Este documento proporciona información sobre cómo realizar medidas de temperatura con termistores. Explica que los termistores son semiconductores cuyas resistencia varía con la temperatura y que pueden tener coeficientes de temperatura positivos o negativos. Describe cómo conectar un termistor a un instrumento de medición usando configuraciones de dos, tres o cuatro cables y cómo escalar la resistencia medida a una temperatura usando la aproximación de Steinhart-Hart. También recomienda hardware y software como NI CompactDAQ y LabVIEW para adquirir y

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Guía para Realizar Medidas de Temperatura con Termistores
Fecha de Publicación: ago 19, 2013
Visión General
Este documento es parte del portal de recursos centralizado la Guía para Medidas Más Comunes
Contenido
Información General de Termistor
Cómo Realizar una Medida de Termistor
Hardware y Software Recomendados
Seminarios Web, Tutoriales y Otros Recursos para Termistores
1. Información General de Termistor
Los termistores, como RTDs, son semiconductores térmicamente sensibles cuya resistencia varía con la temperatura. Los termistores están
fabricados con material de semiconductor de óxido de metal encapsulado en una pieza de vidrio o epoxi. También, los termistores tienen
valores de resistencia nominal mucho más altos que los RTDs (desde 2,000 a 10,000 Ω) y pueden ser usados para bajas corrientes.
Figura 1. Símbolo Común para Termistores
Cada sensor tiene una resistencia nominal designada que varía proporcionalmente con la temperatura de acuerdo a una aproximación alineada. Los termistores tienen ya sea un coeficiente de
temperatura negativo (NTC) o un coeficiente de temperatura positivo (PTC). El primero, y el más común, tiene una resistencia que disminuye al aumentar la temperatura y el segundo presenta
mayor resistencia al aumentar la temperatura.
Puede usar termistores PTC como dispositivos de corriente limitada para protección de circuitos (en lugar de fusibles) y como elementos de calentamiento en pequeños hornos de temperatura
controlada. En tanto, los termistores NTC, el tema principal de este artículo, son usados principalmente para medir temperatura y son ampliamente usados en termostatos digitales y en
automóviles para monitorear temperaturas de motor.
Los termistores generalmente tienen una sensibilidad muy alta (~200 Ω/°C), lo cual los hace extremadamente susceptibles a los cambios de temperatura. A pesar de que tienen un rango rápido
de respuesta, los termistores están limitados para uso en un rango de temperatura de 300 °C. Esto, junto con su alta resistencia nominal, ayuda a proporcionar medidas precisas en aplicaciones
de menor temperatura.
2. Cómo Realizar una Medida de Termistor
Ya que los termistores son dispositivos sensibles, usted debe administrarles una fuente de excitación y luego leer el voltaje a través de sus terminales. Esta fuente debe ser constante y precisa.
Usted realiza las medidas de temperatura al conectar el termistor de otro modo a un canal de entrada analógica. En otras palabras, debe conectar ambas terminales +ve y –ve del canal de
entrada analógica a través del termistor.
Los termistores se venden en configuraciones de dos, tres o cuatro y pueden ser conectados como se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Diagramas de Conexión de Dos, Tres y Cuatro Cables
Cuando hay más de dos cables, los cables adicionales son solamente para conectar a la fuente de excitación. Un método de conexión de tres o cuatro cables coloca las terminales en una
trayectoria de alta impedancia a través del dispositivo de medida, disminuyendo de manera efectiva los errores causados por la resistencia de la terminal del cable ( ).RL
La manera más fácil de conectar un termistor a un dispositivo de medida es con una conexión de dos cables (ver Figura 3). Con este método, los dos cables que alimentan al termistor con su
fuente de excitación también se usan para medir el voltaje en el sensor. Ya que los termistores tienen una alta resistencia nominal, la resistencia de la terminal del cable no afecta la precisión de
sus medidas; por lo tanto las medidas de dos cables son adecuadas para los termistores y los termistores de dos cables son los más comunes.
Figura 3. Conexión de Dos Cables
Conectar un Termistor a un Instrumento
Varios instrumentos ofrecen opciones similares para conectar termistores. Como un ejemplo, considere un sistema NI CompactDAQ con un módulo de la Serie y un chasis NI cDAQ-9172NI 9215
(ver Figura 4).

