NTC als spannungsteiler linearisieren?

Wie üblich bei kostenpflichtigen Angeboten im Netz sind die das Geld 
nicht wert.
Ein per simplem Widerstand linearisierter NTC ist natürlich nicht 
linear, sondern nur weniger unlinear. Der Restfehler kann berechnet 
werden.


http://en.tdk.eu/blob/531110/download/3/pdf-applicationnotes.pdf

Max D. schrieb:
> Ich bastel grade ein Thermometer und dazu würde ich gerne einen ntc
> nehmen weil die doch recht robust und trotzdem billig sind.

Und was machst du mit dem NTC?
Du wertest ihn irgendwie über einen µC aus oder (Spannungsteiler, C 
laden über den NTC. usw.)?

Wo ist also dein Problem die Linearisierung über Software zu machen?

Max D. schrieb:
> Und der mega hat nen hw multiplizierer, also sind die Multiplikationen
> fast geschenkt ^^

Weil du ja 100000 mal pro Sekunde die Tempweratur messen musst.

Der Thread ist zwar schon alt, aber die Frage immer noch neu.
Zumindest für mich.

Meine Lösung:

https://www.youtube.com/watch?v=beVNphAA0l0

http://www.afug-info.de/download

Natürlich geht Linearisieren auch mit µC, wenn der Temperaturbereich 
nicht allzu groß ist.
Für ein Thermometer sollte das überhaupt kein Problem sein.
Der Restfehler spielt dabei keine Rolle.
Die meisten Thermometer haben keine Nachkommastellen.

Klaus R. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Bei mir funktioniert die Seite ohne Geld.
>
> Bei mir auch.

Ursprungsthread entstand vor 3 Jahren. Möglicherweise war das 
Geschäftsmodell nicht erfolgreich. Daß das Angebot dennoch kostenlos 
bestehen blieb, ist allerdings ein netter Zug vom Seitenbetreiber.

Die beste Linearisierung erhält man, wenn man
entweder
einen fast unendlich grossen Widerstand in Reihe
oder
eine fast unendlich kleinen Widerstand parallel schaltet.     ;-)

Von Ulrich Maassen gibt ein Polynom Makerprogramm.
Schaltflaeche "Testeingabe" aktivieren und im Grafikfeld per Maus 
Messpunkte
setzen.Danach einfach die Schaltflaechen Lin,Log,Parabolic etc 
nacheinander "ausprobieren" um zu sehen welche der dabei entstehende 
Kurve den Messpunkteverlauf am besten wiedergibt.
Die Funktion der Kurve kann man dann unter "Result" ablesen.
Als Beispiel habe ich die x-Achse mit 100 (Grad)Einheiten  und die 
y-Achse mit 1000 (Ohm)Einheiten genommen und willkuerlich NTC-Werte 
gesetzt.Das Polynom 4.Order kommt dem Messpunkteverlauf recht nahe.
Meine Werte sind natuerlich uebertrieben daneben deswegen die relativ 
"komplexe" lange Formel...
Wie dem auch sei:
Probieren und sich freuen wenn es hilft das Problem zu beseitigen oder 
eine Schnute ziehen und sich sagen: wieder so ein Scheiss der nichts 
bringt?

Toxic schrieb:
> Von Ulrich Maassen gibt ein Polynom Makerprogramm.
> Schaltflaeche "Testeingabe" aktivieren und im Grafikfeld per Maus
> Messpunkte

Jede halbwegs brauchbare Tabellenkalkulation kann das.

Ein Polynom ist allerding eher selten die passende Lösung, wenn es über 
die 3. Ordnung hinaus geht. Das äußert sich in unpassendem Verhalten 
zwischen den Stützstellen (bei geringer Stützstellenzahl) und unsinnigem 
Verhalten bei Extrapolation.

