NTC Widerstandswerte

Werner13 schrieb:
> Kann ich hier einfach die Formel
> für T von Wikipedia unter "Grundlagen"
> http://de.wikipedia.org/wiki/Hei%C3%9Fleiter
> hernehmen, und einen B-Wert von 4050 annehmen?

Ganz so einfach wird es nicht werden. Du wirst zumindest 
Referenzmessungen machen müssen und daraus dann die Materialkonstante 
genau deines NTCs ermitteln.
Warum nimmst du nicht einen DS18B20, einfacher und genauer gehts (ohne 
größeren Aufwand) fast nicht.

Für verschiedenste Messmethoden siehe auch:
Temperatursensor

Fuer maximale Aufloesung muessen die beiden Widerstande gleich sein. Wie 
man das rechnet? Die Steigung deltaU/deltaT muss maximal sein. Also 
Ableiten Null setzen, nach R aufloesen.

Hallo Werner,

hier mal ein Beispiel falls du eine 5V Referenzspannung hast. Da reicht 
dann eine rein passive Schaltung.  Wenn du "nur" eine 2,5V Referenz 
hast, dann benötigt man halt einen Opamp.
Die untere Kurve ist die Ableitung die gibt an wie viel mV/°C du 
bekommst.

Um zu simulieren musst du dir LTspice von www.linear.com herunterladen. 
Das ist kostenlos. Meine Dateien nach C:\Test kopieren. Dann die .asc 
mit LTspice öffnen.

Gruß
Helmut

http://ltspice.linear-tech.com/software/LTspiceIV.exe

> Was genau meinst du denn mit Referenz

Die gemessenen Spannung hängt von Spannung ab an der der Spannungsteiler 
angeschlossen ist. Wenn du die Versorgungsspannung nimmst, dann ist die 
gemessene Spannung eben proportional zur Versorgungsspannung. Du 
solltest dann einen zweiten rein Ohmschen Spannungsteiler machen an dem 
du die Versorgungsspannung misst. Da die ATmega mehrere ADC-Eingänge 
haben ist das kein Problem.

Wenn der Hub zu klein ist, dann muss man halt einen Opamp zur 
Verstärkung spendieren.

Werner13 schrieb:
> @radiofox:
> Super link, danke!
>
> Für meine Anwendung kommen für Rs 75k und für Rp 750k raus. Das schaut
> mit der LTSpice Simulation sehr linear aus und deckt auch einen relativ
> großen Spannungsbereich ab! Danke!

Super.
Ein linearer Zusammenhang ist schon mal die halbe Miete.

Denn. Da würde ich nicht lange fackeln um mir den Widerstandswert des 
NTC auszurechnen. Denn im Grunde interessiert mich der ja nicht. Gesucht 
ist ja der Zusammenhang zwischen ADC Wert und Temperatur. Der ADC Wert 
ist linear zur gemessenen Spannung und die wiederrum ist linear zum 
Widerstandswert, welcher wiederrum linear zur Temperatur ist.

D.h. ich fasse all diese Umrechnungen zu einer einzigen zusammen.
Bei 3 (oder mehr) Temperaturen den ADC Wert messen und damit hab ich 
meinen Zusammenhang ohne mich um irgendwelche Materialparameter kümmern 
zu müssen. Im µC wird dann einfach aus dem ADC Wert direkt die 
Temperatur ermittelt. Da alle Umrechnungen linear sind, reicht es also 
aus, ein

1

   Temperatur = k * ADC_Wert + d

zu postulieren, bei dem einzig k und d unbekannt sind. Anhand der bei 
bestimmten Temperaturen festgestellten ADC_Werte lassen sich diese 
beiden Konstanten aber ermitteln.

(Mehr Messungen zwischen ADC_Wert und Temperatur sind deshalb gut, weil 
man die dann in ein Diagramm eintragen kann [zb. Excel] und nachsehen, 
wie linear die ganze Geschichte in der Praxis wirklich ist. Denn grau, 
lieber Freund, ist alle Theorie. Aus der Kurvenform im Diagramm sieht 
man dann auch sehr schnell, ob man mit einer Geraden wirklich 
durchkommt, oder ob man nicht zb eine Parabel [also eine Gleichung 2. 
Grades] oder vielleicht etwas noch höheres durch die Punkteschar 
durchlegt)

Karl Heinz schrieb:

> Bei 3 (oder mehr) Temperaturen den ADC Wert messen

Es wäre sinnvoll, ca. 37° mit in den Meßbereich hineinzunehmen.
Auf diesen Wert kann man mit Hilfe der eigenen Armbeuge und
einem Fieberthermometer recht genau kalibrieren. Das gleiche
gilt für die 0° gemessen durch Rühren in Eiswasser. Nur mit
den Zwischenwerten wirds schwieriger. Wenn die Linearisierung
gut gelungen ist und die Genauigkeitsanforderungen nicht allzuhoch
sind, kann man ja vielleicht Zwischenwerte auch errechnen.
Gruss
Harald

Harald Wilhelms schrieb:
> Es wäre sinnvoll, ca. 37° mit in den Meßbereich hineinzunehmen.
> Auf diesen Wert kann man mit Hilfe der eigenen Armbeuge und
> einem Fieberthermometer recht genau kalibrieren. Das gleiche
> gilt für die 0° gemessen durch Rühren in Eiswasser.

