Jak mierzyć temperaturę za pomocą termistora NTC?

Mam termistor NTC TTC103 . Ma rezystancję zerowej mocy 10 kΩ przy 25 ° C i wartość B25 / 50 4050. Jak używać go do pomiaru temperatury?

Termistory NTC (ujemny współczynnik temperaturowy) zmieniają efektywną rezystancję względem temperatury. Najczęstszym równaniem stosowanym do modelowania tej zmiany jest równanie Steinharta-Harta . Wykorzystuje trzy współczynniki do charakteryzowania materiału NTC z wielką dokładnością.

Równanie Steinhart-Hart jest model rezystancji półprzewodnika w różnych temperaturach. Równanie to:

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

gdzie:

• to temperatura (w stopniach Kelvina)$T$
• oznacza rezystancję w T (w omach)$R$$T$
• , B i C towspółczynniki Steinharta – Harta,które różnią się w zależności od typu i modelu termistora oraz interesującego zakresu temperatur. (Najbardziej ogólna postać zastosowanego równania zawierawarunek ( ln ( R ) ) 2 , ale jest to często pomijane, ponieważ zazwyczaj jest znacznie mniejsze niż inne współczynniki, a zatem nie jest pokazane powyżej.)$A$$B$$C$$(\ln(R))^2$

- Równanie Steinharta-Harta - Wikipedia, wolna encyklopedia

Wielu producentów dostarcza uwagi aplikacyjne (np. Tutaj ) szczegółowo opisujące sposób kalibracji danego NTC, jeśli chcesz dokładności lepszej niż podana tolerancja produkcyjna.

Podany współczynnik B można zastosować w uproszczonym równaniu Steinharta-Harta, jak opisano w artykule na temat termistora w Wikipedii w części „Równanie parametru B” .

Użyj go jako jednej nogi (powiedzmy „górnej” nogi) w obwodzie dzielnika napięcia, przy czym druga noga stanowi znany opór. Zmierz napięcie w punkcie środkowym dzielnika (np. Za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego). Wnioskuj opór termistora na podstawie zmierzonego napięcia jako:

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

Użyj równania:

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

$R_0 = 10000$$B = 4050$$T_0 = (273 + 25) = 298$

Przeczytaj ten artykuł na Wikipedii, aby uzyskać więcej informacji.

NTC są nieliniowe i zobaczysz raczej paskudne formuły wyrażające zależność odporność na temperaturę.
Dodając parę zwykłych rezystorów, możesz zlinearyzować ich zachowanie, aby związek ten był aproksymowany prostym równaniem liniowym postaci$y=ax+b$. Poniższy przykład pochodzi z tej aplikacji Epcos .

Krzywa jest praktycznie prosta od 0 ° C do 60 ° C, co wystarcza do wielu zastosowań.

W tej odpowiedzi pokazuję, jak w niektórych przypadkach można uzyskać prawie idealną (15 ppm) krzywą liniową w ograniczonej dziedzinie za pomocą tylko rezystora szeregowego.

edytuj
Jeśli nie masz pieniędzy na rezystor, musisz albo użyć równania Steinharta-Harta, do którego odnoszą się Nick i Vicatcu, albo skorzystać z tabeli przeglądowej i interpolacji. Obie mają tę wadę, że potrzebują więcej pamięci: Steinhart-Hart zawiera logarytm, do którego potrzebujesz biblioteki zmiennoprzecinkowej (zakładam, że twój mikrokontroler nie ma zmiennoprzecinkowej ALU). Tabela przeglądowa również potrzebuje trochę pamięci i może nie dać ci większej precyzji niż funkcja linearyzowana, jeśli musisz ją interpolować.

NTC ma nieliniową odpowiedź na temperaturę.

Możesz obliczyć rezystancję termistora, mierząc napięcie na nim w obwodzie dzielnika potencjału. Następnie możesz uzyskać opór$R$ z tego przy użyciu prawa Ohma.

Załóżmy na przykład, że masz zasilanie 5V, użyj rezystora 1k szeregowo z NTC, a jeśli mierzysz 0,5 V, po prostu podziel 1k przez 0,5V i uzyskaj rezystancję 10k omów.

Potrzebujesz również, $T_0$ i $R_o$, „stała” temperatura w stopniach Kelvina i przy tej temperaturze jej odporność. Zazwyczaj podaje się go w temperaturze pokojowej.

Następnie, biorąc pod uwagę te szczegóły, umieść to w tym równaniu, aby uzyskać Ttemperaturę.

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

Istnieje wiele sposobów (zarówno pod względem obwodów analogowych, jak i obliczeń programowych) wykorzystania termistorów do pomiaru temperatury.

Krótka odpowiedź jest z grubsza następująca:

• Użyj termistora i rezystora odniesienia, aby utworzyć dzielnik napięcia.
• Weź środek dzielnika napięcia i wprowadź go do przetwornika analogowo-cyfrowego.
• Zmierz napięcie ADC w oprogramowaniu.
• Wykorzystując swoją wiedzę na temat rezystancji odniesienia i krzywej R vs. T termistora, przelicz z liczników ADC na temperaturę.

Istnieje tutaj wiele subtelności, więc w celu dalszego czytania możesz przeczytać mój artykuł na temat kondycjonowania sygnałów termistorowych - mam nadzieję, że to pomoże!