NTC Eigenerwärmung

[Peter (Gast)]

Guten Abend!

Ich hätte eine kleine Frage betreffend die Eigenerwärmung von NTCs.

Ich habe eine Schaltung zum Temperaturmessen mit Hilfe eines NTCs. 
(ATmega8, Spannungsmessung mit ADC). Kalibrierung hab ich noch keine 
durchgeführt.

Der NTC wurde nun bei Zimmertemperatur temperiert und sofort nach dem 
anlegen der Spannung habe ich die Temperatur gemessen.

Beginnend bei einer Raumtemperatur von ca. 21°C (wie gesagt +-, da noch 
nicht kalibriert) erwärmt sich der NTC in ca. 50s auf 24,5°C.

Laut Simulation mit LTSpice sollten ca. 0,9mA fließen.

Ist dies wirklich die Eigenerwärmung des NTCs oder wodurch kommt diese 
Einlaufzeit zustande?

Vielen Dank für eure Antworten!

[Helmut S. (helmuts)]

1.
Wieviel Verlustleistung bedeuten 0,9mA?

2.
Datenblatt, Temperaturwiderstand Rth 500°C/W?

3.
Ist der NTC auf dem Board und das Board erwärmt sich durch andere 
Bauteile?

[Peter (Gast)]

1) Also die Verlustleistung beträgt im Mittel in diesem 
Temperaturbereich 0.0045W - also 4.5mW

2) Der Wärmeleitwert beträgt lt. Datenblatt 1.5mW/K - der 
Wärmewiderstand also 666.66W/K

Jetzt fließt also ein Wärmestrom von 1.5mW pro K durch den NTC.

Die Umgebungstemperatur beträgt in etwa (also mit Wohnzimmerthermometer 
gemessen 24°C - wobei ich dem nicht ganz glaube)

3) Der NTC ist ca. 6cm vom Board entfernt (muss ihn ja noch 
kalibrieren). Ich schließe mal erwärmung duch das Board aus.

lg

[Helmut S. (helmuts)]

1,5mW/K ergibt 3°C Erhöhung der Temperatur durch Eigenerwärmung, wenn 
die Verlustleistung 4,5mW ist. Passt doch!

[Peter (Gast)]

ah, spitze! Fein. Könntest du mir vielleicht einen verweis auf die 
Formel nennen, mit der du das berechnet hast?

[Jens G. (jensig)]

Hast Du doch selbst angegeben: 666.66K/W (wobei Du W/K angegeben hast, 
womit kein Schuh draus wird).
Einfache Aufgabe aus dem Hut heraus, die jeder selber im Kopf 
durchziehen kann:

666,66K/W = 0,666666....K/mW
Und wenn Du 4,5mW hast, wo kommt die Temperatur dann hin? Da kommst Du 
wunderhübsch bei rund 3K Differenz raus (naja - knapp).

[Dieter M. (Gast)]

Anders formuliert:

Du sagst: 1,5mW / K
oder in Umgangssprache: Du brauchst 1,5mW für eine Erhöhung von 1°C

4,5mW entsprechen also einer Erhöhung von 3°C

ca. 21°C Umgebungstemperatur + 3°C Erhöhung = 24°C
Du hast 24,5°C gemessen. Passt also.

[Peter (Gast)]

Kann man diesen "Offset" als konstant über einen großen Messbereich 
(also 0-100°C) ansehen?

[Helmut S. (helmuts)]

Wenn das immer 4,5mW wären schon, aber leider ändert sich doch die 
Leistung mit der Temperatur. OK, du musst die Leistung aus U*I berechnen 
und dann korrigieren.
Normalerweise versucht man weniger Verlustleistung zu haben. Man braucht 
aber dafür dann einen extra Verstärker oder einen NTC mit höherem 
Widerstand.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Oder, einfacher, man schaltet den NTC immer nur kurz ein, wenn man eine 
Messung benötigt.
Im Normalfall braucht men keine 1000 Messungen der Temperatur pro 
Sekunde.
Kostet einen PFet und einen Prozessorpin.

[Peter (Gast)]

H.joachim Seifert schrieb:
> Kostet einen PFet und einen Prozessorpin.

Das klingt sehr interessant. Bin gerade beim durchstübern der P-Fet 
übersicht hier in der Artikelsammlung.
Wäre jedoch dankbar für Hilfestellung bei der Auswahl.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

IRLML6401 nehme ich sehr oft für solche Fälle.
Auch, um andere periphere Teile ein- und auszuschalten, wenn es auf den 
Leistungsverbrauch ankommt.

[Peter (Gast)]

Nur der Vollständigkeit halber:

Also ich habe soeben die Kalibriermessung im Wasser/Eisbad durchgeführt.
Und ich war erstaunt, die Messung passte quasi perfekt mit der 
Berechnung zusammen.

In diesem Fall beträgt die elektrische Leisung 1,5mW. Entsprechend dem 
thermischem Widerstand nach Datenblatt sollte eine Temperaturdifferenz 
von 1°C herschen.

Ich habe den NTC zuerst ca. 1 Minute im Eisbad temperiert. Die Messwerte 
werden wieder direkt nach dem Einschalten aufgezeichnet.

Ich schließe aus der Messung, dass ich einen Offsetfehler (Kalibrierung) 
von 1°C habe. Weiter sieht man nach 10s erste Schwankungen um 1 Digit 
(entspricht 0,495°C). Da wird dann wieder der Temperatureinfluss durch 
die Eigenerwärmung sichtbar.

H.joachim Seifert schrieb:
> IRLML6401 nehme ich sehr oft für solche Fälle.
> Auch, um andere periphere Teile ein- und auszuschalten, wenn es auf den
> Leistungsverbrauch ankommt.

Danke joachim für deine Empfehlung. Werd voraussichtlich diese Lösung 
verwenden.

[Timm T. (Gast)]

Peter schrieb:
> Entsprechend dem
> thermischem Widerstand nach Datenblatt sollte eine Temperaturdifferenz
> von 1°C herschen.

Der thermische Widerstand sollte aber von so Kleinigkeiten wie dem 
umgebenden Medium, der Länge und Dicke der Anschlussdrähte, dem Kontakt 
zu Oberflächen oder eventueller Einhausung abhängen...