วิธีการวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ NTC

ฉันมีเทอร์มิสเตอร์TTC103 NTC มันมีความต้านทานศูนย์พลังงาน 10 kΩที่ 25 ° C และ B25 / 50 ค่า 4050 ฉันจะใช้มันเพื่อวัดอุณหภูมิได้อย่างไร

เทอร์มิสเตอร์ NTC (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ) เปลี่ยนความต้านทานที่มีประสิทธิภาพเหนืออุณหภูมิ สมการที่พบมากที่สุดที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นสมการ Steinhart-ฮาร์ท มันใช้สัมประสิทธิ์สามประการในการกำหนดลักษณะของวัสดุ NTC ด้วยความแม่นยำสูง

สมการSteinhart – Hartเป็นแบบจำลองความต้านทานของสารกึ่งตัวนำที่อุณหภูมิต่างกัน สมการคือ:

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

ที่อยู่:

• คืออุณหภูมิ (เป็นเคลวิน)$T$
• คือความต้านทานที่ T (เป็นโอห์ม)$R$$T$
• , B , และ Cคือสัมประสิทธิ์ Steinhart – Hartซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทและรุ่นของเทอร์มิสเตอร์และช่วงอุณหภูมิที่น่าสนใจ (รูปแบบทั่วไปที่สุดของสมการที่ใช้มีคำว่า ( ln ( R ) ) 2แต่มักจะถูกละเลยเพราะมันมักจะมีขนาดเล็กกว่าค่าสัมประสิทธิ์อื่น ๆ มากและดังนั้นจึงไม่แสดงด้านบน)$A$$B$$C$$(\ln(R))^2$

- สมการ Steinhart-Hart - Wikipedia, สารานุกรมเสรี

ผู้ผลิตหลายรายให้บันทึกแอปพลิเคชัน (เช่นที่นี่ ) โดยมีรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการปรับเทียบกทชที่กำหนดหากคุณต้องการความแม่นยำดีกว่าความทนทานต่อการผลิตที่ระบุไว้

ที่ให้ค่าสัมประสิทธิ์ B-สามารถใช้ในสมการ Steinhart-ฮาร์ทง่ายตามที่อธิบายไว้ในบทความวิกิพีเดีย Thermistor ใต้ "B พารามิเตอร์สม"

ใช้เป็นขาข้างหนึ่ง (พูดกับขา "ส่วนบน") ในวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยให้อีกขาหนึ่งเป็นความต้านทานที่รู้จัก วัดแรงดันที่จุดกึ่งกลางของตัวแบ่ง (เช่นกับตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล) ใช้ความต้านทานเทอร์มิสเตอร์จากแรงดันที่วัดได้เป็น

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

ใช้สมการ:

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

ในกรณีของคุณ , B = 4050และT 0 = ( 273 + 25 ) = 298 เสียบตัวเลขเหล่านั้นบวกกับความต้านทานที่วัดได้ของเทอร์มิสเตอร์ลงในสมการแล้วดึงออกอุณหภูมิในเคลวิน$R_0 = 10000$$B = 4050$$T_0 = (273 + 25) = 298$

อ่านบทความวิกิพีเดียนี้สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

กทชนั้นไม่ใช่แบบเส้นตรงและคุณจะเห็นว่าสูตรที่น่ารังเกียจแสดงความต้านทานต่ออุณหภูมิที่สัมพันธ์กัน
เพิ่มคู่ของตัวต้านทานสามัญคุณสามารถ linearize พฤติกรรมของพวกเขาเพื่อให้ความสัมพันธ์นี้เป็นห้วงที่เรียบง่ายสมการเชิงเส้นของรูปแบบข ตัวอย่างต่อไปนี้มาจากบันทึกย่อ Epcosนี้ $y=ax+b$

เส้นโค้งนั้นตรงจาก 0 ° C ถึง 60 ° C ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานหลายอย่าง

ในคำตอบนี้ฉันแสดงให้เห็นว่าในบางกรณีคุณจะได้เส้นโค้งเชิงเส้นเกือบสมบูรณ์แบบ (15 ppm) บนโดเมนที่ จำกัด ด้วยตัวต้านทานแบบอนุกรม

แก้ไข
หากคุณไม่มีเงินสำหรับตัวต้านทานคุณจะต้องใช้สมการ Steinhart-Hart Nick และ Vicatcu อ้างถึงหรือใช้ตารางการค้นหาและการแก้ไข ทั้งสองมีข้อเสียที่พวกเขาต้องการหน่วยความจำเพิ่มเติม: Steinhart-Hart มีลอการิทึมซึ่งคุณจะต้องใช้ไลบรารีจุดลอยตัว (ฉันถือว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณไม่มี ALU จุดลอยตัว) ตารางการค้นหาต้องการหน่วยความจำบางส่วนเช่นกันและอาจไม่ให้ความแม่นยำที่ดีกว่าฟังก์ชั่นการทำให้เป็นเชิงเส้นหากคุณจำเป็นต้องแก้ไข

กทชมีการตอบสนองที่ไม่ใช่เชิงเส้นอุณหภูมิ

$R$จากสิ่งนี้โดยใช้กฎของโอห์ม

ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีตัวจ่ายไฟ 5V ใช้ตัวต้านทาน 1k เป็นอนุกรมกับ NTC และถ้าคุณวัด 0.5V เพียงแค่หาร 1k ด้วย 0.5V และรับความต้านทาน 10k ohms

$T_0$$R_o$

จากนั้นให้รายละเอียดเหล่านี้ใส่ลงในสมการนี้เพื่อให้ได้Tอุณหภูมิ

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

มีหลายวิธี (ทั้งในแง่ของวงจรอะนาล็อกและในแง่ของการคำนวณซอฟต์แวร์) เพื่อใช้เทอร์มิสเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิ

คำตอบสั้น ๆ เป็นดังนี้:

• ใช้ตัวต้านทานความร้อนและตัวอ้างอิงอ้างอิงเพื่อสร้างตัวแบ่งแรงดัน
• นำกึ่งกลางของตัวแบ่งแรงดันและป้อนเข้าไปในตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล
• วัดแรงดันไฟฟ้า ADC ในซอฟต์แวร์
• การใช้ความรู้เรื่องความต้านทานอ้างอิงของคุณและกราฟ R กับ T ของเทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนจาก ADC นับเป็นอุณหภูมิ

มีรายละเอียดปลีกย่อยมากมายอยู่ที่นี่ดังนั้นสำหรับการอ่านเพิ่มเติมคุณอาจต้องการตรวจสอบบทความของฉันเกี่ยวกับการปรับสภาพสัญญาณเทอร์มิสเตอร์ - หวังว่านี่จะช่วยได้!