Ehe ihr so genau kalibrieren wollt, wie genau sind denn die NTCs des TOs

Werner13 schrieb:
> D.h. jedesmal, wenn ich einen neuen Sensor einsetze
> (theoretisch), müsste ich die Konstante neu bestimmen?

Keine Ahnung wie weit die Konstante von Einem zum Anderen abweicht. 
Interessant sind zumindest die Toleranzen:
http://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/index/CMS1644A08A9DC28A99C1256D710038E16D?OpenDocument
Es gibt also 2%tige aber genauso 10 oder gar 20%ige.
Die Frage ist welche NTCs hast du und
Wie genau willst du messen?

ich hatte oben schon auf genauere einfach anzuwendende Sensoren wie 
DS18B20 hingewiesen, aber vom TO kam keinerlei Reaktion.

Werner13 schrieb:
> Ich würde
> damit also nur den Bereich von 1,4V bis 2,5V und somit weniger als 50%
> des nutzbaren Spannungsbereiches ausnutzen.

Was immer noch deutlich genauer ist als die Toleranz des NTCs.

Hallo zusammen,
ihr macht da ja eine ganz schöne Wissenschaft aus dem NTC, der nur für 
0..30°C eingesetzt werden soll...

Ich nehm mir mal den hier her:
http://www.reichelt.de/Heissleiter-Varistoren/NTC-0-2-47K/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3114&ARTICLE=13564&SEARCH=NTC%2047k&SHOW=1&OFFSET=16&;

Der NTC hat bei 25°C 47k (+- seiner Abweichung, aber dazu später mehr).
Die Mitte zwischen dem gewünschten Bereich 0..30°C ist bei 15°C und der 
NTC hat dann 70,2k. Nach diesem Wert wählst du deinen 
Vergleichswiderstand.

GND --- 70k --- [ADC] --- NTC --- VCC

Der ADC bekommt als Vref auch die VCC. Das heißt ich sehe nur das 
Widerstandsteiler-Verhältnis am ADC. Nichts was von der Spannung 
abhängt!
Der maximale Strom über dem NTC ist bei 30°C (39k). Bei 5V wären das 
(Untc * (5V/(70k+39k)) => 45µA über dem NTC, der 1,8V abbekommt. Also 
ganze 80µW am NTC, das ist dann wohl vernachlässigbar....

In erster Näherung bei 10Bit ADC macht eine Temperaturänderung von 10°C 
100ADC-Schritte am ADC aus. Einfach mal Excel-Tabelle mit 
Widerstandsteiler und den "idealen" Werten aus dem Datenblatt rechnen.
Im Programm rechnest du also Temp = 15°C + (ADC_Wert-512)/10
Das ist erst mal eine verdammt gute Näherung, wenn da der NTC und der 
Vergleichswiderstand nicht eine Abweichung hätte.
Die "512" in der Formel korrigierst du passend zu deinem tatsächlichen 
Wert des Vergleichswiderstandes.
Aber in der Regel reicht es schon eine reine Offset-Korrektur zu machen. 
Halte den NTC hübsch eingepackt in ein Wasser/Eiswürfelgemisch und 
bestimme den Offset. Bei einem Bereich von 0..30°C noch 
Linearitätsfehler zu korrigieren ist unnötig.

Der C-Compiler kann doch Fließkomma. Damit kannst du direkt die Formel 
mit "log" auswerten um die Temperatur zu berechnen. Die Formeln stehen 
in meiner Schaltung. Das dauert zwar ein paar Millisekunden aber wenn 
der Prozessor sonst eh nichts zu tun hat stört das nicht. Ansonsten halt 
eine Tabelle im Flash ablegen, wenn es ganz schnell gehen muss.

René B. schrieb:
> Hallo zusammen,
> ihr macht da ja eine ganz schöne Wissenschaft aus dem NTC, der nur für
> 0..30°C eingesetzt werden soll...

Was bitte ist am feststellen von 2 ADC Werten bei gleichzeitigem messen 
der Temperatur mit einem Thermometer eine Wissenschaft?