Helmut S. schrieb:
> Zum Thema Polynom-Bestimmung gab es hier mal eine größere Diskussion.
>
> Beitrag "PolynomMaker - Funktion für nichtlineare Bauelemente finden"

Den Thread kannte ich gar nicht - es handelt sich aber um das gleiche 
Programm.
Das Programm hatte ich hochgeladen,weil unter ulrich-maassen.de kein 
Download-button mehr fand.Aber das hat sich nun - dank Helmut - 
erledigt.
Hier der Original-Link:
http://www.serialcominstruments.com/math.php

Für meinen NTC gibt es alle 5Kelvin einen Widerstandswert.
Die Punkte habe ich in ein Koordinatensystem gezeichnet
und so für jedes Grad den entsprechenden Spannungswewrt
ermittelt und auf den Bereich von 0 bis 1023 angepasst.
In dem Sketch gibt das dann ganz viele if-Bedingungen,
hier die für +10Grad:

if (analogRead(aussen)>= 475 && analogRead(aussen) <= 482)
   {
    lcd.setCursor(5, 0); // Erste Zeile
    lcd.print("+10 ");
   }

LG
old.

MaWin schrieb:
> Ein per simplem Widerstand linearisierter NTC ist natürlich nicht
> linear, sondern nur weniger unlinear.

Helmut S. schrieb:
> Bei mir funktioniert die Seite ohne Geld. Siehe screenshot.
Das lässt sich auf eine Spannungsquelle mit einem Serienwiderstand
umrechnen.

LG
old.

Aus der W. (Firma: oldeuropesblogs.blogspot.de schrieb:
>In dem Sketch gibt das dann ganz viele if-Bedingungen,

Warum erfindet man immer wieder für ein und die
selbe Sache, immer wieder neue Begriffe? Man könnte
doch einfach Programm sagen und es so lassen.
Bei Händys hießen die Programme irgendwann Apps
und nun heißen sie auf einmal Sketch.

Günter Lenz schrieb:
> Warum

Weil der Begriff "Sketch" eine Bezeichnung für ein
Arduino-Programm ist und Jeder sofort bescheid weiß
wofür das gedacht ist.

Für meinen NTC wirft der Onlinerechner übrigens 49K raus.
Ich hatte ohne groß nachzudenken etwa 58K gewählt.

LG
old.

Toxic schrieb:
> NTC-FakeResult.jpg

p.s.

Gerade erst gesehen ...

Das Bild ist ein schönes Beispiel, warum ein Polynom 4. Ordnung Mist 
ist. Oberhalb von 85 °C kann man die Kurve direkt in die Tonne treten.

Aus der W. schrieb:
> Für meinen NTC gibt es alle 5Kelvin einen Widerstandswert.
> Die Punkte habe ich in ein Koordinatensystem gezeichnet …

Graph anbei.

LG
old.

Toxic schrieb:
> Von Ulrich Maassen gibt ein Polynom Makerprogramm.

Oh klasse!

Leute, hat sich denn in den letzten 3 Jahren seit Erscheinen dieses 
Threads noch nicht die altbekannte Steinhart-Hart-Formel 
herumgesprochen? Die funktioniert bei einer passenden 
Dreipunkt-Kalibrierung über den gesamten Temperaturbereich, der hier zur 
Debatte steht.

Ich glaub, hier ist vor gefühlten 100 Jahren diese ganze Formelei schon 
x-mal gepostet worden.

W.S.

W.S. schrieb:
> Ich glaub, hier ist vor gefühlten 100 Jahren diese ganze Formelei schon
> x-mal gepostet worden.
>
> W.S.

Sorry - wusste ich nicht.
Ich werde von nun an vor jedem Posting erstmal eine Stunde lang googeln 
um mich zu vergewissern,dass nicht schon irgendwer vor 1000 Jahren in 
Hintertupfingen etwas aehnliches gepostet hat.☹️

Toxic schrieb:
> Sorry - wusste ich nicht.

Unwissenheit und Ahnungslosigkeit sind keine positiven 
Qualitätsmerkmale.

W.S.

Aus der W. schrieb:
> Weil der Begriff "Sketch" eine Bezeichnung für ein
> Arduino-Programm ist und Jeder sofort bescheid weiß
> wofür das gedacht ist.

