PL143217B1 - Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor - Google Patents

Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor Download PDF

Info

Publication number
PL143217B1
PL143217B1 PL24315983A PL24315983A PL143217B1 PL 143217 B1 PL143217 B1 PL 143217B1 PL 24315983 A PL24315983 A PL 24315983A PL 24315983 A PL24315983 A PL 24315983A PL 143217 B1 PL143217 B1 PL 143217B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
thermistor
resistance
temperature
linearization
resistor
Prior art date
Application number
PL24315983A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL243159A1 (en
Inventor
Roman Adamczyk
Seweryn Sowiak
Jerzy Kelner
Original Assignee
Ct Nauk Prod Elektronik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ct Nauk Prod Elektronik filed Critical Ct Nauk Prod Elektronik
Priority to PL24315983A priority Critical patent/PL143217B1/en
Publication of PL243159A1 publication Critical patent/PL243159A1/en
Publication of PL143217B1 publication Critical patent/PL143217B1/en

Links

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób lineryzacji charakterystyki rezystancyjno-temperatu¬ rowej termistora, majacego zastosowanie jako dokladny przetwornik temperatury na rezystancje, na przyklad, w termometrze lekarskim.Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 77 967 sposób stabilizacji czulosci pomiarowej czujników termistrowych, w których termistor laczy sie równolegle z rezystorem. Rezystancja termistora, okreslona jako Rt, zmienia sie z temperatura T wedlug wzoru: RT = RToexp[a(T-T0)] (1) gdzie Tojest temperatura srodkowa zakresu, natomiast ajest wspólczynnikiem temperaturowym rezystancji termistora i wyraza sie wzorem: B a= zr- (2) T2 gdzie B jest stala materialowa termistora. Podane zaleznosci (1) i (2) nie sa scisle i zakres ich stosowania okresla blad przyblizenia.W szerszym zakresie temperatur mozna stosowac podana w opisie patentowym PRL nr 128 058 zaleznosc na rezystancje temistora Rt: RT = RToexp[-B(l/T0 - l/T)], (3) która wykorzystano do obliczenia pochodnej wypadkowej rezystancji polaczenia równoleglego termistora z rezystorem. Nastepnie jednak stwierdza sie, ze dla wartosci wspólczynnika K=2 i dla rezystora równoleglego o wartosci okreslonej w opisie patentowym nastepuje w temperaturze To zerowanie pochodnej wspólczynnika temperaturowego rezystancji, co oznacza uzyskanie rezystancji wypadkowej o prawie stalym stosunku pochodnej rezystancji do jej wartosci. Dlatego2 143 217 zastosowanie rezystora o wartosci okreslonej w tym opisie patentowym nie zapewnia linearyzacji rezystancji wypadkowej, ale wymaga kazdorazowo wstepnej kompensacji przyrostu temperatury.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu linearyzacji charakterystyki rezystancyjno- temperaturowej termistora. Dla uzyskania mozliwie najlepszej dokladnosci rezystancje termistora przyjeto aproksymowac funkcja: Ri=Aexp T +,b (4) która uzglednia wystepujace w praktyce nieidealne zachowanie sie materialu pólprzewodniko¬ wego. W zwiazku ze znaczna nieliniowoscia charakterystyki termistora i wymaganym duzym zakresem temperatury oparto sposób linearyzacjio badanie bledu nieliniowosci w calymprzedziale temperatur przy odniesieniu go do sredniej czulosci termistora polaczonego z rezystorem wyzna¬ czonej przez rezystancje termistora polaczonego z rezystorem, okreslone w skrajnych temperatu¬ rach zakresu.W sposobie wedlug wynalazku do termistora dolacza sie uklad przetwornikatemperaturowo- rezystancyjnego tak, by wypadkowa rezystancja ukladu przetwornika Ru, widziana z zacisków w sluzacych do podlaczania termistora, byla okreslona w zaleznosci od parametrów termistora w temperaturze Toprzy pomocy wzoru: p.. = tv, MTo+ b) B + 2(To+b) (5) Wypadkowa rezystancja Ru, dolaczona równolegle do rezystancji termistora Rt, zmienia jego charakterystake w taki sposób, ze wokól temperatury To uzyskuje sie prawie proporcjonalne zmiany rezystancji do przyrostów temperatury, a odchylki charakterystki od prostej wyznaczonej przez wspólczynnik proporcjonalnosci sa równe zeru w temperaturze T0 i w poblizu tempratur skrajnych, natomiast wewnatrz zakresu temperatur nie przekraczaja przyjetej wartosci bledu. Dla innych wartosci rezystancji Ru niz okreslonej wzorem (5) nie uzyskuje sie optymalnego przebiegu charakterystyki w zakresie wokól temperatury T0, co prowadzi do zwiekszenia uzyskiwanych odchylek wewnatrz i na krancach zakresu temperatur.Zmiana charakterystyki termistora w funkcji temperatury zostala przedstawiona na rysunku, na którym fig. 1 jest wykresem rezystancji, a fig. 2 jest wykresem bledu nieliniowosci.Sposób wedlug wynalazku pozwala na opracowanie przetwornikówtemperatury do stosowa¬ nia w medycynie, gdzie wymaganajest dokladnosc 0,1°C. Zaleta sposobujest równiezprostota jego stosowania, osiagnieta przez mozliwosc analitycznego wyznaczania wymaganej rezystancji Ru z danych wspólczynników materialowych B i b termistora i jego rezystancji Rto. Pozwala to wyko¬ nywac duze ilosci przetworników równoczesnie, a wiec obniza koszt wykonania.Przedstawione na fig. 1 zaleznosci rezystancji od temperatury dotycza równoleglego: polacze¬ nia termistora z rezystorem (wedlug patentu PRL nr 77 967) — krzywa A, polaczenia termistora z rezystorem (wedlug patentu PRL nr 128058) o wspólczynnikach: k= 1,3 — krzywa B, k = 2 — krzywa C, k = 3 — krzywa D oraz polaczenia termistora z przetwornikiem