Temperatursensor Frage (ausführlich gestellt) ;-)

[X-Plod]

Hallo

Ich habe da mal eine Frage bzgl. des Auslesen der Temperatur mit einem µController (speziell ATmega.
Ich will den Sensor (habe den NTC M87 - 5000 Ohm bei 25°C) wie folgt anschließen:

Bild hier  

Rt ist der dabei der Temperatursensor (Heißleiter). Nun muss ich ja am ADC0 den Spannungsunterschied zu Aref messen. Also brauch ich eine Formel, die mir die Spannung Ut in Abhängigkeit von R und Rt angibt.

kurze Legende:

Ur = Spannung am Festwiederstand
Ut = Spannung am Tempsensor
Rt = Widerstand des Tempsensors (Abhängig von der Temperatur, is ja logisch )
R = Festwiderstand

Zum Berechnen von Ut benutz ich folgende Formel, die in einem Spannungsteiler gilt:

Bild hier  

1. Zeile zeigt die geltende Formel
2. Zeile isoliert Ut und setzt Ur = Aref - Ut (Aref = 5V)
3. Zeile erstellt Funktion kurve mit den Parametern R und Rt (Rt ist die Laufvariable)

Nun habe ich im Netz oft gesehen, dass viele für ihr R einen Widerstand mit 4700 Ohm benutzt haben. Den hab ich dann mal eingesetzt und mir den Graphen angeguckt. Der sieht wie folgt aus:

Bild hier  

kurze Legende:
x-Achsenabschnitt zwischen 2 Strichen: 5000 Ohm
y-Achsenabschnitt zwischen 2 Strichen: 1 Volt

Das ist aber kein Linearer Verlauf !! Und mit dem Festwiderstand wollen wir den Verlauf doch linearisieren oder nicht ??
Ich habe dann mal weiter rumprobiert und für einen Festwiderstand von 47000 Ohm folgende Kurve erhalten:

Bild hier  

kurze Legende:
x-Achsenabschnitt zwischen 2 Strichen: 5000 Ohm
y-Achsenabschnitt zwischen 2 Strichen: 1 Volt

Diese Kurve ist halbwegs linear. Also geh ich davon aus, dass ich einen Widerstand von 47000 Ohm benutzen sollte. Doch in anderen Aufbauten aus dem Netz kam nie ein Widerstand in dieser Dimension vor.

Wo liegt also mein Denkfehler? Ich verstehs nicht..... Kann mir jemand helfen?
Danke

mfg

Anhang:
Datenblatt des Sensors: http://www.produktinfo.conrad.com/da...tc_typ_m87.pdf

[Manf]

Nur mal ganz kurz: der 4,7k ist der beste Wert für den KTY10 und ähnliche, das ist kein NTC.
Es gibt seitenlange Abhandlungen zum Thema, wir könne gerne etwas später auf die Details eingehen , aber wie ich sehe hast Du ja schon eine umfangreiche Berechnung angestellt.

Ich hoffe die Empfindlichkeit von NTCs ohne Mess-Verstärker ist für den Zweck ausreichend. Es liegt meistens ein bischen an der Grenze.
Manfred

[Mr. Burns]

Hallo,

hast du mal überlegt, wie groß die Widerstandsänderung deines NTC ist, wenn die Temperatur um z.B. +/- 10°C schwankt? Das Ganze spielt sich in einem relativ kleinen Bereich um die 5000 Ohm ab. In diesem Bereich sind deine beiden Kurven etwa gleich linear, die erste ist aber viel steiler, so daß sich eine viel größere Spannungsänderung ergibt, welche dann natürlich auch leichter zu messen ist.

Markus

[X-Plod]

Hallo

@Manf:
Ich war auf einer Seite, wo jemand für sein Modellflugzeug genau denselben Aufbau hate wie ich! Genau derselbe Tempsensor mit dem 4,7kOhm Widerstand. Ich habe ihn schon angeschrieben, nur noch keine Antwort erhalten. Er hat auch keinen Messverstärker benutzt!

@Mr.Burns:
Ich will Temperaturen von -20°C bis +50°C messen. Bei -20°C ist der Widerstand 37200 Ohm und bei +50°C ist er 2033,5 Ohm. Das ist also schon der Bereich, den meine Kurve bedeckt.

mfg

[X-Plod]

Mal eine andere Frage:

Wie habt ihr den Festwiderstand gewählt und wonach habt ihr euch gerichtet? Ich hab zurzeit leider keine Möglichkeit das irgendwie zu testen, da ich mir erst eine Platine zurecht baue und dann den Chip einsetze.

hmm....was mir gerade einfällt, kann es vielleicht daran liegen, dass der Änderungskoeffizient der Temperatur zum Widerstand nicht linear ist und der noch berücksichtigt werden muss? Weil das geht ja aus meiner Gleichung nicht hervor. Hmm.......ich komm nicht weiter. Steh irgendwie auf der Leitung.

mfg

[Manf]

Um den Gedanken von Mr. Burns noch einmal anzusprechen:
Bei einer ausreichend glatten Funktion hat man die größte Steigung bei der halben Betriebsspannung am Spannungsteiler.
Wenn man also in einem bestimmten Temperaturberich mit bester Auflösung messen möchte, dann wählt man den Widerstand entsprechend dem Widerstand des NTC bei dieser Temperatur aus und nimmt dabei die Nichtlinearität der Anordnung in Randbereichen in Kauf (man kann ja tabellarisch korrgieren).
Wenn Du schon dabei bist, kannst Du ja mal die Empfindlichkeit in der Umgebung von 25° in Abhängigkeit vom Widerstandswert auftragen.
Manfred

Schonmal an einen LM75 oder so gedacht (Gibts auch in SMD) ? Wenn du den mit deinem mega8 abfragst, kannst du auf den restlichen Krams
verzichen und brauchst nicht extra den A/D Wandler bemühen.
Ist bestimmt auch genauer und auf www.mikrocontroller.net sollte es
was an Quellcode dazu geben.

Gruß,
madmaxx

Der graph brauch auch nicht linear sein,,,, denn was dort dargestellt ist, ist die Beziehung zw. Spannung ut und rt, also ut=f(rt).
Viel interressanter ist doch aber die Beziehung ut=f(T) (abhängigkeit der Spannung über Rt von der Temp). Die Kann bei diesem Graphen dennoch linear sein, weil der PTC oder NTC kein lineares verhalten haben muss.
Tipp: klopp mal die Werte von Rt mit den Temp inne Exeltabelle und gib mal dein Rvor als konstante ein. Dann machste nen diagramm welches die Ut=f(T) Zeigt und legst noch ne lineare Trendlinie rein(lin. Regression). Dabei lässt du dir das Bestimtheitsmaß anzeigen. nun probierste mit der Konstante (Dem vorwiederstand R) solange rum, bis Der spannungsverlauf linear ist (korrelationskoeffizient(Bestimmtheitsmaß) beachten)
grüße,
Easyrider