Das Gegenteil ist der Fall: solche szenespezifischen Spezialbegriffe 
dienen der Abgrenzung der Insider vom Rest der Menschheit. Es soll also 
gerade niemand ausserhalb der Arduinofans wissen was gemeint ist.

Georg

Aus der W. schrieb:
> Graph anbei.

Wenn du jetzt auch noch die Wertetabelle postest, könnte man gucken, wie 
sich das ggf. mathematisch beschreiben lässt, so dass die Umsetzung der 
Spannung in eine Temperatur nicht in eine If-Orgie ausartet.

Aus den Werten des NTC würde man sogar direkt die drei Parameter für die 
Steinhart-Hart-Formel (z.B. mit Excel oder LibreOffice) bekommen und 
hätte damit, im Gegensatz zu einem hochgradigen Polynom, eine adäquate 
Beschreibung.

Man kann sich aus bekannten NTC-Kenngrößen eine Tabelle erzeugen lassen 
(oder selber messen).
Die Rechnung wird dann zu einem "Dreizeiler"

Sogar Online-Rechner mit Code-Generator gibt es dafür:
http://www.sebulli.com/ntc/index.php?lang=de&points=32&unit=0.01&resolution=8+Bit&circuit=pulldown&resistor=10000&r25=10000&beta=3999&tmin=-10&tmax=50

Wolfgang schrieb:
> Wenn du jetzt auch noch die Wertetabelle postest

anbei.

Aus der W. schrieb:
> anbei.

Ich hab's befürchtet. ;-(

In dem Format lassen sich die Daten leider nur etwas mühsam in ein 
Tabellenkalkulationsprogramm einlesen, um per Modellierung Parameter zu 
bestimmen. Aber glücklicherweise braucht man bei einem adäquaten Modell 
lange nicht so viele Stützstellen.

Wolfgang schrieb:
> Ich hab's befürchtet.

Macht nichts, funktioniert auch so.

Wolfgang schrieb:
> If-Orgie

Das juckt den Arduino nicht im geringsten.

Ich hatte schon überlegt hier im Forum
diesbezüglich nachzufragen.
Aber aufgrund der Foren-Erfahrungen habe ich mir das verkniffen.
Die If-Orgie ist definitiv der schnellere Weg.

LG
old.

Aus der W. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Ich hab's befürchtet.
>
> Macht nichts, funktioniert auch so.

Über die Genauigkeit soll man sich allerdings keinen Illusionen 
hingeben.
Die Temperaturwerte in deine Tabelle liegen z.T. über 0.5K neben der 
Kurve. Da das offensichtlich statistische Fehler sind, deutet das auf zu 
geringe Auflösung deines Referenztermometers bzw. ungleichmäßiger 
Temperaturangleich während der Kalibriermessung hin.

Bevor man die kritiklos übernimmt, lohnt sich ein bisschen 
Qualitätskontrolle.

Aus der W. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> If-Orgie
>
> Das juckt den Arduino nicht im geringsten.
>
> Ich hatte schon überlegt hier im Forum
> diesbezüglich nachzufragen.
> Aber aufgrund der Foren-Erfahrungen habe ich mir das verkniffen.
> Die If-Orgie ist definitiv der schnellere Weg.

Bei einem Dutzend vielleicht noch. Aber danach ist eine Tabelle deutlich 
einfacher, wartbarer, lesbarer, wiederverwendbarer.

Wolfgang schrieb:
> deutet das auf zu
> geringe Auflösung deines Referenztermometers bzw. ungleichmäßiger
> Temperaturangleich während der Kalibriermessung hin.

Noch schlimmer, ich habe gar keines verwendet, sondern die
Werte aus dem Datenblatt vom Hersteller genommen.
Auch die Spannung habe ich nicht gemessen. Das habe
ich LTspice überlassen.

LG
old.

Michael B. schrieb:
> Für jemanden der 1 GradC genau messen will offenbar ausreichend.

