Bagaimana mengukur suhu menggunakan termistor NTC?

Saya memiliki termistor TTC103 NTC. Ini memiliki ketahanan nol daya 10 kΩ pada 25 ° C dan nilai B25 / 50 pada 4050. Bagaimana cara menggunakannya untuk mengukur suhu?

Termistor NTC (koefisien suhu negatif) mengubah resistansi efektifnya terhadap suhu. Persamaan yang paling umum digunakan untuk memodelkan perubahan ini adalah persamaan Steinhart-Hart . Ia menggunakan tiga koefisien untuk mengkarakterisasi bahan NTC dengan akurasi tinggi.

The persamaan Steinhart-Hart adalah model perlawanan dari semikonduktor pada temperatur yang berbeda. Persamaannya adalah:

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

dimana:

• adalah suhu (dalam kelvin)$T$
• adalah resistansi pada T (dalam ohm)$R$$T$
• , B , dan$A$$B$$C$ adalah koefisien Steinhart-Hart yang bervariasi tergantung pada jenis dan model termistor dan kisaran suhu yang diinginkan. (Bentuk paling umum dari persamaan yang diterapkan berisi istilah , tetapi ini sering diabaikan karena biasanya jauh lebih kecil daripada koefisien lainnya, dan karenanya tidak ditunjukkan di atas.)$(\ln(R))^2$

- Steinhart-Hart persamaan - Wikipedia, Ensiklopedia Bebas

Banyak pabrikan memberikan catatan aplikasi (mis. Di sini ) yang merinci tentang cara mengkalibrasi NTC yang diberikan jika Anda menginginkan akurasi lebih baik daripada toleransi pabrikan yang dikutip.

Koefisien B yang disediakan dapat digunakan dalam persamaan Steinhart-Hart yang disederhanakan seperti yang dijelaskan pada artikel Wikipedia Thermistor di bawah "Persamaan parameter B" .

Gunakan sebagai satu kaki (katakan kaki "atas") dalam sirkuit pembagi tegangan dengan kaki lainnya dikenal sebagai hambatan. Ukur tegangan di titik tengah pembagi (mis. Dengan konverter analog-ke-digital). Berikan hambatan termistor dari voltase terukur sebagai:

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

Gunakan persamaan:

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

dalam kasus Anda, , B = 4050 , dan T 0 = ( 273 + 25 ) $R_0 = 10000$$B = 4050$ . Pasang angka-angka itu, ditambah resistansi termistor yang diukur ke dalam persamaan dan keluar suhu di Kelvin.$T_0 = (273 + 25) = 298$

Baca artikel wikipedia ini untuk lebih jelasnya.

NTC bersifat non-linier dan Anda akan melihat formula yang agak tidak menyenangkan yang menyatakan resistansi suhu hubungan.
Menambahkan sepasang resistor biasa Anda dapat membuat perilaku mereka linier sehingga hubungan ini didekati dengan persamaan linier sederhana dari bentuk . Contoh berikut dari appnote Epcos ini . $y=ax+b$

Kurva hampir lurus dari 0 ° C hingga 60 ° C, yang cukup untuk banyak aplikasi.

Dalam jawaban ini saya menunjukkan bagaimana dalam beberapa kasus Anda bisa mendapatkan kurva linier (15 ppm) hampir sempurna atas domain terbatas hanya dengan resistor seri.

sunting
Jika Anda tidak memiliki uang untuk resistor, Anda harus menggunakan persamaan Steinhart-Hart yang dirujuk oleh Nick dan Vicatcu, atau gunakan tabel pencarian dan interpolasi. Keduanya memiliki kelemahan yaitu mereka membutuhkan lebih banyak memori: Steinhart-Hart berisi logaritma, untuk itu Anda akan memerlukan perpustakaan floating-point (saya berasumsi mikrokontroler Anda tidak memiliki ALU floating-point). Tabel pencarian membutuhkan memori juga, dan mungkin tidak memberi Anda presisi yang lebih baik daripada fungsi linierisasi jika Anda harus menginterpolasi itu.

Sebuah NTC memiliki respons non-linear terhadap suhu.

$R$ dari ini menggunakan hukum Ohm.

Misalnya, Anda memiliki suplai 5V, gunakan resistor 1k secara seri dengan NTC dan jika Anda mengukur 0,5V, bagilah 1k dengan 0,5V dan dapatkan 10k ohm sebagai hambatan.

Kamu juga membutuhkan, $T_0$ dan $R_o$, suhu 'tetap' di kelvin dan pada suhu itu, ketahanannya. Biasanya diberikan pada suhu kamar.

Lalu, dengan perincian ini, masukkan ke dalam persamaan ini untuk mendapatkan Tsuhu.

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

Ada beberapa cara (baik dalam hal rangkaian analog maupun dalam hal perhitungan perangkat lunak) untuk menggunakan termistor untuk mengukur suhu.

Jawaban singkatnya, kira-kira sebagai berikut:

• Gunakan termistor dan resistor referensi untuk membuat pembagi tegangan.
• Ambil bagian tengah pembagi tegangan dan masukkan ke konverter analog-ke-digital.
• Ukur tegangan ADC dalam perangkat lunak.
• Dengan menggunakan pengetahuan Anda tentang resistansi referensi, dan kurva R vs T termistor, ubah dari jumlah ADC ke suhu.

Ada sejumlah kehalusan di sini, jadi untuk bacaan lebih lanjut Anda mungkin ingin memeriksa artikel saya ini tentang pengkondisian sinyal termistor - semoga ini membantu!