Termistores NTC y PTC para mediciones de temperatura

Existen muchas aplicaciones que requieren mediciones de temperatura ambiente como parte de la adquisición de datos o aplicaciones de control. Cuando necesitas recopilar estas mediciones eléctricamente, tus principales opciones son:

• Mediciones infrarrojas
• Mediciones con termopar
• Mediciones con una sonda RTD
• Termistores NTC y PTC

Cada uno de estos componentes tiene su lugar en el panorama de medición de temperatura. Si estás construyendo un sistema compacto que necesita recopilar mediciones sensibles de temperatura ambiente en un rango de temperatura limitado, un termistor NTC o PTC es la elección ideal. Hay una serie de componentes montables en PCB disponibles en el mercado, y estos componentes proporcionan mediciones altamente precisas dentro de rangos de temperatura específicos.

¿Cuál medición de temperatura es la mejor para mi aplicación?

Entre las diversas técnicas de medición de temperatura, los termistores encuentran su lugar en la recopilación de mediciones altamente precisas dentro de rangos de temperatura limitados. La tabla a continuación muestra una comparación de las capacidades y aplicaciones de estos componentes.

| | Termistores | Sondas RTD | Termopares | Sensores IR | | ---------- | ---------- | ---------- | ---------- | ---------- | | Rango típico | -100 a ~300 °C | Hasta ~700 °C | Hasta ~2000 °C | Hasta ~3000 °C | | Precisión | 10-2 a 1 °C | 10-1 a 1 °C | 10-1 a 10 °C | 10-3 a 10 °C | | Activo o Pasivo | Activo (fuente const. de voltaje o corriente) | Activo (fuente const. de voltaje o corriente) | Pasivo (produce un voltaje) | Alimentado por batería | | Linealidad | No lineal | Algo lineal | No lineal | Altamente lineal | | Susceptibilidad al ruido | Baja | Baja | Alta | Ninguna | | Estabilidad a largo plazo | Alta | Muy alta | Varía | Varía |

La estabilidad a largo plazo de los termistores es muy alta en comparación con otros dispositivos, y solo es superada por la estabilidad de las sondas RTD. Estos componentes también son los mejores para mediciones de temperatura ambiente, aunque pueden usarse con una carcasa de sonda para recopilar mediciones puntuales en ciertas aplicaciones. Los componentes en sí son altamente resistentes al ruido, aunque el circuito de medición aún puede ser susceptible a EMI.

Quizás el aspecto más importante de los termistores que los hace ideales para dispositivos compactos, como productos IoT, es su pequeña huella. Estos componentes tienen las mismas huellas que los capacitores o resistencias, y están disponibles como componentes de montaje superficial o de paso. Como podemos ver en la tabla anterior, si necesitas recopilar una medición precisa de temperatura ambiente dentro de un rango limitado usando un componente pequeño, entonces un termistor puede ser la elección ideal.

Tipos de Termistores y Mediciones

Existen dos tipos de termistores: coeficiente de temperatura negativo (NTC) y coeficiente de temperatura positivo (PTC). Estos dos tipos de termistores tienen diferentes respuestas a la temperatura. Cuando el termistor se calienta, su resistencia cambiará. La resistencia de un termistor NTC disminuirá a medida que aumenta la temperatura, y viceversa para un termistor PTC.

La resistencia de estos componentes necesita ser medida ya que la temperatura se determina a partir de una medición de la caída de voltaje a través del termistor, o la corriente a través del termistor. Esta medición luego se convierte en un cambio de temperatura. Esto requiere cierta calibración al diseñar el dispositivo, y la sensibilidad en los cambios medidos de voltaje/corriente dependerá del circuito utilizado para la medición. Una técnica de medición típica es usar un circuito de puente de Wheatstone o un circuito divisor de voltaje. La conversión a un valor de temperatura puede entonces realizarse usando un procesador simple, como un microcontrolador.

Termistores NTC y PTC

Vishay, NTCS0603E3473FHT

El NTCS0603E3473FHT de Vishay es parte de la familia NTCS0603E3 de termistores. Estos termistores vienen en una variedad de mediciones de resistencia nominal y tienen valores NTC. Este componente de montaje superficial en particular es un componente encapsulado en vidrio, lo que lo hace ideal para aplicaciones industriales o automotrices.

La imagen a continuación muestra un modelo LTSpice para el termistor NTCS0603E3473FHT en un circuito divisor de voltaje para mediciones de temperatura. Aquí, el termistor NTCS0603E3473FHT tiene una resistencia nominal de 47 kOhms, y las resistencias en este divisor de voltaje están configuradas a 4.7 kOhms. En este tipo de simulación, los valores de las resistencias R1 y R2 necesitan ser cuidadosamente elegidos para asegurar que la caída de voltaje medida a través del termistor/R2 produzca alta sensibilidad en el rango de temperatura deseado. Asegúrate de seleccionar cuidadosamente las otras resistencias utilizadas en estos circuitos y en los circuitos de puente de Wheatstone.

Modelo de simulación LTSpice para un circuito divisor de voltaje y resultados de simulación mostrando la caída de voltaje a través de R2 con cambios en la temperatura. Del nota de aplicación NTCS0603E3473FHT.

EPCOS, B57237S109M

El B57237S109M de EPCOS es un termistor NTC que también proporciona protección contra corrientes de arranque. Este termistor de montaje a través de orificio tiene un largo tiempo de respuesta de 90 segundos debido a la capacitancia en los cables. Aunque tiene un largo tiempo de respuesta, proporciona protección contra cambios bruscos de temperatura grandes que pueden encontrarse en aplicaciones industriales.

Limitación de corriente de arranque en el termistor NTC B57237S109M. Del datasheet B57237S109M.

EPCOS, B59980C80A70

El termistor PTC de montaje pasante B59980C80A70 de EPCOS tiene un tiempo de respuesta rápido y puede operar con voltajes de CC que alcanzan los 63 V. El tiempo de respuesta de este componente es una función de la corriente en el componente durante el conmutado, como se muestra en el gráfico a continuación. El tiempo de respuesta puede variar desde ~100 segundos hasta ~1 ms a alta corriente de conducción. Dado que la corriente en estos componentes también es una función de su resistencia y temperatura, el tiempo de respuesta variará con la temperatura ambiente. EPCOS ha proporcionado datos significativos para diseñar estos sistemas y asegurar un tiempo de respuesta consistente dentro de su rango de operación deseado, pero esto debe tenerse en cuenta al trabajar con este tipo de componente.

Tiempo de respuesta a 80 °C y corriente nominal en el termistor PTC B59980C80A70. Del datasheet B59980C80A70.

Cuando necesite seleccionar termistores NTC y PTC, encontrará muchas opciones en Octopart. También encontrará muchas opciones para componentes de montaje superficial o pasante para su próximo PCB.

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