Cálculo de la resistencia de la serie del termistor 5k Ntc

Tengo un termistor NTC. Tiene una resistencia de potencia cero de 5kΩ a 25°C. Usaré la división y lectura de voltaje general, pero tengo 2 preguntas.

  • ¿Cómo calcular la resistencia en serie necesaria cuando se usa un suministro de 10V?

  • ¿Qué cambia si la resistencia en serie está en la parte superior o inferior de la pierna?

Respuestas (3)

Tengamos un divisor de voltaje con entrada de 10 VCC

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si R1 es el NTC y R2 es una resistencia ordinaria, Vout aumenta cuando aumenta la temperatura. Si R2 es el NTC y R1 es una resistencia ordinaria, Vout disminuye cuando aumenta la temperatura.

Generalmente Vout = Vin*R2/(R1+R2) si pensamos que la corriente de salida =0. Si hay una carga sustancial, la fórmula es más compleja.

La parte difícil: ¿Cómo resolvemos la temperatura si conocemos el Vout y la otra resistencia? Es un calculo bastante complejo y debemos tener la curva de como la resistencia del NTC depende de la temperatura

NOTA: Vout = 0V no significa 0 grados y Vout cambia no 1V por grado. Este último también se denomina "Vout tiene una dependencia no lineal de la temperatura".

En el pasado se desarrollaron circuitos muy complejos para simplificar la dependencia entre el voltaje y la temperatura. Un ejemplo:

esquemático

simular este circuito

La selección de los componentes requiere una matemática fuerte. Pero es posible lograr lo siguiente:

  • la escala del voltímetro tiene cero grados en la posición deseada
  • la aguja del voltímetro gira casi linealmente a medida que cambia la temperatura. Esto significa que la escala tiene grados casi igualmente amplios.
  • la calibración para un NTC individual es posible al tener algunas resistencias como potenciómetros.
  • Al tener R1 como trimpot, se podría compensar el envejecimiento de la batería (también necesita un interruptor y una resistencia fija en lugar del NTC durante la calibración)

Este es un puente típico para sensores físicos tipo resistencia. Los cálculos exactos están más allá del alcance de esta respuesta.

Los circuitos amplificadores operacionales aumentan las posibilidades y reducen un poco la complejidad de los cálculos. El puente puede ser reemplazado por un amplificador diferencial.

Una computadora (entrada a través de un ADC) traslada todas las dificultades al software. No elimina la necesidad de matemáticas sólidas, pero en el software se puede tener en cuenta exactamente la dependencia de la temperatura y los ohmios. Esta es la forma utilizada también en los multímetros digitales que tienen un rango de medición de temperatura para una sonda específica.

Su otra resistencia: casi 5 kOhm, por ejemplo 4,7 kOhm es una buena opción porque

  • hace que el cambio de voltaje sea grande por grado cerca de 25 grados y la dependencia también es bastante lineal, pero no exactamente lineal
  • a 25 grados tienes 5 voltios de espacio para ambas direcciones

Lea otros artículos en este sitio (hay varios) y encuentre algunas notas de aplicación y diagramas de circuitos.

ADENDA debido al comentario: Es posible compensar o reducir el autocalentamiento para que no moleste.

Reducción: apague el Vin la mayor parte del tiempo o haga que el contacto térmico con el ambiente sea más efectivo

Compensación: por matemáticas duras. Si el autocalentamiento no genera procesos adicionales sustanciales de generación o consumo de calor, puede suponer una fuente de calor conocida en un medio lineal. Esto requiere también el tiempo se ha tenido en cuenta.

Recomiendo la reducción. Mida una vez por segundo un período de 10 ms y mantenga el Vin apagado durante 990 ms. El autocalentamiento se reduce un 99%.

