TODO SABE SOBRE
TERMISTORES
Hay dos tipos de termistores:
el coeficiente de temperatura negativo (NTC o CTN)
y el coeficiente de temperatura positivo (PTC o CTP).
Con una sonda NTC, cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, la resistencia aumenta. Este tipo de termistor es el más utilizado.
Un termistor PTC funciona un poco diferente. Cuando la temperatura aumenta, la resistencia aumenta y cuando la temperatura disminuye, la resistencia disminuye. Típicamente, un termistor logra una alta precisión dentro de un rango de temperatura limitado de aproximadamente 50 ° C alrededor de la temperatura objetivo. Este rango depende de la resistencia básica.
La flecha al lado de T significa que la resistencia es variable dependiendo de la temperatura. La dirección de la flecha o la barra no es significativa.
Los sensores termistores son fáciles de usar, económicos, robustos y responden de manera predecible a los cambios. Aunque no funcionan bien con temperaturas muy bajas o altas, son el sensor elegido para aplicaciones que toman la temperatura en un rango de medición bajo. El termistor es ideal cuando se requiere un control preciso de la temperatura.
Algunos de los usos más comunes de los termistores son los termómetros digitales, la medición de la temperatura del aceite y del refrigerante, electrodomésticos como hornos y refrigeradores.
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Figura 1: símbolo de termistor - Estados Unidos y Japón
En realidad, un termistor no "lee" nada, la resistencia de un termistor cambia con la temperatura. El grado de variación de resistencia depende del tipo de material utilizado en el termistor.
A diferencia de otras sondas de medición, los termistores no son lineales, lo que significa que los puntos de un gráfico que representan la relación entre la resistencia y la temperatura no formarán una línea recta. La construcción del termistor determina la ubicación de la línea y su curso. Un gráfico de termistor típico se ve así:
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Figura 2: resistencia en función de la temperatura
Además de los termistores, se utilizan varios otros tipos de sensores de temperatura. Los más comunes son los detectores de temperatura de resistencia (RTD) y los circuitos integrados (IC). La sonda de medición que funciona mejor para un propósito particular se basa en muchos factores.
Rango de temperatura: el rango global aproximado de temperaturas en el que se puede utilizar un tipo de sonda. Dentro de un rango de temperatura determinado, algunos sensores funcionan mejor que otros.
Costo: Costo relativo cuando estos sensores se comparan entre sí. Por ejemplo, los termistores son baratos en comparación con los RTD, en parte porque el material de elección para los RTD es el platino.
Sensibilidad: tiempo aproximado requerido para pasar de un valor de temperatura a otro. Este es el tiempo, en segundos, requerido para que un termistor alcance el 63,2% de la diferencia de temperatura entre la lectura inicial y la última.
Los sensores de temperatura de termistor vienen en una variedad de formas (disco, chip, perla o varilla) y pueden montarse en una superficie o integrarse en un sistema. Pueden ser encapsulados en resina epoxi, vidrio, resina fenólica horneada o pintados. La mejor forma a menudo depende del material que se está monitoreando, como un sólido, líquido o gas.
Un chip termistor normalmente está montado en una placa de circuito impreso. Hay muchas formas diferentes de termistores.
Elija una forma que permita el máximo contacto de la superficie con el dispositivo cuya temperatura se controla. Independientemente del tipo de termistor, la conexión al dispositivo monitoreado debe realizarse utilizando pasta de alta conductividad térmica o pegamento epoxi. Generalmente es importante que esta pasta o pegamento no sea conductor de electricidad.tricidad.
El termistor se utiliza principalmente para medir la temperatura de un dispositivo. En un sistema de temperatura controlada, el termistor es una parte pequeña pero importante de un sistema más grande. Un controlador de temperatura monitorea la temperatura del termistor. Luego le dice a un calentador o enfriador cuándo encenderse o apagarse, para mantener la temperatura de la sonda.
El cabezal del sensor se fija en la placa de enfriamiento que debe mantener una temperatura específica para enfriar el dispositivo, y los cables se conectan al controlador de temperatura. El controlador de temperatura también está conectado electrónicamente al dispositivo Peltier, que calienta y enfría el dispositivo de destino. El disipador de calor está unido al dispositivo Peltier para facilitar la disipación del calor.
La ubicación de la sonda del termistor en el sistema afecta tanto la estabilidad como la precisión de la medición del sistema de control. Para una mejor estabilidad, el termistor debe colocarse lo más cerca posible del calentador termoeléctrico o resistivo. Para obtener la mejor precisión, el termistor debe ubicarse cerca del dispositivo que requiere control de temperatura.
