Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. 139 · № 2 · 2025 лип 21, 2025 статті

АНАЛІЗ СХЕМОТЕХНІЧНИХ МЕТОДІВ ЛІНЕАРІЗАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК NTC ТЕРМІСТОРІВ І ХАРАКТЕРИСТИК ВИМІРЮВАЛЬНОГО КАНАЛУ

СМ
Сергій Матвієнко Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
ГТ
Григорій Тимчик Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованолип 21, 2025
PDF
НВКПІ 2 ТОМ 139 · 2
ТОМ 139 · № 2 · 2025 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Пристрої вимірювання температури відіграють важливу роль для автоматизації різних систем і моніторингу різних фізико-хімічних параметрів. В якості сенсорів використовуються терморезистори, термістори або термопари. Проте, нелінійна температурна характеристика термісторів створює труднощі для точного перетворення температури в електричний сигнал, тому питання лінеаризації вихідної характеристики вимірювального каналу пристрою для вимірювання температури залишається досі актуальним. Завдання лінеаризації температурної залежності вимірювального каналу може бути вирішене апаратними (схемотехнічними), програмними та апаратно-програмними методами. Мета дослідження. Метою роботи є аналіз ефективності схемотехнічних методів лінеаризації температурних характеристик термісторів NTC типу, а також їх впливу на загальну характеристику вимірювального каналу. Методика реалізації. Розроблено структурну модель пристрою для вимірювання температури з сенсором на базі термістора в середовищі MATLAB Simulink. Проведено аналіз п’яти схемотехнічних способів підключення термістора до вимірювального каналу з метою дослідження ефективності лінеаризації в межах температурних діапазонів ±15 °С та ±25 °С. На основі запропонованих способів підключення термістора здійснено моделювання температурних характеристик NTC термісторів. Результати дослідження. Результати досліджень для п’яти схемотехнічних способів лінеаризації температурних характеристик NTC термісторів надають можливість оцінити ефективність застосування різних варіантів схемотехнічних методів лінеаризації температурних характеристик NTC термісторів та характеристик вимірювального каналу в двох температурних діапазонах: ±15 о С та ±25 о С. На основі представленого моделювання можна стверджувати, що за рахунок застосування вказаних схемотехнічних способів лінеаризації температурних характеристик NTC термісторів та характеристик вимірювального каналу можна зменшити похибку вимірювання на 40% в обмеженому діапазоні температур, в порівнянні з використанням збалансованого вимірювального мосту, та визначити необхідні корекційні заходи для компенсації ефекту саморозігріву термістора. Висновки. За рахунок моделювання схемотехнічних способів лінеаризації температурних характеристик NTC термісторів надано можливість оцінювати результативність лінеаризації температурної залежності вимірювального каналу, досліджуючи при цьому різноманітні варіанти підключення до вимірювального каналу термістора, а також визначити параметри елементів вимірювального каналу пристрою для вимірювання температури