o rezystancji Ru (wedlug zaleznosci (5)) — krzywa E. Temperatura T0 stanowi srodkowy punkt zakresu temperatur, dla której wyznaczono rezystancje Rto oraz Ru, natomiast temperatury Ti i T2 wyznaczaja na krzy¬ wych punkty dla obliczenia bledu nieliniowosci. Blad nieliniowosci, przedstawiony na fig. 2, jest wyrazony w °C po przeliczeniu bledu rezystancji zgodnie z nachyleniem, wyznaczonym przez prosta przechodzaca przez krancowe punkty charakterystyki. Oznaczenia krzywych na fig. 2 (a, b, c, d, e) odpowiadaja oznaczeniom z fig. 1 z tym, ze dla odróznienia duze litery zastapiono malymi.Analiza bledu nieliniowosci wykazuje zalety sposobu wedlug wynalazku. Polaczenie przet¬ wornika o rezystancji Ru(krzywa E oraz e) minimalizuje blad w zakresie pomiedzy 25°C a 45°C do ±0,05°C, wobec okolo 2°C dla polaczenia termistora z rezystorem R, przy k = 3 (patentu PRL nr 128 058) — krzywe D oraz d i ponad 2°C dla polaczenia termistora z rezystorem R, przy k = 2 oraz k = 1,3 (patent PRL nr 128 058) — krzywe C i c oraz B i b, a takze dla polaczenia termistora z rezystorem R (patent PRL nr 77 967) — krzywe A i a. Uzyskane wyniki stanowia potwierdzenie wniosków co do poprawnosci postawienia i rozwiazania problemu, przedstawionych w opisie stanu techniki.143217 3 Zastrzezenie patentowe Sposób linearyzacji charakterystyki rezystancyjno-temperaturowej termistora, stosowanego jako dokladny przetwornik temperatury na rezystancje, znamienny tym, ze do termistora dolacza sie uklad przetwornika temperaturowo-rezystancyjnego, którego rezystancja wejsciowa Ru od strony zacisków sluzacych do polaczenia z termistorem jest okreslona przy pomocy parametrów tego termistora wzorem: Ru = RTo B-2Cr.+b) B + 2(T0 + b) gdzie: To— srodkowa temperatura zakresu przetwarzania, B, b — stale materialowe termistora.Rto — rezystancja termistora w temperaturze srodkowejT0.Fig. 1143217 10\ °c i 8 4\ 2\ -2\ H 1- 55 t °C Fig.2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz Cena 220 zl PLThe subject of the invention is a method of linearization of the resistance-temperature characteristics of a thermistor, which is used as an accurate converter of temperature into resistance, for example in a medical thermometer. It is known from the Polish patent description No. 77,967 a method of stabilizing the measurement sensitivity of thermistor sensors in which the thermistor is connected to in parallel with the resistor. The thermistor resistance, defined as Rt, changes with the temperature T according to the formula: RT = RToexp [a (T-T0)] (1) where T is the middle temperature of the range, and a is the temperature coefficient of the thermistor resistance and is expressed by the formula: B a = zr - (2) T2 where B is the material constant of the thermistor. The given relationships (1) and (2) are not strict and the scope of their application is determined by the approximation error. In a wider temperature range, the dependence on the resistance of the temistor Rt: RT = RToexp [-B (l / T0) can be used - l / T)], (3) which was used to calculate the derivative of the resultant resistance of the connection of a parallel thermistor with a resistor. Then, however, it is stated that for the value of the coefficient K = 2 and for the parallel resistor with the value specified in the patent description, the temperature derivative of the temperature coefficient of resistance is zeroed, which means that the resultant resistance is obtained with an almost constant ratio of the derivative of the resistance to its value. Therefore, the use of a resistor with the value specified in this patent specification does not provide linearization of the resultant resistance, but requires each time a preliminary compensation of the temperature-rise. The aim of the invention is to develop a method for linearization of the resistance-temperature characteristics of the thermistor. In order to obtain the best possible accuracy, the thermistor resistance was adopted to be approximated by the function: Ri = Aexp T +, b (4) which accounts for the non-ideal behavior of a semiconductor material that occurs in practice. Due to the significant non-linearity of the thermistor characteristics and the required large temperature range, the method of linearization was based on the study of the nonlinearity error in the entire temperature range in relation to the average sensitivity of the thermistor connected to the resistor determined by the resistance of the thermistor connected to the resistor, determined in the extreme temperature range. According to the invention, a temperature-resistance converter system is connected to the thermistor so that the resultant resistance of the converter system Ru, seen from the terminals used to connect the thermistor, was determined depending on the thermistor parameters at temperature Top, using the formula: p .. = tv, MTo + b ) B + 2 (To + b) (5) The resultant resistance Ru, connected in parallel to the resistance of the thermistor Rt, changes its characteristics in such a way that around the temperature To, almost proportional changes in resistance to temperature increases are obtained, and the characteristic deviation from the line determined by w the proportionality factor is equal to zero at the temperature T0 and around the temperature extremes, while within the temperature range they do not exceed the assumed error value. For other