¿Cómo medir la temperatura usando un termistor NTC?

Los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo) cambian su resistencia efectiva sobre la temperatura. La ecuación más común utilizada para modelar este cambio es la ecuación de Steinhart-Hart . Utiliza tres coeficientes para caracterizar el material NTC con gran precisión.

La ecuación de Steinhart-Hart es un modelo de la resistencia de un semiconductor a diferentes temperaturas. la ecuacion es:

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

donde:

• $T$es la temperatura (en kelvins)
• $R$es la resistencia en$T$(en ohmios)
• $A$,$B$, y$C$son los coeficientes de Steinhart-Hart que varían según el tipo y modelo de termistor y el rango de temperatura de interés. (La forma más general de la ecuación aplicada contiene un$(\ln(R))^2$término, pero con frecuencia esto se pasa por alto porque normalmente es mucho más pequeño que los otros coeficientes y, por lo tanto, no se muestra arriba).

— Ecuación de Steinhart-Hart - Wikipedia, la enciclopedia libre

Muchos fabricantes brindan notas de aplicación (por ejemplo , aquí ) que detallan cómo calibrar un NTC dado si desea una precisión mejor que la tolerancia de fabricación citada.

El coeficiente B provisto se puede usar en una ecuación de Steinhart-Hart simplificada como se describe en el artículo de Wikipedia Thermistor en "Ecuación de parámetro B" .

Úselo como una pata (digamos la pata "superior") en un circuito divisor de voltaje con la otra pata siendo una resistencia conocida. Mida el voltaje en el punto medio del divisor (por ejemplo, con un convertidor de analógico a digital). Inferir la resistencia del termistor del voltaje medido como:

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

Usa la ecuación:

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

en tu caso,$R_0 = 10000$,$B = 4050$, y$T_0 = (273 + 25) = 298$. Ingrese esos números, más la resistencia medida del termistor en la ecuación y aparece una temperatura en Kelvin.

Lee este artículo de wikipedia para más detalles.

Los NTC no son lineales y verá fórmulas bastante desagradables que expresan la relación temperatura-resistencia.
Agregando un par de resistencias ordinarias, puede linealizar su comportamiento para que esta relación se aproxime mediante una ecuación lineal simple de la forma$y=ax+b$. El siguiente ejemplo es de esta nota de Epcos .

La curva es virtualmente recta de 0°C a 60°C, lo cual es suficiente para muchas aplicaciones.

En esta respuesta , muestro cómo, en algunos casos, puede obtener una curva lineal casi perfecta (15 ppm) en un dominio limitado con solo una resistencia en serie.

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Si no tiene el dinero para una resistencia, tendrá que usar la ecuación de Steinhart-Hart a la que se refieren Nick y Vicatcu, o usar una tabla de búsqueda e interpolación. Ambos tienen la desventaja de que necesitan más memoria: Steinhart-Hart contiene un logaritmo, para lo cual necesitará una biblioteca de coma flotante (supongo que su microcontrolador no tiene una ALU de coma flotante). La tabla de búsqueda también necesita algo de memoria y es posible que no le brinde una mejor precisión que la función linealizada si tiene que interpolar eso.

Un NTC tiene una respuesta no lineal a la temperatura.

Puede calcular la resistencia de un termistor midiendo el voltaje a través de él en un circuito divisor de potencial. Entonces, puedes obtener una resistencia.$R$de esto usando la ley de Ohm.

Por ejemplo, supongamos que tiene un suministro de 5 V, use una resistencia de 1 k en serie con el NTC y si mide 0,5 V, simplemente divida 1 k entre 0,5 V y obtenga 10 k ohmios como resistencia.

También necesitas,$T_0$y$R_o$, una temperatura 'fija' en kelvins ya esa temperatura, su resistencia. Por lo general, se administra a temperatura ambiente.

Luego, dados estos detalles, póngalos en esta ecuación para obtener T, la temperatura.

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

Hay varias formas (tanto en términos de circuitos analógicos como en términos de computación de software) de usar termistores para medir la temperatura.

La respuesta corta, es más o menos la siguiente:

• Use el termistor y una resistencia de referencia para hacer un divisor de voltaje.
• Tome la mitad del divisor de voltaje e introdúzcalo en un convertidor de analógico a digital.
• Mida el voltaje ADC en el software.
• Usando su conocimiento de la resistencia de referencia y la curva R vs. T del termistor, convierta los conteos de ADC a temperatura.

Hay una serie de sutilezas aquí, por lo que para leer más, puede consultar este artículo mío sobre el acondicionamiento de la señal del termistor . ¡Espero que esto ayude!