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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturüberwachung mit NTC


Autor: Christian (Gast)
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Hallo,

ich bastle gerade an einer einfachen Temperaturüberwachung für einen 
Kühlkörper. Das ganze braucht nicht auf das Grad genau zu funktionieren.

Im Anhang habe ich mal meine Schaltungsidee.

Meine Frage ist nun nur, was ich für einen NTC nehme?

Ich habe mir die Dinger bei Reichelt mal angesehen und ins Datenblatt 
geschaut, allerdings werde ich noch nicht ganz schlau daraus.

Ich möchte, dass der OP Schaltet, wenn die Temperatur ca. 60 Grad 
erreicht.

Kann mir dabei jemand behilflich sein. Ich müsste ja eigentlich nur 
wissen, welchen Widerstand der NTC bei 60 Grad hat, aber wie gesagt, ich 
werde aus den Datenblättern nicht schlau.

Wäre klasse, wenn mir jemand mal das Gewirr der ganzen Tabellen in den 
NTC Datenblättern entwirren könnte oder at vielleicht jemand eine andere 
Idee der Temperaturüberwachung?

Grüße
Christian

Autor: Hans Josef (hjm)
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Hallo Christian,

warum nimmst Du nicht einfach einen Klixon (Temperaturschalter). Denn 
kann man sofort anschrauben und funktioniert immer.

Grüße
Hans-Josef

Autor: Christian (Gast)
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Wo bekommt man denn so ein Ding her?

Autor: Hans Josef (hjm)
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Hallo Christian,

such einmal unter Klixon, oder Temperaturschalter.

Z.B. gibts die hier:http://www.solarlink.de/tempschalter.htm

Dann siehste auch wie die aussehen.

Grüße
Hans-Josef

Autor: Christian (Gast)
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Vielen Dank, ich werde mir die Dinger einmal ansehen.

Wäre klasse, wenn vielleicht trotzdem einmal erklären könnte, wie man 
den Widerstandswert eine NTC bei einer bestimmten Temperatur ungefähr 
berechnet.


Vielen Dank.

Grüße

Autor: Hans Josef (hjm)
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Hallo Christian,

die Berechung des Widerstands ist kein Hexenwerk.

Da die NTC's aber leider keine lineare Kennlinie haben nutzt Dir dieses 
Wissen wenig. Da Du zusätzlich noch eine Anpassung vornehmen müßtest.

Entweder geben die Hersteller eine Formel zur Berechung an, oder man muß 
sich diese aus der Kennlinie selbst ableiten.

Welchen NTC hattest Du Dir denn ausgeguckt?

Grüße
Hans-Josef

Autor: hans (Gast)
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Hallo Christian,
hier einige Fühlerwerte als Tabelle.
http://www.fuehlersysteme.de/resistance_characteri...
Gruß Hans

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Christian,

der Hersteller des NTC stellt normalerweiser Tabellen mit den 
Widerstandswerten vs. Temperatur her. Um die Temperatur bei gegebenen 
NTC Widerstand zu berechnen wird die sogenannte "Steinhart-Hart" 
Gleichung verwendet.

R(T) = R(T0) * [ 1 + a(T - T0) ]

where
T0 = reference temperature (deg Celsius)
T = temperature of interest (deg Celsius)
R(T0) = resistance at reference temperature (ohm)
R(T) = resistance at temperature of interest (ohm)
a = temperature coefficient of resistivity (1/deg Celsius)

(Note: a ist vom Hersteller bestimmt)

Fuer Mikrokontrolleranwendungen ist es besser Interpolationstabellen zu 
verwenden.

Hier ein paar Links:

http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/Pr...

http://www.microsemi.com/micnotes/APT0406.pdf
http://www.specsensors.com/ntc-engineering.asp

http://www.betatherm.com/betavalueb.php

Das sollte fuer den Anfang reichen; -)

Gruss,
Gerhard

Autor: Christian (Gast)
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Hallo,

vielen Dank.


Ich habe auch eine Formel gefunden
RT= RN * e^(B*(1/T-1/TN))

Als Beispiel habe ich einmal einen 10kOhm NTC von Reichelt genommen.

Aus dem Datenblatt habe ich hoffentlich richtig B=4791.842K abgelesen.
RN=10kOhm; TN= 293 (25°C); T= 338K (60°C)

Damit wäre RT= 10000*e^(4791.842K*(1/338K-1/293K))= 1133.4Ohm

Ist das soweit richtig? Egal wo man schaut, überall hat jemand eine 
andere Formel.

Mit der Formel
R(T) = R(T0) * [ 1 + a(T - T0) ]
kan ich leider nix anfangen. In dem Datenblatt finde ich keine Angabe zu 
a mit der Einheit (1/deg Celsius).

Ich glaube, das größte Problem liegt auch daran die einzelnen angaben 
aus dem Datenblatt auseinanderzuhalten und zuzuordnen.