Für 1°C Genauigkeit ist der Aufwand völlig überzogen. Quick & Dirty ;-)

Mit einer derart hoch aufgelösten Tabelle kommt man bei ordendlichen 
Werten locker auf 1/10K

A. S. schrieb:
> Bei einem Dutzend vielleicht noch. Aber danach ist eine Tabelle deutlich
> einfacher, wartbarer, lesbarer, wiederverwendbarer.

Da kann ich nichts zu sagen weil ich es nur so machen kann,
wie ich es eben kann.

LG
old.

Dergute W. schrieb:
> Mich taet' noch interessieren, wie's zu der im
> Temperatur/Spannungs-Diagramm gezeigten Schaltung mit insgesamt 4
> weiteren Widerstaenden um den NTC rum kam

Schaltplan anbei.

LG
old.

Aus der W. schrieb:
> Kennlinie_Temperatur.png

Dergute W. schrieb:
> Mich taet' noch interessieren, wie's zu der im
> Temperatur/Spannungs-Diagramm gezeigten Schaltung mit insgesamt 4
> weiteren Widerstaenden um den NTC rum kam - ist da irgendwie Ueberlegung
> dahinter oder hat's irgendwann mal einfach funktioniert und das war dann
> halt grad die aktuelle Beschaltung?

Ziel der Beschaltung ist, eine möglichst lineare Abhängigkeit zwischen 
Spannung und Temperatur zu bekommen.

Also gibt man halbwegs vernünftige Werte für die 4 Widerstände vor, 
bastelt dann in einer Tabellenkalkulation eine Tabelle mit dem 
Zusammenhang Temperatur-Messspannung, rechnet dort eine Gerade durch und 
summiert die Abweichung zwischen Gerade und Datentabelle als Fehlermaß 
auf.
Dann lässt man die Tabellenkalkulation per Optimierung die Widerstände 
suchen (z.B. Solver Add-in in Excel oder LibreOffice).
.... et Voilá, schon hat man die Beschaltung.

Wolfgang schrieb:
> Ziel der Beschaltung ist, eine möglichst lineare Abhängigkeit zwischen
> Spannung und Temperatur zu bekommen.

Das war mir total egal da die Spannungswerte an zwei NTCs
verglichen werden.

Diese Widerstände dienen im Wesentlichen dazu die
Luftfeuchtigkeit außen korrekt hereinzurechnen.

In diesem Frühjahr habe ich mir ein Display eingebaut.
Die Temperaturanzeige habe ich mit der "If-Orgie" realisiert.

Aus der W. schrieb:
> Für meinen NTC wirft der Onlinerechner übrigens 49K raus.
> Ich hatte ohne groß nachzudenken etwa 58K gewählt.

Mit dem Wissen aus diesem Thread könnte ich den
Quellwiderstand für die NTCs umrechnen und linear
mappen. Vielleicht mache ich das mal wenn ich Lust und
Zeit dazu habe und mich das keine Anzeigegenauigkeit kostet.

Zur Displayanzeige im Bild:
1.Zeile:
Außentrmperatur +7Grad Celsius, Außenfeuchte 58%
2.Zeile:
Errechnete Lüftungsdauer zwischen +2 und +12Grad 21Minuten,
Smilie bedeutet Wäschetrockner darf benutzt werden,
bis +18Grad Außentemperatur dürfte man Außen-Luft in den
Keller lassen.
Für Dauerbetrieb des Lüfters ist es "zu kalt"


LG
old.

Aus der W. schrieb:
> Da kann ich nichts zu sagen weil ich es nur so machen kann,
> wie ich es eben kann.

erlaubst Du ein Beispiel?

1

int DigToTemp(int dig)

2

{

3

struct {int C; int dig;} Ntc[]=

4

{

5

   {43, 200},

6

   {42, 208},

7

   {41, 219},

8

   {40, 235},

9

...

