Làm thế nào để đo nhiệt độ bằng cách sử dụng nhiệt điện trở NTC?

Tôi có một nhiệt điện trở TTC103 NTC. Nó có điện trở không bằng 10 k ở 25 ° C và giá trị B25 / 50 là 4050. Làm cách nào để sử dụng nó để đo nhiệt độ?

Nhiệt điện trở NTC (hệ số nhiệt độ âm) thay đổi điện trở hiệu dụng theo nhiệt độ. Phương trình phổ biến nhất được sử dụng để mô hình hóa sự thay đổi này là phương trình Steinhart-Hart . Nó sử dụng ba hệ số để mô tả vật liệu NTC với độ chính xác cao.

Phương trình SteinhartTHER Hart là một mô hình điện trở của chất bán dẫn ở các nhiệt độ khác nhau. Phương trình là:

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

Ở đâu:

• $T$ là nhiệt độ (tính bằng kelvins)
• $R$ là điện trở tại $T$ (tính bằng ohms)
• , B và C là cáchệ số SteinhartTHER Hartkhác nhau tùy thuộc vào loại và kiểu điện trở nhiệt và phạm vi nhiệt độ quan tâm. (Dạng tổng quát nhất của phương trình ứng dụng chứa một số hạng ( ln ( R ) ) 2 , nhưng điều này thường bị bỏ qua vì nó thường nhỏ hơn nhiều so với các hệ số khác, và do đó không được hiển thị ở trên.)$A$$B$$C$$(\ln(R))^2$

- Phương trình Steinhart-Hart - Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí

Nhiều nhà sản xuất cung cấp các ghi chú ứng dụng (ví dụ ở đây ) chi tiết về cách hiệu chỉnh NTC cụ thể nếu bạn muốn độ chính xác tốt hơn dung sai sản xuất được trích dẫn.

Hệ số B được cung cấp có thể được sử dụng trong phương trình Steinhart-Hart được đơn giản hóa như được mô tả trong bài viết Wikipedia Thermistor trong "Phương trình tham số B" .

Sử dụng nó như một chân (giả sử chân "trên") trong mạch phân chia điện áp với chân kia là điện trở đã biết. Đo điện áp tại điểm giữa của dải phân cách (ví dụ với bộ chuyển đổi tương tự sang số). Suy ra điện trở nhiệt từ điện áp đo được như sau:

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

Sử dụng phương trình:

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

trong trường hợp của bạn, , B = 4050 và T 0 = ( 273 + 25 ) = 298 . Cắm các số đó, cộng với điện trở đo được của nhiệt điện trở vào phương trình và bật ra nhiệt độ ở Kelvin.$R_0 = 10000$$B = 4050$$T_0 = (273 + 25) = 298$

Đọc bài viết trên wikipedia này để biết thêm chi tiết.

NTC là phi tuyến tính và bạn sẽ thấy các công thức khá khó chịu thể hiện mối quan hệ kháng nhiệt độ.
Thêm một cặp điện trở thông thường, bạn có thể tuyến tính hóa hành vi của chúng để mối quan hệ này được xấp xỉ bằng một phương trình tuyến tính đơn giản có dạng . Ví dụ sau đây là từ chú thích Epcos này . $y=ax+b$

Đường cong hầu như thẳng từ 0 ° C đến 60 ° C, đủ cho nhiều ứng dụng.

Trong câu trả lời này tôi chỉ ra làm thế nào trong một số trường hợp bạn có thể có được một đường cong tuyến tính gần như hoàn hảo (15 ppm) trên một miền giới hạn chỉ với một điện trở nối tiếp.

chỉnh sửa
Nếu bạn không có tiền cho điện trở, bạn sẽ phải sử dụng phương trình Steinhart-Hart mà Nick và Vicatcu tham khảo hoặc sử dụng bảng tra cứu và nội suy. Cả hai đều có nhược điểm là chúng cần nhiều bộ nhớ hơn: Steinhart-Hart chứa logarit, trong đó bạn sẽ cần một thư viện dấu phẩy động (tôi giả sử vi điều khiển của bạn không có ALU điểm nổi). Bảng tra cứu cũng cần một số bộ nhớ và có thể không cung cấp cho bạn độ chính xác tốt hơn hàm tuyến tính nếu bạn phải nội suy điều đó.

Một NTC có phản ứng phi tuyến tính với nhiệt độ.

$R$

Ví dụ: giả sử bạn có nguồn 5V sử dụng điện trở 1k nối tiếp với NTC và nếu bạn đo 0,5V, chỉ cần chia 1k cho 0,5V và nhận 10k ohms làm điện trở.

$T_0$$R_o$

Sau đó, đưa ra các chi tiết, đưa nó vào phương trình này để có được T, nhiệt độ.

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

Có một số cách (cả về mạch tương tự và tính toán phần mềm) để sử dụng nhiệt điện trở để đo nhiệt độ.

Câu trả lời ngắn gọn, đại khái như sau:

• Sử dụng nhiệt điện trở và điện trở tham chiếu để tạo ra một bộ chia điện áp.
• Lấy phần giữa của bộ chia điện áp và đưa nó vào bộ chuyển đổi tương tự sang số.
• Đo điện áp ADC trong phần mềm.
• Sử dụng kiến ​​thức của bạn về điện trở tham chiếu và đường cong R so với T của nhiệt điện trở, chuyển đổi từ đếm ADC sang nhiệt độ.

Có một số sự tinh tế ở đây, vì vậy để đọc thêm bạn có thể muốn xem bài viết này của tôi về điều hòa tín hiệu nhiệt điện trở - hy vọng điều này sẽ giúp!