Grüße
Christian

Autor: hans (Gast)
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Hallo Christian,

wenn du die Formel verwendest und in Kelvin rechnest:

0 Kelvin sind -273°Celsius  -> 25° = 298K  60° = 333K

Gruß Hans

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Christian,

den Berechnungsbeispielen von Betatherm nach, kommt bei mir das folgende 
raus:

Fuer 60 Grad und B = 4791.842:

R = 10000 / e ^ ( 4791.842 ( 1 /298.15 - 1/333.15)) = 1848.0022 OHM.

Hier ist die Link:

http://www.betatherm.com/betavalueb.php

Gruss,
Gerhard

Autor: Christian (Gast)
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Hallo,

vielen Dank!

In der Tabelle auf 
http://www.fuehlersysteme.de/resistance_characteri...
steht für einen 10KOhm Widerstand bei 25°C bei 60°C einen Widerstand von 
2,49 kOhm.

Meine Berechnungen ergeben 1133.4Ohm. Kann das sein, dass das so weit 
auseinander liegt, auch wenn das sicher verschiedene Hersteller sind.

ICh hätte dann noch eine Frage zu Werten im Datenblatt, einmal ist da 
noch in ellenlangen Tabellen RT/R25 angegeben und TC (%/K). Was bedeuten 
denn diese Angaben.

Irgendwie scheitert es immer wieder daran, dass ich mit bestimmten 
Werten aus dem Datenblatt überhaupt nix anfangen kann.

Vielen Dank!

Grüße Christian

Autor: Christian (Gast)
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Hallo Gerhard,

ich habe auch einen fehler gemacht. Dumm, ich habe 293K und 338K zum 
Rechnen genommen, dabei muss es 298 (25°C) und 333K (60°C) heißen. Wenn 
ich meine Formel nehme und dann mit den richtigen Temperaturen rechne, 
kommt 1845,01 Ohm raus, ist ja nahe an 1848.0022 OHM.

Aber so langssam blicke ich da nicht mehr durch, bei den verschiedenen 
Formeln und damit verschiedenen ERgebnisse.

Vielen Dank für die hinweise, sonst würde ich vermutlich immer noch mit 
den falschen Temperaturen rechnen.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Christian,


freut mich dass der Fehler heraus kam; -)

Ich persoehnlich bevorzuge RTDs oder LM34/LM35 neben einigen digitalen 
Sensoren wie TMP101, TMP04 u.ae. bei denen man meist ohne Linearisierung 
auskommt. Die NTCs haben aber den Vorteil der grossen Auswahl und 
Miniaturisierung. Die Preise sind aber fuer engtolerierte NTCs oft sehr 
hoch.

Ich habe uebrigens mit dem KTY81-110 gute Erfahrungen gemacht. Mit einem 
2.7K Widerstand ist die Ausgangsspannung fast gaenzlich linear. Wenn Dir 
eine Genaugikeit um 2 Grad gut genug ist. Sehe Dir mal die Seiten von 
Sprut an:

http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/thermo...

Uebrigens, ich verwende fuer die Schnelle Uberpruefung eines 
Kuehlkoerpers oft ein billiges Infrarotthermometer.

Zum Abschluss ein weiser Spruch von einem Freund vor langen Zeiten:

"Die Temperatur eines Halbleiters ist in der Regel niedrig genug wenn 
man den Finger auf einem Kuehlkoerper mindestens 10 Sekunden draufhalten 
kann ohne nennenswert weh zu tun".


Gruss,
Gerhard

Autor: Christian (Gast)
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Diese Temperaturüberwachung kann recht grob sein, da sind auch +/- 5 
Grad noch Ok. Ich will die daran hängende Schaltung nicht aufs Grad 
genau ausschalten.

Das mit dem Finger drauf halten ist ne nette Sache, nur dumm, wenn das 
Ding beim ersten Test schon so heiß ist, dass man sich gleich die 
Fingerspitze wegbrennt. ;)

Das mit dem Infrarotthermometer ist eine gute Idee. Ich hatte mich auch 
schon gefragt, wie ich die Temperatur von Bauteilen usw. mal messen 
könnte.

ICh werde es erst einmal mit dem NTC versuchen und dan mal weiter sehen. 
Wenn das nicht hinhaut, werde ich mal die anderen Möglichkeiten 
ausprobieren. Ich werde in den Spannungsteiler auch ein Poti einbauen, 
so dass man das ganze ein wenig abgleichen kann.

Ich habe mal auf die schnelle den LM35 angeschaut. Verstehe ich das 
richtig, dass der 10mV/Grad am Ausgang ausspuckt?


Vielen Dank!

Grüße Christian

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hi Christian,

ein LM35 gibt bei 20 Grad 200mV aus. Ein LM34 gibt bei 20 Grad (68 Grad 
Fahrenheit) 680mV aus. Wenn man Temperaturen unter dem Nullpunkt messen 
will dan muss man den GND pin um mindesten 400mV hochlegen und dann die 
Spannung zwischen GND und OUT messen. Mit dieser Schaltungsweise laesst 
sich dann bis unter -40 Grad messen (Wo ich wohne ist das wichtig; -)  )

Wenn ich einen LM34 an mit einen Microcontroller messen will, dann 
verbinde ich einen Analog Eingang mit dem Ausgang und einen zweiten mit 
dem hochgehobenen GND pin (Dide in Durchgangsrichtung). Mit 2.5V VREF 
kann man bequem den Temperaturbereich von unter -40 bis knapp +100 Grad 
messen. In der Firmware ziehe ich dann die GND Pin Offset einfach ab. 
Das Ganze hat den Vorteil dass man keinen Op-Amp benoetigt.