values of the resistance Ru than that determined by the formula (5), the optimal course of the characteristics in the range around the temperature T0 is not obtained, which leads to an increase in the obtained deviations inside and at the ends of the temperature range. The change of the thermistor's characteristics as a function of temperature is shown in the figure in which 1 is a graph of resistance and FIG. 2 is a graph of a nonlinearity error. The method of the invention allows the development of temperature transducers for use in medicine where an accuracy of 0.1 ° C is required. The advantage is also the simplicity of its use, achieved by the possibility of analytically determining the required resistance Ru from the given material factors B and b of the thermistor and its resistance Rto. This allows for the implementation of large numbers of transducers simultaneously, and thus reduces the cost of implementation. The dependences of resistance on temperature presented in Fig. 1 concern the parallel connection of a thermistor with a resistor (according to the PRL patent no. 77 967) - curve A, connection of a thermistor with a resistor (according to the Polish People's Republic patent no. 128058) with the coefficients: k = 1.3 - curve B, k = 2 - curve C, k = 3 - curve D and connections between a thermistor and a transducer with a resistance Ru (according to the relation (5)) - curve E The temperature T0 is the middle point of the temperature range for which the resistances Rto and Ru were determined, while the temperatures Ti and T2 mark points on the curves for the calculation of the nonlinearity error. The nonlinearity error shown in Fig. 2 is expressed in ° C after the resistance error has been recalculated according to the slope defined by the straight line passing through the end points of the characteristic. The designations of the curves in Fig. 2 (a, b, c, d, e) correspond to those in Fig. 1, except that, for the sake of distinction, capital letters have been replaced with lower case. The nonlinearity error analysis shows the advantages of the method according to the invention. The connection of a converter with a resistance Ru (curve E and e) minimizes the error in the range between 25 ° C and 45 ° C to ± 0.05 ° C, compared to about 2 ° C for the connection of a thermistor with a resistor R, at k = 3 ( PRL patent No. 128 058) - curves D and di over 2 ° C for connection of a thermistor with a resistor R, at k = 2 and k = 1.3 (PRL patent No. 128 058) - curves C and C, B and b, as well as for connection of a thermistor with a resistor R (PRL patent No. 77 967) - curves A and a. The obtained results confirm the conclusions as to the correctness of the problem presented in the description of the prior art. 143217 3 Patent claim Method of linearizing the resistance-temperature characteristics of the thermistor used as an accurate temperature-resistance converter, characterized in that the thermistor is connected to a temperature-resistance converter system, the input resistance of which Ru on the side of the terminals used to connect with the thermistor is determined by the parameters of this thermistor stora formula: Ru = RTo B-2Cr. + b) B + 2 (T0 + b) where: To - middle temperature of the processing range, B, b - thermistor material steels. Rto - thermistor resistance at center temperature T0.Fig. 1143217 10 \ ° c and 8 4 \ 2 \ -2 \ H 1-55 t ° C Fig. 2 Printing studio of the Polish People's Republic. Mintage 100 copies Price PLN 220 PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób linearyzacji charakterystyki rezystancyjno-temperaturowej termistora, stosowanego jako dokladny przetwornik temperatury na rezystancje, znamienny tym, ze do termistora dolacza sie uklad przetwornika temperaturowo-rezystancyjnego, którego rezystancja wejsciowa Ru od strony zacisków sluzacych do polaczenia z termistorem jest okreslona przy pomocy parametrów tego termistora wzorem: Ru = RTo B-2Cr.+b) B + 2(T0 + b) gdzie: To— srodkowa temperatura zakresu przetwarzania, B, b — stale materialowe termistora. Rto — rezystancja termistora w temperaturze srodkowejT0. Fig. 1143217 10\ °c i 8 4\ 2\ -2\ H 1- 55 t °C Fig.1. Patent claim The method of linearization of the resistance-temperature characteristics of a thermistor, used as an accurate temperature converter for resistance, characterized in that the thermistor is connected to a temperature-resistance converter system, the input resistance of which Ru on the side of the terminals used to connect with the thermistor is defined by parameters of this thermistor by the formula: Ru = RTo B-2Cr. + b) B + 2 (T0 + b) where: To - middle temperature of the processing range, B, b - material steels of the thermistor. Rto - thermistor resistance at center temperature T0. Fig. 1143217 10 \ ° c and 84 \ 2 \ -2 \ H 1-55 t ° C 2. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz Cena 220 zl PL2. Printing studio of the Polish People's Republic. Mintage 100 copies Price PLN 220 PL
PL24315983A 1983-07-25 1983-07-25 Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor PL143217B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL24315983A PL143217B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL24315983A PL143217B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL243159A1 PL243159A1 (en) 1985-01-30
PL143217B1 true PL143217B1 (en) 1988-01-30