2 Wertepaare, daraus die beiden Koeffizienten für die Umrechnung 
bestimmt und ab damit ins Programm. Noch einfacher gehts nicht. Das 
einzige was aus Benutzersicht noch einfacher wäre, das wäre wenn er den 
Sensor auf eine bestimmte Temperatur gebracht hat (die er dem Programm 
einstellen kann) und er dann einen Knopf drückt. Das ganze 2 mal und das 
Programm rechnet sich dann selbst die Koeffizienten aus.

Und Bauteiltoleranzen sind mir dann auch völlig schnuppe, weil die 
Umrechnung dann nicht auf irgendwelchen Werten basiert, die am grünen 
Tisch bestimmt wurden sondern real, mit den realen Bauteilen, ermittelt 
wurden.

Karl Heinz schrieb:
> René B. schrieb:
>> Hallo zusammen,
>> ihr macht da ja eine ganz schöne Wissenschaft aus dem NTC, der nur für
>> 0..30°C eingesetzt werden soll...
>
> Was bitte ist am feststellen von 2 ADC Werten bei gleichzeitigem messen
> der Temperatur mit einem Thermometer eine Wissenschaft?
>

Also in der Serienfertigung will man nichts über Temperatur abgleichen, 
weil das viel zu lange dauert bis man sicher ist, dass alles auf 0,1°C 
eingeschwungen ist.

Karl Heinz schrieb:
> Und Bauteiltoleranzen sind mir dann auch völlig schnuppe

Nicht Drift/Alterung. :-)

Das wird mit einem NTC halt eher ein Schätzeisen. Solange einem die 
Grenzen klar sind ist das ja auch kein Problem, nur habe ich den 
Verdacht daß dem TO die Grenzen der Messung und der Unterschied zwischen 
Genauigkeit und Auflösung nicht ganz klar sind, sonst würde er sich 
weniger Gedanken darüber machen daß er nur die Hälfte des Messbereichs 
eines 10 Bit Wandlers nutzen kann.

Helmut S. schrieb:
> Also in der Serienfertigung will man nichts über Temperatur abgleichen

Meinst du wirklich daß der TO für eine Fertigung entwickelt?

Helmut S. schrieb:

> Also in der Serienfertigung will man nichts über Temperatur abgleichen,
> weil das viel zu lange dauert bis man sicher ist, dass alles auf 0,1°C
> eingeschwungen ist.

In der Serienfertigung kann man die Werte ja auch einmalig 
feststellen/errechnen und im Programm eintragen.
Ich denke aber nicht, dass es hier um eine Serie geht

Wenn du einen einfachen Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung

Vcc -> Festwiderstand -> NTC -> GND

verwendest, bekommst du den maximalen Spannungsunterschied zwischen 
deinen beiden Extremwerten bei bekannten Widerstandswerten

 und

 durch den Festwiderstand

> Mit dem besseren Sensor werde ich dann ev. auf eine lineare Kennlinie kommen

Mit einem NTC niemals!

Werner13 schrieb:
> Womit dann?

z.B. mit dem oben vorgeschlagenen DS18B20.

Für was hast du denn einen Mikrocontroller?
Der kann rechnen. Dafür ist der da.

Werner13 schrieb:
> Hmmm... So linear ist das ganze doch nicht, wie du sagtest, Karl Heinz.

Ich?
Du hast doch gesagt, dass das in der Simulation schon schön linear 
aussieht.

Welche Kurvenform hast du denn wirklich?
Dann nimmst du eben anstelle von

1

  Temp = k * ADC_Wert + d

eine quadratische Gleichung

1

  Temp = l * ADC_Wert * ADC_Wert + k * ADC_Wert + d

und benutzt 3 Temperatur/ADC_Wert Pärchen um die Koeffizienten zu 
bestimmen.

Die Genauigkeit bzw. die Linearität wird ja nicht besser oder 
schlechter, wenn du alle Teilberechnungen zu einer einzigen 
zusammenfasst. Lediglich der Rechenaufwand ist geringer, weil du 
Zwischen-Werte, die du eigentlich nicht brauchst erst gar nicht 
ausrechnest.

Eine quadratische Gleichung wäre dann gut, wenn die Ableitung eine 
Gerade wäre. Das ist sie aber nicht wie man in dem unteren Plot sieht. 
Du müsstest also eine Gleichung 3. Grades nehmen.

Ich habe mal T(Spannung) geplottet.
Fürs grobe eine Gerade (ca. 1°C systematischer Rechenfehler), als 
Verbesserung ein Polynom 3. Grades T(Spannung) fitten.


Was spricht gegen die Formel mit dem Logarithmus? Siehe die Formel als 
Kommentar in dem Schaltplan.

Klar geht das auch mit einer Tabelle und linearer Interpolation. Das 
würde man dann machen, wenn es auf Rechenzeit ankommt oder der 
Controller sehr wenig Rechenleistung hat. Ansonsten halt die Formel mit 
dem Logarithmus nehmen.