Termistor NTC

Funcionamiento

Un termistor NTC es un sensor de temperatura por resistencia, que incrementa su valor resistivo a medida que disminuye su temperatura. La forma de la curva característica de esta resistencia

verse en la figura 2 curva D. Se ve que el valor de esta varía de forma negativa con un aumento de temperatura. Los puntos rojos corresponden a los valores reales (medidos empíricamente) de un termistor NTC de valor nominal 150Ω a 25 °C.

Se puede calcular la ecuación que rige la resistencia del termistor NTC siendo la siguiente:

$R_{T}=A\centerdot e^{\tfrac {B}{T}}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [1]$

siendo:

R_T = el valor de la resistencia a la temperatura T (en kelvin. 0 °C = 273,15 K).

A = una constante que depende del termistor NTC, y representa el valor de la resistencia del termistor NTC cuando la temperatura es supuestamente infinita.

B = es la resistencia característica del material de que está hecho el termistor NTC. Su valor está comprendido entre 2000 K y 4000 K.

Cálculo de las constantes A y B

Los fabricantes no suelen dar los valores de A y B por lo que hay que calcularlos según los valores de la resistencia R_T a diferentes temperaturas. Para ello se realiza la siguiente consideración:

$A=R_{0}\centerdot e^{\tfrac {-B}{T_{0}}}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [2]$

de donde igualando A para dos valores de $R_{0}$ y $T_{0}$ se obtiene:

$R_{1}\centerdot e^{\tfrac {-B}{T_{1}}}=R_{2}\centerdot e^{\tfrac {-B}{T_{2}}}$

de donde despejando B:

$B={\frac {lnR_{1}-LnR_{2}}{{\tfrac {1}{T_{1}}}-{\tfrac {1}{T_{2}}}}}\qquad \qquad \qquad \qquad [3]$

siendo R₁ y R₂ las resistencias del termistor NTC a las temperaturas T₁ y T₂ respectivamente. Una vez conocido B se puede calcular el valor de A sin más que sustituirlo en la ecuación (2) para una temperatura y resistencia de referencia (R0 y T0 a 25 °C, o 0 °C por ejemplo).

Figura 1: Circuitos de linealizacion de un termistor NTC.

Circuitos de linealizacion de un termistor NTC

La curva de la resistencia del termistor NTC no es lineal, pero se pueden utilizar unos circuitos sencillos que ayudan a linealizar su característica de forma apreciable. En la figura 1 se pueden ver algunos de estos circuitos, obteniéndose las curvas respectivas de la figura 2. Como puede verse en la misma se ha mejorado la variación de la respuesta a la temperatura. En el caso B se ha obtenido una variación positiva con la temperatura, lo que facilita su uso en algunos circuitos.

Los márgenes de temperatura entre los que pueden trabajar estos termistores están normalmente entre -55 °C y 125 °C, con una tolerancia del valor nominal comprendida entre ±10% y ±5%.

Figura 2: Resistencia de un termistor NTC y curvas de linealización.

El valor nominal de la resistencia puede estar entre 15Ω y 470KΩ, y se denomina R₂₅ siendo el valor de la resistencia a la temperatura de 25 °C.

Ecuaciones que rigen los circuitos de linealizacion

Las ecuaciones que rigen los circuitos de linealización de la figura 1 son las siguientes:

Caso A

$V_{0}={\frac {V\centerdot R_{T}}{R_{T}+R}}={\frac {V\centerdot A\centerdot e^{\tfrac {^{B}}{T}}}{A\centerdot e^{\tfrac {^{B}}{T}}+R}}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [4]$

Caso B

$V_{0}={\frac {V\centerdot R}{R_{T}+R}}={\frac {V\centerdot R}{A\centerdot e^{\tfrac {^{B}}{T}}+R}}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [5]$

Caso C

$V_{0}=I_{C}\centerdot (R_{T}//R)=I_{C}\centerdot {\frac {R_{T}\centerdot R}{R_{T}+R}}=I_{C}\centerdot {\frac {A\centerdot e^{B/T}\centerdot R}{A\centerdot e^{B/T}+R}}\qquad [6]$

Caso D

$V_{0}=I_{C}\centerdot R_{T}=I_{C}\centerdot A\centerdot e^{B/T}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [7]$

Este circuito no es de linealización propiamente dicho, pero permite usar el termistor NTC para detección de una temperatura concreta de forma bastante precisa y ajustada para su posterior uso.

Si se quiere utilizar un procesador que linealice el valor de V0(T) se puede utilizar la siguiente ecuación:

$T={\frac {B}{Ln{\frac {V_{0}}{I_{C}\centerdot A}}}}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad [8]$

Siendo I_C un valor constante conocido, y V₀ los valores de salida obtenidos para todo el rango de temperatura.

Enlaces

Linealización de termistores NTC

Termistores NTC con amplificadores operacionales Estudia la linealización con circuitos logarítmicos.

• Datos: Q62006217