@ user107577 agregó una pista contra el autocalentamiento.
Muchas gracias por el método de reducción de auto reducción User2870001. Lo siento, no pude seleccionarlo como respuesta.
@ usuario107577 solo para saber Si ha seleccionado mi historia por accidente, siempre puede marcarla y pedirle al compañero que elimine la selección. Al menos una de mis respuestas ha sido seleccionada como la mejor y eso después de que alguien haya probado que es falsa. El marcado es para dar la señal al par.
No tengo suficiente reputación si tuviera que podría. Ok amigo, lo seleccioné como respuesta. Gracias de nuevo.

Para maximizar la resolución, haga coincidir el valor del termistor con la temperatura de funcionamiento .

Por lo general, es mejor conectar a tierra el termistor para que no esté ejecutando su suministro (generalmente es la referencia de ADC) donde puede captar ruido.

Obtendrá una gran cantidad de autocalentamiento con un suministro de 10 V (con la mayoría de los termistores, especialmente en aire quieto). Eso es 5mW. Tenga cuidado de que no especifiquen la constante de disipación en alguna situación poco realista (por ejemplo, agua que fluye a 1 m/s) si está operando en algo como aire quieto.

Haga coincidir la resistencia en el medio del rango operativo para obtener la máxima resolución. Minimice el voltaje a través del termistor para minimizar el calentamiento. 1,4 mW/°C: si eso es válido para sus condiciones, obtendrá un aumento de 3,5 °C. Si usa 5V en lugar de 10V, el aumento sería 1/4 o < 1°C. Tal vez puede desechar parte de la resolución del ADC y usar una resistencia de mayor valor, realmente depende de usted según los requisitos.
La disipación es Vtherm^2/Rtherm, por lo que si el termistor puede cambiar a través del valor = Rseries, será el peor de los casos (y Vtherm = Vsupply/2). De lo contrario, estará en la máxima resistencia del termistor. El autocalentamiento es el coeficiente de potencia/disipación.
Con la serie 5K, el peor de los casos es Rth = 5K, 5 V a través del termistor, 5 V a través de la resistencia (impedancia de carga combinada con la impedancia de fuente del equivalente de thevenin para una transferencia de potencia máxima; ¿quizás haya estudiado esto?). Entonces 5mW y 3.5°C.
+1 para igualar a la temperatura de funcionamiento, pero idealmente es el centro del rango operativo, obteniendo una linealidad razonable para +/- 10C de la coincidencia. Sin embargo, el autocalentamiento podría hacer que OP mantenga baja la corriente y use una resistencia más grande que esa.
100 ohmios y 5K con suministro de 10 V, por lo que 5,1 K y aproximadamente 2 mA, y la potencia en el termistor es I^2*R = 0,4 mW.
@Neil_UK Sí, también mencioné el rango operativo en un comentario. Depende de lo que quiera optimizar (para un instrumento de uso general, es posible que desee minimizar el peor de los casos de error). Como usted dice, una resistencia más grande y una resolución desechable podrían ser la mejor manera.
Sr. Spehro gracias por todo el apoyo. Lo siento, cambié la respuesta a otro amigo. Gracias otra véz. Seguiré 10v 5k según nuestra conversación 5mw es aceptable por ahora.

A menudo, la resistencia en serie coincide con la resistencia NTC a temperatura ambiente para mantener la máxima linealidad. No importa mucho si está en la posición superior o inferior. Por lo general, está en la parte inferior, pero puede depender de cómo lo esté conectando con el resto del sistema y cómo lo esté programando.

Gracias por la respuesta señor. Usted aconseja usar una resistencia de 5k. ¿Qué quiere decir con linealidad? Enviaré voltaje directamente a 16 bit adc y para el cálculo, la conexión para reducir el retraso parece fácil. Cualquier otro factor crítico que pueda decir para tener cuidado.
Lo que quise decir con linealidad es que si la otra resistencia coincide, verá que el voltaje cambia en la mayor cantidad cuando cambia la temperatura, por lo tanto, obtenga la mejor resolución. Tal vez debería haber dicho resolución en lugar de linealidad. Si la otra resistencia es muy grande o pequeña, el voltaje divisor resultante cubrirá una porción más pequeña del rango de escala completa de la entrada.
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