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Figura 4. El Módulo de Entrada Analógica NI 9215 de la Serie C y un Chasis NI CompactDAQ
Note la conexión diferencial en los diagramas de conexión en la Figura 5, donde dos cables son sujetados al final del termistor y conectados a las terminales positiva y negativa de un solo canal,
en este caso los pines 0 y 1, respectivamente. Cuando se establece la adquisición desde este tipo de sensor, tiene la opción de especificar la corriente de excitación (I ) o voltaje (V ),EX EX
dependiendo del tipo de fuente de excitación que utilice.
Figura 5. Los Diagramas de Conexión NI 9215 para Termistores con Excitación Externa desde una
(a) Fuente de Corriente I y (b) Fuente de Voltaje VEX EX
La diferencia de voltaje en el resistor se lee como una temperatura. La relación entre el voltaje en un resistor y la temperatura no es perfectamente lineal. El controlador NI-DAQmx escala la
resistencia de un termistor a una temperatura usando el termistor Steinhart-Hart de aproximación de tercer orden:
donde es la temperatura en Kelvin, es la resistencia medida y , y son constantes proporcionados por el fabricante del termistor.T R A B C
Para proporcionar excitación, puede usar fuentes externas como un módulo de salida de voltaje o módulo de salida de corriente de la Serie C. Ya que la resistencia nominal de un termistor es
muy alta, necesita una fuente que pueda generar bajas corrientes de manera precisa. Puede usar el módulo de salida analógica de la Serie C como una fuente de excitación para elNI 9265
termistor y colocarlo en el mismo chasis NI cDAQ-9172 como el módulo de la Serie C que adquiere la lectura del termistor. El tiene un rango de salida de 0 a 20 mA con resolución de 16NI 9265
bits. Este módulo de salida en particular también tiene la misma cantidad de canales como el módulo de salida descrito para las lecturas de temperatura. Los pinouts para el módulo de salida de
corriente de la Serie C se muestran en la Figura 6.
Figura 6. Conexiones de Terminal para el Módulo de Salida Analógica NI 9265
Consideraciones
Si no puede disipar el calor adicional, el calentamiento causado por la corriente de excitación puede incrementar la temperatura del elemento de detección arriba de la temperatura ambiente,
causando un error en la lectura de la temperatura ambiente. Usted puede minimizar los efectos de auto calentamiento al disminuir la corriente de excitación.
Las señales emitidas por los termistores generalmente están en el rango de los milivoltios, lo cual los hace sensibles al ruido. Los filtros paso bajo se utilizan comúnmente en los sistemas de
adquisición de datos de termistores para eliminar de manera efectiva el ruido de alta frecuencia en medidas de termistores. Por ejemplo, los filtros paso bajo son útiles para eliminar el ruido de
línea de potencia de 60 Hz que se presenta comúnmente en la mayoría de los laboratorios y plantas.
Visualizar su Medida: NI LabVIEW
Una vez que ha configurado el sistema adecuadamente, puede adquirir y ver los datos usando el entorno de programación gráfica LabVIEW (Ver Figura 7).

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Figura 7. Lectura del Termistor en el Panel Frontal de LabVIEW
3. Hardware y Software Recomendados
Ejemplo de Sistema de Medidas del Termistor
NI CompactDAQ: video de 3 minutos
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4. Seminarios Web, Tutoriales y Otros Recursos para Termistores
Medir Temperatura con un RTD o Termistor
Trabajar con Termistores y RTDs
Aprenda sobre Opciones Relevantes de Capacitación: Adquisición de Datos y Acondicionamiento de Señales