Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsteiler Widerstand berechnen (100k NTC an ADC)


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von Rene K. (xdraconix)


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Ich habe einen MCP3008 10bit ADC, welchen ich mit VRref von 3.3V 
betreiben möchte.

An diesem ADC möchte ich WINSINN HT-NTC100K Thermistoren betreiben. Der 
Temperaturbereich, welcher mich ausschlaggebend interessiert liegt 
zwischen 15°C und 50°C.

Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen? 
Hat da jemand eine Idee für mich? Einen Denkanstoß?

Liebe Grüße
René

von MaWin (Gast)


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Rene K. schrieb:
> Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen

(Rntc(15)+Rntc(50))/2

Man kann aber noch linearisierung durch einen Parallelwiderstanf 
versuchen

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.32

Beitrag "Re: Linearisierung NTC und Anpasssung"

Da Linerarisierung aber die Auflösung immer reduziert ist sie nei uC 
Auswertung nicht sinnvoll, der uC kann das per Formel besser.

von m.n. (Gast)


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Rene K. schrieb:
> Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen?

Der 2. Widerstand sollte so groß sein, wie der NTC-Wert im zu messenden 
Temperaturbereich. Ein 100 kOhm 0,1% - 1% wäre mein Favorit.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Wenn du den Spannungsteiler an der Referenzspannungs des ADC betreiben
möchtest, ist der optimale Vorwiderstand (also derjenige, mit dem der
Messbereich des ADC am besten ausgenutzt wird) das geometrische Mittel
der beiden Endwerte des NTC, also

MaWin schrieb:
> (Rntc(15)+Rntc(50))/2

Das ist das arithmetische Mittel und kann näherungsweise verwendet
werden, wenn Rntc(15) und Rntc(50) dicht beisammen liegen. Da aber heute
fast jeder Taschenrechner über eine Wurzelfunktion verfügt, kann man
auch gleich richtig rechnen :)

von MaWin (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> kann näherungsweise verwendet
> werden

Nein.

Die Frage ist  was du erreichen willst.

Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg

(z.B. ADC Messbereich 0-5V, NTC Spannung 1-4V( oder maximale Auflösung 
(grösste Spannungsdifferenz pro GradC) am schlechten Ende, also bei 
hoher Temperatur.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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MaWin schrieb:
> Die Frage ist  was du erreichen willst.
>
> Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg

Ok, wenn man das als Optimierungskriterium nimmt, hast du recht.

Ich bin von einem anderen Kriterium ausgegangen:

Yalu X. schrieb:
> der optimale Vorwiderstand (also derjenige, mit dem der
> Messbereich des ADC am besten ausgenutzt wird)

von Hannes (Gast)


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(Bild www.thomatronik.de entnommen)

Der NTC des TO dürfte ein B von 3950 haben - anschauliche Daten siehe 
Anlage.

Bei hohen Temperaturen sinkt die Auflösung (Kurve flacht ab). Daher 
würde ich den Vorwiderstand des Spannungsteilers eher niederohmig 
auslegen.

Die Frage ist, ob die Selbsterwärmung des NTC dann nicht schon stört. 
Ohne Datenblatt und Wissen um die exakte Anwendung (in welchem Medium 
soll gemessen werden?) kann man diese Frage aber nicht beantworten.

Der TO sollte sich auf jeden Fall für ADC und Teiler auf die gleiche 
Referenz beziehen (ratiometrische Messung).

Hannes

von m.n. (Gast)


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Hannes schrieb:
> Der TO sollte sich auf jeden Fall für ADC und Teiler auf die gleiche
> Referenz beziehen (ratiometrische Messung).