Family

ID=20018018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL24315983A PL143217B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL143217B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TR201614439A1 (en) 2016-10-13 2018-04-24 Univ Yeditepe Analog circuit for wide range sensor linearization optimal in uniform norm

Also Published As

Publication number Publication date
PL243159A1 (en) 1985-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7418878B2 (en) Universal sensor controller for a thermal anemometer
US7054767B2 (en) Thermal mass flowmeter apparatus and method with temperature correction
EP0411121A4 (en) Optical thermometer
GB2064780B (en) Apparatus for measuring the efficiency of combustion appliances
US20050083990A1 (en) Differential scanning calorimeter accounting for heat leakage
US6763711B1 (en) Air flow sensor using measurement of rate of heat loss
USH562H (en) Accurate electronic thermometer
PL143217B1 (en) Method of linearization of resistance-temperature characteristic of thermistor
US4417477A (en) Train gage measurement circuit for high temperature applications using high value completion resistors
US7176698B2 (en) Voltage sensing device and associated method
SU101709A1 (en) Device for automatic thermocouple error compensation
Zeffert et al. Thermistor Temperature Recorder
SU544858A1 (en) Method of measuring temperature stresses
JPS5740640A (en) Temperature compensating method in humidity measuring device
JPS61122557A (en) Trimming method of resistance value of thick film type sensor
SU1397743A1 (en) Multipoint digital thermometer
SU1029017A1 (en) Thermoconverter for measuring measuring material volume averaged temperature
SU1174739A1 (en) Method of tuning integrated strain-gauge bridges
Hersey et al. Determination of thermal conductivity of refractories
SU817606A1 (en) Device for automatic measuring and rejecting of resistors to temperature coefficient of resistance
SU1578508A1 (en) Device for measuring temperature difference
SU821952A2 (en) Temperature measuring device
US3326044A (en) Humidity indicating device
SU381918A1 (en) THERMAL STEAM SENSOR
SU672552A1 (en) Substance thermophysical property measuring device