Selección de resistencia divisora ​​de voltaje y OpAmp para detección de temperatura con termistor NTC

He estado leyendo aquí sobre la medición de temperatura con termistores NTC y el uso de la ecuación de Steinhart-Hart.

Sin embargo, todavía estoy un poco confundido acerca de la selección de una resistencia para colocar un divisor de voltaje con el termistor. ¿Debo seleccionar un valor de resistencia que sea igual a la resistencia del termistor en el centro de mi rango de interés (200F) para maximizar la sensibilidad?

También necesito un opamp o inamp para eliminar cualquier ruido común a ambos cables del termistor, ya que la sonda del termistor estará en una caldera de máquina de espresso, por lo que espero algo de ruido de red y de conmutación.

Si uso una referencia de voltaje de precisión para el termistor, mi comprensión actual es que debo usar ese mismo voltaje para el ADC, ¿es correcto?

¿Está seguro de que un termistor es la elección adecuada para medir 200 C? ¿Puede proporcionar una hoja de datos?
@WhatRoughBeast 200°F ~= 93°C. No es tan malo.
@SpehroPefhany - Ups. Maldita sea, odio cuando eso sucede.
Hay una manera fácil de calcular el valor de la resistencia aquí

Respuestas (1)

Probablemente debería usar la resistencia de interés de rango medio. La excepción podría ser si estuviera dispuesto a renunciar a un rendimiento real para que la pantalla de temperatura se vea mejor a temperatura ambiente, con un ADC de baja resolución.

El ruido se puede mitigar con un filtro RC simple: la temperatura es una variable lenta.

El voltaje de referencia es preferiblemente el mismo que el ADC, pero en realidad un termistor generalmente cambia alrededor de -5%/grado C, por lo que cualquier referencia "razonablemente estable" le brindará un rendimiento aceptable para su aplicación particular.

¿Cuál sería una constante de tiempo razonable para un filtro de paso bajo para un termistor en una caldera? Planeaba tomar, digamos, 10 mediciones (¿por segundo?), Rechazar los valores atípicos (?) y promediar el resto de los valores para mejorar la resolución. He leído en estos foros que una media móvil también es un tipo de filtro de paso bajo. Si ese es el caso, ¿sería suficiente usar un electrolítico de 10uF y un 0.1uF (¿cerámica?) en paralelo para eliminar cualquier no CC de la señal?
La constante de tiempo puede ser de 0,1 a 1 segundo. La máquina de capuchino comercial para la que diseñé los controles usaba una caldera flash, por lo que usaba termopares y funcionaba mucho más caliente. Creo que hubo una razón regulatoria (de seguridad). Si tiene una entrada que puede funcionar con, digamos, 100 K, puede agregar algo de resistencia en serie y luego un capacitor como 1uF-10uF de cerámica a tierra.
Lo siento, no entiendo muy bien su declaración "Si tiene una entrada que puede funcionar con, digamos, 100K, puede agregar algo de resistencia en serie". ¿Podría explicar más por favor?
Lo que sea que esté conectando el termistor + la resistencia permitirá una resistencia de fuente máxima antes de que el error se vuelva inaceptable. Si ese número es bajo, probablemente no pueda agregar mucha resistencia en serie, por lo que el límite debe ser de gran valor. Un búfer de amplificador operacional permitiría fácilmente 100K o más dependiendo del tipo para que pueda evitar el uso de una tapa electrolítica.
¿Debo colocar el filtro de paso bajo RC antes o después del búfer del amplificador operacional? Además, la resistencia de mi termistor a la temperatura de interés (200F) es de aproximadamente 835 ohmios. Si tuviera que usar una resistencia de 835 ohmios en el divisor, ese valor sería demasiado bajo y causaría errores de autocalentamiento, considerando que la sonda se insertaría en un recipiente sellado lleno de agua. ¿O cualquier autocalentamiento sería intrascendente considerando la masa térmica mucho mayor del agua (aproximadamente 2 litros)?
Antes del búfer. Con un suministro de 5V la disipación será de 7,4mW. La masa térmica no es tan importante, la impedancia térmica sí lo es. Esto podría causar una compensación de unos pocos grados F o más dependiendo de la construcción (consulte la hoja de datos de la sonda o mídala). Puede usar un termistor de mayor resistencia. Intentaría mantener la resistencia en el rango de 5-10 K a la temperatura de funcionamiento, suponiendo un búfer.
Gracias. Encontré un termistor que tiene una resistencia de 80,7 K ohmios a mi temperatura de interés. ¿Puede decirme si sería mejor usar un amplificador de instrumentación en lugar de un amplificador operacional como búfer de ganancia unitaria?
No veo ninguna ventaja en un amplificador de instrumentación en esta aplicación.
¿Podría necesitar, en lugar de un amplificador operacional de ganancia unitaria, un amplificador operacional configurado con suficiente ganancia para llenar la "ventana" del rango total que espero ver? ¿O debería usar un voltaje de referencia en el ADC para el voltaje máximo que producirá el divisor de voltaje?
Los termistores son tan no lineales que (por lo general) no hay mucho que ganar al agregar ... ganancia. La resolución rara vez es su mayor problema con los termistores de todos modos. Simplemente use la referencia ADC para su termistor + resistencia y elija la resistencia en serie de manera óptima.
Y para que quede claro, debería usar un amplificador operacional configurado como un amplificador diferencial de ganancia unitaria, ¿correcto?
Solo un seguidor de voltaje de ganancia unitaria.
¿Sería suficiente algo como un amplificador operacional 741, o debería buscar algunas características específicas en un amplificador operacional?
La entrada y salida de riel a riel (RRIO) sería más fácil de manejar. Probablemente Microchip tenga algunos apropiados.
Ahora estoy usando un filtro RC con una resistencia de 100K y un capacitor de 1uF que da una constante de tiempo de 0.1 segundos, luego un seguidor de voltaje usando un amplificador operacional MCP6001. Estoy obteniendo buenos resultados estables. Gracias por tu ayuda @SpehroPefhany
Necesito alargar los cables del termistor, ¿sería un par trenzado blindado el camino a seguir?
Selección de resistencia divisora ​​de voltaje y OpAmp para detección de temperatura con termistor NTC
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