Ich denke, das hat der TO sowieso schon im Sinn. Ansonsten bliebe die 
Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung. Vermutlich sorgt der 
NTC selbst für den größten Fehler, weshalb die äußere Beschaltung keinen 
dominierenden Einfluß auf das Ergebnis haben sollte.

von Noname (Gast)


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Mit der Annahme, dass bei 32.5°C die Messung am genauesten sein soll, 
müsste der Vorwiderstand dann bei 70k bis 73k liegen (Widestand des NTCs 
aus der oben angegebenen Tabelle zwischen 32°C und 33°C). Die maximale 
Leistung am NTC ist dann ca. 38uW. Die Selbsterwärmung ist da 
vernachlässigbar. Die Quellimpedanz für den ADC ist 36k. Dies ist hier 
eher das Problem. Der Leckstrom des ADC-Eingangs kommt da schon deutlich 
zum tragen. Ein 10k NTC wäre besser geeignet. Wie schon geschrieben muss 
der Spannungsteiler aus der ADC-Referenzspannung gespeist werden 
(ratiometrische Messung) und der Vorwiderstand sollte ein 0.1%er sein. 
Der Einfluss durch das sampling kann durch einen Kondensator mit 
geringem Leckstrom parallel zum ADC-Eingang und mit niedriger 
Samplingfrequenz verringert werden.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/188296/5608e4b12153bb12af2808fbedc5a55b/pdf-applicationnotes.pdf
die gute alte Appnote, ursprünglich von Siemens
Seite 3 "Linearizing the R/T characteristic"

von Wolfgang (Gast)


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MaWin schrieb:
> Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg

Was hätte man davon?

Der Wandlerbereich des ADC würde, wenn man von irgendwelche 
Offsetverschiebereien einmal absieht, sicher besser genutzt, wenn bei 
maximalem Widerstand des NTC am ADC-Eingang ein Wert von knapp V_Ref 
anliegt. Was soll ein Abstand zur oberen Messbereichsgrenze für einen 
Vorteil bringen?

von Rene K. (xdraconix)


Angehängte Dateien:

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Ich habe mir gerade mal das Datenblatt heruntergeladen. Dort steht, wenn 
man dem glauben schenken darf.

15°C = 157,6KOhm
50°C = 35,9KOhm

Da komme ich auf einen Wert von ca. 75KOhm - kann das richtig sein?

Daraus würde ich folgende Schaltung ableiten (siehe Bild).

Hannes schrieb:
> Der NTC des TO dürfte ein B von 3950 haben - anschauliche Daten siehe
> Anlage.

Richtig, habe ich auch so erforscht. Genauere Daten habe ich leider 
nicht.

Hannes schrieb:
> (in welchem Medium
> soll gemessen werden?)

Es soll in Wasser gemessen werden.

m.n. schrieb:
> Ansonsten bliebe die
> Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung.

Ich hätte ihn gerne auf ca. 1°C genau. Nachkommastellen sind zu 
vernachlässigen.

Noname schrieb:
> Der Einfluss durch das sampling kann durch einen Kondensator mit
> geringem Leckstrom parallel zum ADC-Eingang und mit niedriger
> Samplingfrequenz verringert werden.

Sehr gute Idee. Lasse ich mit einfließen.

: Bearbeitet durch User
von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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Rene K. schrieb:
> Ich habe mir gerade mal das Datenblatt heruntergeladen. Dort steht, wenn
> man dem glauben schenken darf.
>
> 15°C = 157,6KOhm
> 50°C = 35,9KOhm
>
> Da komme ich auf einen Wert von ca. 75KOhm - kann das richtig sein?

Nach MaWin 96,8 kOhm, nach Yalu 75,2 kOhm.
Ich würde einen 75 kOhm nehmen.

> Daraus würde ich folgende Schaltung ableiten (siehe Bild).

Pin3 (IN-) noch auf Pin 4 (Vss) legen.

> m.n. schrieb:
>> Ansonsten bliebe die
>> Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung.
>
> Ich hätte ihn gerne auf ca. 1°C genau. Nachkommastellen sind zu
> vernachlässigen.

Dafür ist alles bislang besprochene egal. Kannst dafür auch nur die 
oberen 8 Bit nehmen.

: Bearbeitet durch User

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