10

   {-23, 1011}

11

   {-24, 1023}

12

13

};

14

int i;

15

16

   for(i=0; i<countof(Ntc); i++) /* countof(x) --> sizeof(x)/sizeof(x[0]) */

17

   {

18

      if(dig <= Ntc[i].dig) {return Ntc[i].C;}

19

   }

20

   /* was immer auch im Fehlerfall, wenn dig > 1023 oder so */

21

   return -273;

22

}

A. S. schrieb:
> {41, 219},
>    {40, 235},

Was würde er denn bei 227 anzeigen?
Ich verstehe auch den Zusammenhang Deiner Zahlen mit der
Tabelle nicht. 200cV entspricht +37Grad.

LG
old.

Aus der W. schrieb:
> Was würde er denn bei 227 anzeigen?

Bei 227 ist dig zum ersten mal bei dem Eintrag {40, 235} kleiner oder 
gleich /Ntc[i].dig/
Es wird also 40 aus der Funktion raus kommen.

Wolfgang schrieb:
> Bei

Also muss ich, genau wie bei der "IF-Orgie", die Zwischenwerte
aus der Tabelle ermitteln und eintragen?



Aus der W. schrieb:
> if (analogRead(aussen)>= 475 && analogRead(aussen) <= 482)
>    {
>     lcd.setCursor(5, 0); // Erste Zeile
>     lcd.print("+10 ");
>    }

Der Tabellenwert für +10Grad ist 479cV.

LG
old.

Aus der W. schrieb:
> Also muss ich, genau wie bei der "IF-Orgie", die Zwischenwerte
> aus der Tabelle ermitteln und eintragen?

Welche Zwischenwerte?
In dem Array müssen die Umschaltpunkt drinstehen, also jeweils der 
höchste ADC-Wert, der zu dem Temperaturwert gehört.

Aus der W. schrieb:
> Also muss ich, genau wie bei der "IF-Orgie", die Zwischenwerte
> aus der Tabelle ermitteln und eintragen?

Naja, der Vorteil wäre, dass die Zahlen in einer Tabelle untereinander 
stehen, und nicht über 70 ifs verteilt sind.

Ich habe jetzt Fantasiezahlen verwendet, da am Handy getippt.

und ja, man könnte auch die Spalte mit den Temperaturen weglassen, wenn 
man wirklich einen Eintrag für jede Temperatur hat. Ist mit 2 Spalten 
(hoffentlich) verständlicher und besser zu kontrollieren.

Und wenn man interpoliert, würde es u.U. ein wenig komplexer (weil man 
dann ggf. 2 Stützpunkte braucht, den davor und den danach.)

A. S. schrieb:
> Und wenn man interpoliert

Wenn man eine Wertetabelle hat ist Interpolation eigentlich 
selbstverständlich, sonst verschenkt man den grössten Teil der 
vorhandenen Information. Kost ja fast garnix.

Georg

A. S. schrieb:
> Naja, der Vorteil wäre

Ich habe Dir mal meine aktuelle .ino Datei angehangen.
Für mich ist das übersichtlich und ich verstehe jeden
Schritt darin.

A. S. schrieb:
> int DigToTemp(int dig)

So Etwas kenne ich schon gar nicht.

A. S. schrieb:
> struct {int C; int dig;} Ntc[]=

warum deklarierst Du C und dig nicht vor dem void Setup?

Bevor ich mich mit for, struct und return befassen muss,
finde ich es interessant, die Analogschaltung mal auf
linearisiert umzurechnen und zu sehen wie linear die
Kennlinie wird. Bei der Feuchte habe ich ja erfolgreich gemappt
und das sind nur wenige Schritte, siehe Zeilen 60 bis 68.

Edit: Och nee, in der Codeansicht fehlen ja noch immer
die Zeilennummern.

LG
old.

Aus der W. schrieb:
> warum deklarierst Du C und dig nicht vor dem void Setup?

Weil das alles nur in DigToTemp() gebraucht wird.

Also das Resultat der Linearisierung ist leider nicht so genau
wie erhofft. Siehe Anhang.

Ich lasse das wie es ist, mit den Einzelwerten.
Vorerst noch mit if.
Bei der struct-Sache blicke ich noch nicht richtig durch.

LG
old.