Wie misst man die Temperatur mit einem NTC-Thermistor?

Ich habe einen TTC103 NTC-Thermistor. Es hat einen Nullleistungswiderstand von 10 kΩ bei 25 ° C und einen B25 / 50-Wert von 4050. Wie messe ich damit die Temperatur?

NTC-Thermistoren (negativer Temperaturkoeffizient) ändern ihren effektiven Widerstand über der Temperatur. Die am häufigsten verwendete Gleichung zur Modellierung dieser Änderung ist die Steinhart-Hart-Gleichung . Es verwendet drei Koeffizienten, um das NTC-Material mit großer Genauigkeit zu charakterisieren.

Die Steinhart-Hart-Gleichung ist ein Modell für den Widerstand eines Halbleiters bei verschiedenen Temperaturen. Die Gleichung lautet:

$${1 \over T} = A + B \ln(R) + C (\ln(R))^3$$

wo:

• $T$ ist die Temperatur (in Kelvin)
• $R$ ist der Widerstand bei (in Ohm)$T$
• B C ( ln ( R ) ) $A$ , und sind die Steinhart-Hart-Koeffizienten, die je nach Typ und Modell des Thermistors und dem interessierenden Temperaturbereich variieren. (Die allgemeinste Form der angewendeten Gleichung enthält einen Term , dieser wird jedoch häufig vernachlässigt, da er typischerweise viel kleiner als die anderen Koeffizienten ist und daher oben nicht gezeigt ist.)$B$$C$$(\ln(R))^2$

- Steinhart-Hart-Gleichung - Wikipedia, die freie Enzyklopädie

Viele Hersteller bieten Anwendungshinweise an (z. B. hier ), in denen erläutert wird, wie ein bestimmter NTC zu kalibrieren ist, wenn Sie eine Genauigkeit wünschen, die besser ist als die angegebene Fertigungstoleranz.

Der bereitgestellte B-Koeffizient kann in einer vereinfachten Steinhart-Hart-Gleichung verwendet werden, wie im Wikipedia-Thermistor-Artikel unter "B-Parametergleichung" beschrieben .

Verwenden Sie es als einen Zweig (sagen wir den "oberen" Zweig) in einer Spannungsteilerschaltung, wobei der andere Zweig ein bekannter Widerstand ist. Messen Sie die Spannung am Mittelpunkt des Teilers (z. B. mit einem Analog-Digital-Wandler). Schliessen Sie den Thermistorwiderstand aus der gemessenen Spannung wie folgt:

$R_{thermistor} = \left(\dfrac{V_{cc} }{V_{measured}} - 1\right) \times R_{known}$

Verwenden Sie die Gleichung:

$T = \dfrac{B}{ln \left(\dfrac{R_{thermistor} }{R_0 \times e^\frac{\large -B}{\large T_0}}\right)}$

in Ihrem Fall ist , B = 4050 und T 0 = ( 273 + 25 ) = 298 . Stecken Sie diese Zahlen plus den gemessenen Widerstand des Thermistors in die Gleichung und geben Sie eine Temperatur in Kelvin aus.$R_0 = 10000$$B = 4050$$T_0 = (273 + 25) = 298$

Lesen Sie diesen Wikipedia-Artikel für weitere Details.

NTCs sind nichtlinear und Sie werden ziemlich unangenehme Formeln sehen, die die Beziehung Temperaturbeständigkeit ausdrücken.
Wenn Sie ein Paar gewöhnlicher Widerstände hinzufügen, können Sie deren Verhalten linearisieren, sodass diese Beziehung durch eine einfache lineare Gleichung der Form angenähert wird . Das folgende Beispiel stammt aus dieser Epcos-Appnote . $y=ax+b$

Die Kurve ist von 0 ° C bis 60 ° C praktisch gerade, was für viele Anwendungen ausreichend ist.

In dieser Antwort zeige ich, wie Sie in einigen Fällen eine nahezu perfekte lineare Kurve (15 ppm) über einen begrenzten Bereich mit nur einem Vorwiderstand erhalten können.

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Wenn Sie nicht das Geld für einen Widerstand haben werden Sie entweder die Steinhart-Hart-Gleichung Nick und Vicatcu verwenden müssen , um sich auf, oder eine Lookup - Tabelle und Interpolation verwendet werden . Beide haben den Nachteil, dass sie mehr Speicher benötigen: Steinhart-Hart enthält einen Logarithmus, für den Sie eine Gleitkomma-Bibliothek benötigen (ich nehme an, Ihr Mikrocontroller verfügt nicht über eine Gleitkomma-ALU). Die Nachschlagetabelle benötigt ebenfalls Speicher und bietet möglicherweise keine bessere Genauigkeit als die linearisierte Funktion, wenn Sie diese interpolieren müssen.

Ein NTC reagiert nicht linear auf die Temperatur.

$R$

Angenommen, Sie haben eine 5-V-Versorgung und verwenden einen 1-k-Widerstand in Reihe mit dem NTC. Wenn Sie 0,5 V messen, teilen Sie einfach 1 k durch 0,5 V und erhalten 10 k Ohm als Widerstand.

$T_0$$R_o$

Geben Sie diese Details in diese Gleichung ein, um Tdie Temperatur zu ermitteln.

$T=\dfrac{1}{\dfrac{1}{T_o} + (\dfrac{1}{B} * \ln\dfrac{R}{R_o}) }$

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten (sowohl in Bezug auf analoge Schaltungen als auch in Bezug auf Software-Berechnungen), Thermistoren zur Temperaturmessung zu verwenden.

Die kurze Antwort lautet ungefähr wie folgt:

• Verwenden Sie den Thermistor und einen Referenzwiderstand, um einen Spannungsteiler zu erstellen.
• Nehmen Sie die Mitte des Spannungsteilers und speisen Sie ihn in einen Analog-Digital-Wandler ein.
• Messen Sie die ADC-Spannung in der Software.
• Verwenden Sie Ihr Wissen über den Referenzwiderstand und die R / T-Kurve des Thermistors, um die ADC-Zählwerte in die Temperatur umzurechnen.

Es gibt hier eine Reihe von Feinheiten, daher möchten Sie diesen Artikel zur Thermistorsignal-Konditionierung lesen - ich hoffe, das hilft!