Як виміряти температуру за допомогою терморезистора NTC?

У мене є термістор TTC103 NTC. Він має нульову потужність опору 10 кОм при 25 ° C і значення B25 / 50 4050. Як це використовувати для вимірювання температури?

Терморезистори NTC (від'ємний температурний коефіцієнт) змінюють свій ефективний опір над температурою. Найбільш поширеним рівнянням, яке використовується для моделювання цієї зміни, є рівняння Штейнхарта-Харта . Для характеристики матеріалу NTC з великою точністю використовуються три коефіцієнти.

Рівняння Штейнхарта-Харта є моделлю опору напівпровідника при різних температурах. Рівняння:

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

де:

• - температура (у кельвінах)$T$
• - опір при$R$ (в омах)$T$
• , B і C - коефіцієнтиШтейнхарта – Харта,які змінюються залежно від типу та моделі термістора та температурного діапазону, що цікавить. (Найбільш загальна форма застосованого рівняння містить ( ln ( R ) $A$$B$$C$ доданок, але цим часто нехтують, оскільки він, як правило, набагато менший, ніж інші коефіцієнти, і тому не показаний вище.)$(\ln(R))^2$

- Рівняння Штейнхарта-Харта - Вікіпедія, Вільна енциклопедія

Багато виробників надають примітки щодо застосування (наприклад, тут ), де детально описано, як відкалібрувати певний NTC, якщо ви бажаєте точності кращої, ніж цитується виробничий допуск.

Наведений коефіцієнт В може бути використаний у спрощеному рівнянні Штейнхарта-Харта, як описано у статті Вікіпедії Термістор у розділі "Рівняння параметра B" .

Використовуйте його як одну ногу (скажімо, «верхню» ніжку) в ланцюзі дільника напруги, а інша нога має відомий опір. Виміряйте напругу в середині точки дільника (наприклад, за допомогою аналого-цифрового перетворювача). Визначте опір термістора від вимірюваної напруги як:

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

Скористайтеся рівнянням:

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

у вашому випадку , B = 4050 , і T 0 = ( 273 + 25 ) = $R_0 = 10000$$B = 4050$$T_0 = (273 + 25) = 298$ . Підключіть ці числа плюс виміряний опір термістора до рівняння та вивісь температуру в Кельвіні.

Прочитайте цю статтю у Вікіпедії для отримання більш детальної інформації.

НТК нелінійні, і ви побачите досить неприємні формули, що виражають взаємозв'язок температури та стійкості.
Додаючи пару звичайних резисторів, ви можете лінеаризувати їх поведінку так, щоб ця залежність наблизилася простим лінійним рівнянням виду . Наступний приклад - із цієї програми Epcos . $y=ax+b$

Крива практично пряма від 0 ° C до 60 ° C, що достатньо для багатьох застосувань.

У цій відповіді я показую, як в деяких випадках ви можете отримати майже ідеальну лінійну криву (15 проміле) на обмеженій області з резистором лише серії.

редагувати
Якщо у вас немає грошей на резистор, вам доведеться або використовувати рівняння Штейнхарта-Харта, на які посилаються Нік і Вікатку, або використовувати таблицю пошуку та інтерполяцію. Обидва мають той недолік, що їм потрібно більше пам’яті: Steinhart-Hart містить логарифм, для якого вам знадобиться бібліотека з плаваючою комою (я припускаю, що ваш мікроконтролер не має АЛУ з плаваючою комою). Таблиця пошуку також потребує деякої пам’яті, і, можливо, не дає вам кращої точності, ніж лінеаризована функція, якщо вам доведеться інтерполювати це.

NTC має нелінійну реакцію на температуру.

$R$

Наприклад, скажімо, що у вас є джерело напруги 5 В, використовуйте резистор 1 к послідовно з NTC, і якщо ви вимірюєте 0,5 В, просто розділіть 1 к на 0,5 В і отримайте 10 к Ом як опір.

$T_0$$R_o$ , а «фіксований» температуру в градусах Кельвіна , і при цій температурі, його опір. Зазвичай його дають при кімнатній температурі.

Потім, враховуючи ці деталі, покладіть його в це рівняння для отримання Tтемператури.

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

Існує ряд способів (як з точки зору аналогових схем, так і з точки зору програмного обчислення) використовувати термістори для вимірювання температури.

Коротка відповідь - приблизно така:

• Використовуйте термістор і опорний резистор, щоб зробити дільник напруги.
• Візьміть середину дільника напруги і подайте її в аналого-цифровий перетворювач.
• Виміряйте напругу АЦП в програмному забезпеченні.
• Використовуючи ваші знання про опорний опір та криву R терморезистора, перетворюйте з підрахунку АЦП до температури.

Тут є ряд тонкощів, тому для подальшого читання ви можете ознайомитись із цією статтею про кондиціонування сигналу термістора - сподіваємось, це допоможе!