Das Infrarotthermometer gab es bei uns fuer ca. CDN$45. Ich nehme an die 
gibts bei Euch beim grossen "C".

@"...dass man sich gleich die Fingerspitze wegbrennt...." - Um das zu 
verhindern wenn man nicht sicher ist macht man sich einfach den Finger 
mit Wasser oder Spucke nass und wenn es nicht zischt dann ist alles halb 
so schlimm; -)

Ich werde es auch irgendwann mit dem NTC versuchen. Nur ist es schwierig 
einen weiten Temperaturbereich mit ausreichender Aufloesung wegen der 
exponentialen Kennlinie zu erhalten. Mal sehen...


Gruss,
Gerhard

Autor: Gerhard. (Gast)
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Noch eine Ergaenzung:

Beim LM35: 20 Grad ist 200mV, 21 Grad ist 210mV usw.

Bitte genau das Datenblatt durchlesen da es beim LM34/35 ein paar kleine 
Tuecken gibt. (Schwingen bei langen Leitungen)

Gruesse,
Gerhard

Autor: Christian (Gast)
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Vielen Dank für die aufführliche Erklärung!

Wenn ich mal wieder ein wenig Luft habe, werde ich es mal mit den 
Bausteinen versuchen, klingt wirklich interessant.

Ich habe schon mal geschaut, einfache Infrarotthermometer habich schon 
für 15-30 Euro gesehen. Sindvielleicht nicht die besten, aber ich denke, 
um mal eben die Temperatur eines Bausteins oder so zu ermitteln, wirds 
reichen.

Ich finde die NTCs taugen nicht für eine normale Temperaturmesseung. 
Dafür ist der Rechenaufwand irgendwie zu groß. Die kann man dann zwar 
noch ein wenig linearisieren, aber was für ein Aufwand finde ich. Bei 
mir sollen die ja nur eine bestimmte Temperatur anzeigen +/- ein paar 
Grad. Dafür sind die in Ordnung, aber für eine normale MEssung würde ich 
die nicht verwenden.

Am Mikrocontroler habe ich schon TMP100 von TI getestet über I2C. Ist 
sicher nochmal ne andere Liga wie die LM34/35, aber das funktionier auch 
spitze.
Die LM34/35 werde ich aber auf jeden Fall mal testen. Leider fehlt mit 
im Moment ein wenig die Zeit.


Vielen Dank!
Grüße
Christian

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hi Christian,

die TMP101 verwende ich oft in meiner Arbeit.

der TMP04 ist uebrigen auch sehr interessant weil man da nur das 
Pulsverhaeltnis messen muss. Errechnung der Temperatur ist sehr einfach. 
Optoisolation ist hier sehr einfach.

bei SPI verwende ich den LM71.

den LM75 habe ich frueher verwendet.

Der Dallas DS18B20 ist auch ganz praktisch.

In meiner Wetterstation verwende ich den SHT75 
Temperatur/Feuchtigkeitssensor mit einem I2C aehnlichem Interface.

Das Infrarotthermometer kannst Du hier ansehen:

http://www.weisd.com/store2/TPI368.html

Bin sehr zufrieden damit.

NTC habe ich selber als Temperatursensor zum Anzeigen noch nicht 
verwendet. Ich wuerde das so machen:

Mit EXCEL eine Tabelle von Widerstandstemperaturwerten berechnen und 
eine Interpolationstabelle damit erstellen.

Im Micocontroller interpolierst Du zwischen zwei Tabelleneintraegen. Das 
geht mit einigen wenigen Zeilen an Code.

Seh Dir den Anhang an. In diesem Artikel wird das genau beschrieben.

Mit einer 1. Order Linearization ist eine Linearitaet von 0.05 Grad 
moeglich. Mit einer 2. Order interpolation geht sogar 0.01 Grad. Obwohl 
sich dieser Artikel auf RTDs konzentriert sollte das Prinzip auch auf 
NTCs anwendbar sein. Nur fuerchte ich dass es in gewissen Bereichen 
wegen der exponentialen Kennlinie die Interpolation nicht mehr einfach 
zu handhaben ist. Man muss sich das alles mal durchrechnen. Ist ein 
Projekt fuer den naechsten Winter; -)

Lese Dir das genau durch. Ist dann super einfach zu realisieren. Wenn 
ich mal mehr Zeit habe moechte ich das selber versuchen. Manchmal ist 
ein NTC doch nicht zu verachten.


Gruesse,
Gerhard

Autor: Gerhard. (Gast)
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Christian,

hier ist noch ein ganz interesnnter Artikel:

http://www.phanderson.com/picaxe/picaxe_thermistor.html

Gerhard

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hier noch ein guter Artikel:

http://i.cmpnet.com/chipcenter/circuitcellar/augus...

Gerrhard

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