Lo ideal es que el termistor esté integrado en el dispositivo, pero también se puede fijar con pasta o pegamento termoconductor. Incluso si hay un dispositivo de medición integrado, las burbujas de aire deben eliminarse con pasta térmica o pegamento.
El fabricante especifica los límites de voltaje del sensor devueltos a un controlador de temperatura. Idealmente, seleccione un termistor y una combinación de corrientes de polarización que produzcan un voltaje dentro del rango permitido por el controlador de temperatura.
Ley de Ohm
El voltaje está vinculado a la resistencia (ley de Ohm). Esta ecuación se utiliza para determinar qué corriente de polarización se requiere. La ley de Ohm estipula que la corriente que pasa a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre los dos puntos y que, para esta corriente de polarización, se escribe:
U = R x I
UNED:
U es el voltaje, en voltios (V)
I BIAS es la corriente, en amperios o en amperios (A)
I BIAS significa que la corriente es fija
R es la resistencia, en ohmios (Ω)
El controlador produce una corriente de polarización para convertir la resistencia del termistor en un voltaje medible. El controlador solo aceptará un cierto rango de voltaje. Por ejemplo, si el rango de un controlador está entre 0 y 5 V, el voltaje del termistor no debe ser inferior a 0,25 V para que el ruido eléctrico de bajo nivel no interfiera con la lectura y no sea no más de 5 V para poder leerse.
Ejemplos
Supongamos el uso del controlador ATR121 y un termistor de 10 kΩ (B25 / 85: 3435K), como los sensores NTC universal estanco 10kOhm B3435 1500mm - Guilcor , y que la temperatura que el dispositivo debe mantener es de 20 ° C. Según la hoja técnica, la resistencia es de 10 Ω a 000 ° C. Para determinar si el termistor puede funcionar con el controlador, debemos conocer el rango utilizable corrientes de sesgo. Usando la ley de Ohm para resolver I, sabemos lo siguiente:
G / R = I BIAS
0,25 / 10 = 000 µA es el extremo más bajo del rango
5,0 / 126700 = 500 µA es el más alto
Sí, este termistor funcionará si la corriente de polarización del regulador de temperatura se puede ajustar entre 25 µA y 500 µA.
Al seleccionar un termistor y una corriente de polarización, es mejor elegir un sensor cuyo voltaje esté en el medio del rango. La entrada de retorno del controlador debe estar energizada, derivada de la resistencia del termistor.
El modelo más preciso utilizado para convertir la resistencia de los termistores en temperatura se llama ecuación de Steinhart-Hart.
La ecuación de Steinhart-Hart es un modelo que se desarrolló en un momento en que las computadoras no eran ubicuas y la mayoría de los cálculos matemáticos se realizaban mediante reglas de cálculo y otras herramientas matemáticas, como que las tablas de funciones trascendentales. La ecuación se desarrolló como un método simple para modelar las temperaturas de los termistores de manera fácil y más precisa. La ecuación de Steinhart-Hart es la siguiente:
1 / T = A + B (lnR) + C (lnR) 2 + D (lnR) 3 + E (lnR) 4…
UNED:
T es la temperatura, en Kelvin (K, Kelvin = Celsius + 273,15),
R es la resistencia en T, en ohmios (Ω).
A, B, C, D y E son los coeficientes de Steinhart-Hart que varían según el tipo. del termistor utilizado y el rango de temperatura detectado.
En el registro natural o en el registro base napieriano 2.71828
La ecuación estándar de Steinhart-Hart utilizada es la siguiente:
1 / T = A + B (lnR) + C (lnR) 3
Una de las ventajas de los programas de computadora es que las ecuaciones que habrían tomado días o incluso semanas para resolverse se resuelven en momentos. Escriba "Calculadora de ecuaciones de Steinhart-Hart" en cualquier motor de búsqueda y aparecerán páginas de enlaces a calculadoras en línea.
Esta ecuación calcula con más precisión la resistencia real de un termistor en función de la temperatura. Cuanto más estrecho sea el rango de temperatura, más preciso será el cálculo de la resistencia. La mayoría de los fabricantes de termistores proporcionan los coeficientes A, B y C para un rango de temperatura típico.
John S. Steinhart y Stanley R. Hart desarrollaron y publicaron por primera vez la ecuación Steinhart-Hart en un artículo titulado "Curvas de calibración para termistores" en 1968, mientras eran investigadores de la Carnegie Institution en Washington. . Steinhart luego se convirtió en profesor de geología y geofísica, luego estudió ciencias marinas en la Universidad de Wisconsin-Madison y Stanley R. Hart se convirtió en investigador principal en la Institución Oceanográfica Woods Hole.
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