Bei PTC die Temperatur berechnen

[Robo2004]

Hallo,

Ich habe ein PTC(KTY81-120) und ein Widerstand RL=2870Ohm in Reihe zu Ub=5V und Masse Geschaltet. Auswerten möchte ich das Ganze am Analogeingang(10-Bit) eines ATmega8 an PC0(ADC), welcher das Signal in der mitte der beiden Widerstände abgreift. Soviel zu Hardware.

- Im Programm kan Ich den Digitalen Wert ADC (0-1023)
- Widerstandswerte des PTC bei (-50 bis 150°C)kann Ich aus dem Datenblatt entnehmen
- Spannung am PTC kann ich laut Datenblatt des µC mit
Uin = ADC * URef / 1024 ermitteln

Jetz zu meiner Fage wie kann ich nun möglichs genau die Temperatur berechnen?

[Manf]

Ich habe einen Link herausgesucht in die Temperaturmessung mit KTY81 beschrieben ist. Soweit ist ja auch schon alles bekannt. Die Beschaltung mit dem Widerstand dient der Linearisierung. Die Temperatur wird also mit einer linearen Gleichung bestimmt.
Zwei Konstanten A und B müssen also bestimmt werden für T= A + B * U.
Interessant ist, daß die PTCs zwar in ihrer Kennlinienkrümmung sehr genau definiert sind, aber die Genauigkeit bezüglich der Konstanten A und B ist eine Frage des Preises. Vielleicht sollte man billige Typen kaufen, wenn man für höchste Genauigkeit sowieso selbst eichen muß.
Geht die Frage in die Richtung, oder soll nur die Genauigkeit per Datenblattangabe erreicht werden?
Manfred

http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm
http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/KTY81-1SERIES_3.pdf

Zitat: Noch bessere Genauigkeiten lassen sich erreichen, wenn man sich mit einem schmaleren Temperaturbereich begnügt. Mit einem Reihenwiderstand von 2,7kOhm beträgt der Linearitätsfehler im Bereich von -5°C bis +50°C maximal 0,04°.
Dieser Fehler ist unbedeutend, da die Toleranz des KTY81 und die Auflösung des ADC um Größenordnungen schlechter sind.

[Manf]

Für den Fall, daß die Konstanten A und B zur Berechnung der Temperatur aus den Meßwerten bestimmt werden sollen, habe ich mir auch die Lösung angeschaut. Ich habe noch das Buch im Schrank in dem steht wie man das macht, wenn es schnell gehen soll, macht man das per Excel.

Die Bestimmung der Konstanten A und B einer linearen Näherung zu tabellarisch vorliegenden Werten.
- Tabelle eingeben (reinkopieren) für die Widerstandswerte, hier mit zusätzlicher Berechnung der Meßwerte am Spannungsteiler bei z.B. Uref=5V. Das ist die linke Seite, die X-Werte. Die Y-Werte sind gerade die Temperatur.
- Für die Spalten Messwerte und Temperatur, X und Y zeichnet man ein X-Y Diagramm (drag Bereich, Grafik anklicken).
- Im Diagramm aktiviert man die Trendlinie (Typ: Linear). (Option: Gleichung im Diagramm darstellen).
- Werte A und B abschreiben fertig.
Das funktioniert schneller als ich es hier erklären konnte und wenn man es mal braucht freut man sich, wie schnell das geht. Zur Verifikation sollte man im Excel Sheet einen Wert von "Mess" ändern, um die Wirkung auf die Trenlinie zu beobachten.
Manfred

[Robo2004]

Erstmal danke Manfred für deine Tips.
Die Webseite scheint echt spitze zu sein, ich muß sie mir genau anschauen.
Zu der Genauigkeit, ich hatte mir mit dem Datenblatt selbst eine Formel für die Temperatur Berechnung zusammen gebastelt, welche aber sehr ungenaue Ergebnisse lieferte, ich hoffe das ich mit dem Material von dir zu geaueren ergebnissen komme.

Hier die Formel die Ich selbst hergeleitet hatte:

RL: 2870Ohm (Spannungsteiler)
U0: Spannung am PTC bei 0°C
R0: Widerstand "
U20 u. U30: Spannung am PTC bei 20°C und 30°C
R20 u. R30: Widerstand des PTC "
URef: 5V (Betriebsspannung)
dT: Spannungs- Änderung pro Kelvin
Uin: Spannnung am ADC Eingang des µC
TC: Temperatur in °C

U0 = R0 / (RL + R0) * URef
U20 = R20 / (RL + R20) * URef
U30 = R30 / (RL + R30) * URef
dT = (U30 - U20) / 10.0
Uin = (ADC * URef) / 1023 - U0
TC = Uin / dT

mfg
Sascha

[Manf]

Ich wollte schon eine generelle Lösung anbieten, die Bestimmung Geradengleichung aufgrund einer Reihe von Meßwert/Temperaturpunkten (Annäherung durch eine Gerade).
Offen ist nun noch wo kommen die Daten her?
Aus dem Datenblatt?
aus eingener Messung?

Noch eine Frage zum Verständnis: Woher kommt der Widerstandswert 2870Ohm? Er liegt recht nahe an dem vorgeschlagenen Wert zur optimalen Linearisierung. Man kann für jeden gewünschten Meßbereich einen optimalen Wert zur Linearisiuerung bestimmen. Ist der Wert individuell für einen bestimmten Bereich ausgesucht worden? oder aus einer Applikationsschrift übernommen?
Manfred

[Robo2004]

Ich bin mir jetzt nicht sicher wogenau das zu finden ist, aber ich glaub auf der Herstellerseite war eine Beispielschaltung mit diesen Widerstand angegeben.
Da Ich diesen gerade Zuverfügung hatte hab ich den halt genommen.
Der zu messene Bereich sollte -10°C - 50°C mölichst genau sein(Thermometer).
Ist da 2,7K güstiger?
Der Wert 2870Ohm ist natürlich der (Ideale)Kennwert des Widerstand, der Reelle Wert hat jedoch nur eine geringe Abweichung.
Die Werte für R20 und R30 sind natürlich aus dem Datenblatt.
Die Formel ADC = (Uin*1023) / URef ist aus dem Datenblatt vom µC

Ich habe das ganze natülich durch ausprobieren Hergeleitet.
Wenn du eine generelle Lösung für das Problem hast, wäre es nett wenn du diese hier posten könntest.

mfg
Sascha