Посилання

  1. T. Islam, S.C. Mukhopadhyay, "Linearization of the sensors characteristics: a review", International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems. vol.12, Iss.1, pp. 1-21, 2019. https://doi.org/10.21307/ijssis-2019-007
  2. A. J. Lopez-Martin, A. Carlosena, "Sensor signal linearization techniques: A comparative analysis", Proceedings of the IEEE 4th Latin American Symposium on Circuits and Systems (LASCAS), Cusco, Peru, February 27- March 01, 2013, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/LASCAS.2013.6519013
  3. TDK Corporation, Chip NTC Thermistors (Sensor). [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://product.tdk.com/en/search/sensor/ntc/chip-ntc-thermistor/simulation
  4. Murata Manufacturing Co. NTC Thermistor Performance Simulator. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://ds.murata.co.jp/simsurfing/ntcthermistor.html?rgear=suaykx&rgearinfo=com&md5=67c837df0f254f67edb244383dec4b71
  5. Mitsubishi Materials. Chip Thermistor Resistance Simulator. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.mmc.co.jp/adv/en/solution/simulator.html
  6. J.G. Webster. "Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook", CRC Press, 1999. https://doi.org/10.1201/9781003040019
  7. S.B. Stankovic, P.A. Kyriacou, "Comparison of thermistor linearization techniques for accurate temperature measurement in phase change materials", Journal of Physics: Conference Series, vol. 307, Iss. 1, pp. 1–6, 2011. https://doi.org/10.1088/1742-6596/307/1/012009
  8. TDK Corporation - NTC Thermistors, General technical information: [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/531116/19643b7ea798d7c4670141a88cd993f9/pdf-general-technical-information.pdf
  9. D. R. White, "Temperature Errors in Linearizing Resistance Networks for Thermistors", vol. 36, pp. 3404–3420, 2015. https://doi.org/10.1007/s10765-015-1968-2 . Режим доступу: https://link.springer.com/article/10.1007/s10765-015-1968-2 .
  10. Math Encounters Blog, Two-Resistor Thermistor Linearizer. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.mathscinotes.com/2013/12/two-resistor-thermistor-linearizer/
  11. M. Mohan, T. Geetha, P. Sankaran and J. Kumar, "Linearization of the Output of a Wheatstone bridge for a Single Active Sensor", Proceedings of the XVIth IMEKO TC4 International Symposium on Electrical Measurements and Instrumentation, Florence, Italy, September 22-24, 2008. Режим доступу: https://www.researchgate.net/publication/235643444_Linearisation_of_the_Output_of_a_Wheatstone_bridge_for_a_Single_Active_Sensor
  12. A. B. Narayanan, "Linearization of Wheatstone-Bridge", Maxim Integrated, Application Note 6244, 2014. [Електронний. ресурс]. Режим доступу: www.analog.com/media/en/technical-documentation/tech-articles/how-to-linearize-wheatstonebridge-circuit-for-better-performance.pdf
  13. S. Ghosh, A. Mukherjee, K. Sahoo, S.K. Sen, and A. Sarkar, "A novel sensitivity enhancement technique employing Wheatstone's Bridge for strain and temperature measurement", Proceedings of the 2015 Third International Conference on Computer, Communication, Control and Information Technology (C3IT), Hooghly, India, February 07-08, 2015, pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/C3IT.2015.7060116
  14. S. Matvienko, V. Shevchenko, M. Tereshchenko, A. Kravchenko, and R. Ivanenko, "Determination of composition based on thermal conductivity by thermistor direct heating method", EEJET, vol. 1, no. 5 (103), pp. 19–29, Feb. 2020. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193429
  15. S. Matvienko, S. Vysloukh, A. Matvienko, and A. Martynchyk, "Determination thermal and physical characteristics of liquids using pulse heating thermistor method", International Journal of Engineering Research & Science (IJOER), vol. 2, Iss. 5, pp. 250-258, 2016. Режим доступу: https://scholar.google.com.ua/scholar?oi=bibs&cluster=16255719573973202880&btnI=1&hl=en
  16. G.S. Tymchik, S.M. Matvienko, I. Sikorsky, P. Kisała, K. Nurseitova, and A. Iskakova, "Improving the way of determination substances thermal physical characteristics by direct heating thermistor method", Przegląd Elektrotechniczny, vol. 95, Iss. 4, pp. 121-126, 2019. https://doi.org/10.15199/48.2019.04.21
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи
10.20535/kpisn.2026.3.351645

МОДИФІКАЦІЯ НЕЙРОМЕРЕЖЕВОГО МЕТОДУ SPINN ДЛЯ НАБЛИЖЕНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ МІШАНОЇ ЗАДАЧІ ДЛЯ РІВНЯННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ В ЕЛІПТИЧНІЙ ОБЛАСТІ

Валерій Лось, Олександр Ряхін

Проблематика. Параболічні диференціальні рівняння є математичними моделями інженерії, призначеними для дослідження широкого кола прикладних задач. Це приводить до…

#рівняння теплопровідності #мішана параболічна задача #еліптична область #фізико-інформативна нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367316

ДВОЕТАПНИЙ ПІДХІД ДО СЕГМЕНТАЦІЇ СУПУТНИКОВИХ ЗНІМКІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ПЛОЩІ АСФАЛЬТОВАНОГО ПОКРИТТЯ ПАРКОВОК

Олександр Гончарук, Надія Недашківська

Проблематика. Точна оцінка площі асфальтованих парковок є важливою для містобудування та екологічного моніторингу. Однак спектральна подібність асфальту паркувальних…

#семантична сегментація #супутникові знімки #паркінг #нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367540

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають