeficiente de temperatura negativo ou positivo (NTC ou PTC). Um termistor com um coeficiente de temperatura negativo torna-se menos resistente à medida que a temperatura aumenta, enquanto um termistor com um coeficiente de temperatura positivo aumenta em resistência à medida que sua temperatura aumenta. Os termistores PTC são freqüentemente usados em série com componentes em que os surtos de corrente podem causar danos. Como componentes resistivos, quando a corrente passa através deles, os termistores geram calor, o que causa uma mudança na resistência. Como os termistores exigem que uma fonte de corrente ou fonte de tensão funcione, a mudança de resistência induzida por auto-aquecimento é uma realidade inevitável com os termistores. Na maioria dos casos, os efeitos de auto-aquecimento são mínimos e a compensação é necessária apenas quando é necessária uma alta precisão.
Modos Operacionais
Os termistores são usados em dois modos operacionais além do modo típico de resistência versus temperatura de operação. O modo tensão versus corrente usa o termistor em uma condição de estado estacionário de autoaquecimento. Este modo é freqüentemente usado para medidores de vazão onde uma mudança no fluxo de um fluido através do termistor causará uma mudança na potência dissipada pelo termistor, sua resistência e corrente ou tensão dependendo de como ele é acionado. Um termistor também pode ser operado em um modo de sobrecorrente, onde o termistor é submetido a uma corrente. A corrente fará com que o termistor aqueça automaticamente, aumentando a resistência no caso de um termistor NTC e protegendo um circuito de um pico de alta tensão. Alternativamente, um termistor PTC na mesma aplicação pode ser usado para proteger contra surtos de alta corrente.
Aplicações
Os termistores têm uma ampla gama de aplicações, sendo as mais comuns detecção direta de temperatura e supressão de surtos. As características dos termistores NTC e PTC se prestam a aplicações que incluem:
- Indicadores de nível de líquido
- compensação de temperatura
- Medição de vazão
- Gases de Vácuo
- Proteção térmica
- Controle de Ganho de Ampifier
- Circuitos de Atraso no Tempo
- Interruptores térmicos
Linearização
Devido à resposta não linear dos termistores, geralmente são necessários circuitos de linearização para fornecer boa precisão em uma faixa de temperaturas. A resposta de resistência não linear à temperatura de um termistor é dada pela equação de Steinhart-Hart, que fornece uma boa resistência ao ajuste da curva de temperatura. No entanto, a natureza não linear resulta em pouca precisão na prática, a menos que a conversão analógica para digital de alta resolução seja usada. A implementação de uma linearização de hardware simples de uma resistência paralela, em série ou paralela e em série com o termistor melhora drasticamente a linearidade de uma resposta de termistores e estende a janela de temperatura operacional do termistor a um custo com alguma precisão. Os valores de resistência usados nos circuitos de linearização devem ser escolhidos para centralizar a janela de temperatura para máxima eficácia.
