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NTC

http://sites.prenninger.com/elektronik/ntc-ptc/ntc

http://www.linksammlung.info/

http://www.schaltungen.at/

                                                                                             Wels, am 2021-11-22

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015_b_PrennIng-a_elektronik-ntc.ptc-ntc (100 Seiten)_1a.pdf


                            EXP ODER e ^                                                                                                                               
Rt = R25 * exp ( B * (1/T1 - 1/T2 )
Rt = R25 * e ^  ( B * (1/T1 - 1/T2 )
Rt =10000*EXP(4000*(1/(273,15+0) - 1/(273,15+25)))                                                           = 34140,6   Ohm bei 0 °C
Rt =10000*2,718281828459^(4000*(1/273,15 - 1/298,15))                                                     = 34140,6    Ohm bei 0 °C


Rt = R25 * exp ( B * (T2-T1) / (T2*T1) )
Rt = R25 * e ^  ( B * (T2-T1) / (T2*T1) )
Rt =10000*EXP(4000*((273,15+25) - (273,15+0)) / ((273,15+25) * (273,15+0)))                       = 34140,6   Ohm bei 0 °C
Rt =10000*2,718281828459^(4000*((273,15+25) - (273,15+0)) / ((273,15+25) * (273,15+0)))    = 34140,6   Ohm bei 0 °C

R1 = Rt = R0=  gesucht
R2 = R25 = 10k = 10000 Ohm  (NTC Nennwiderstand bei 25 °C)
T1=    0 °C = 273,15K   ist die aktuelle zu messende Temperatur in Kelvin Grad.
T2 = 25 °C = 298,15K   ist die NTC Referenztemperatur bei 25 °C aber in Kelvin






T1, T2:    Absolute temperature (K)   (T1 = 273,15K + T1 in °C)
R1, R2  Zero power resistance (Ω) at T1, T2
B25/85      B value (K)









α : Resistance / temperature coefficient
T : Given absolute temperature (K)
R : Zero power resistance (Ω) at given temperature T (K)
B : B value (K)






Steinhart-Hart-Gleichung
1/T= A0 + A1*ln(R) + A2*ln(R)2 + A3*ln(R)3
1/T= A + B*ln(R) + C*ln(R)2 + D*ln(R)3
T =1/(0,001215004541946+0,00020533494946*ln(10000)+0,00000319176316497180*(ln(10000))^2)+-0,000000029375201025*(ln(10000))^3-273,15  = 22,973 °C




Mit den wie folgt gekennzeichneten Begriffen:
∗ R ist Widerstand gemessen in Ohm
∗ B0, B1, B2 und B3 sind Thermistor-Materialkonstanten
∗ P ist die Leistung in Watt
∗ DC ist die Verlustkonstante des Thermisors mit der Einheit Watt/Grad K
∗ H ist die Wärmekapazität des NTC in Joule/Grad K
∗ T ist die Temperatur in Kelvin
∗ Ta ist die Umgebungstemperatur in Kelvin
∗ dt ist die Differenz der Zeit
∗ dT ist die Temperaturdifferenz




Thermometer calculator App am Handy
Steinhart-Hart Equation
Ln(R)=B0+B1/T+B2/T^2+B3/T^3
B0 = -4,344
B1 = 4,42985E+03
B2 = -9,5379E+04
B3 = -8,19709E+06
Widerstand 1,0E+04
Temperatur = -23,02 °C



NTC Paramter für K164/220
+ B0=-11.5308432841836
+ B1=3799.92010884369
+ B2=-145739.497346467
+ B3=16270237.2871899
+ R25=220


B0, B1,B2 and B3 are thermistor material constants
R@ 25 C = 100 ohms

B0 = -8.0666
B1 = 4094.2
B2 = 75976
B3 = 540240

Ta = 25 °C (298.15 K)
Tmax = 200 °C (473.15 K)
D.C.=0.030 W/K
H= 1.5 J/K

https://www.cdiweb.com/datasheets/ge_thermometrics/smtapp.pdf








********************************************************I*
ARDUINO Library List - All Libraries
https://www.arduinolibraries.info/
https://www.arduinolibraries.info/libraries



Calibrate Steinhart-Hart Coefficients for Thermistors
https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs/applicationnotes/LDC%20Note%204%20NTC%20Calculator.pdf


Steinhart & Hart Equation for 10k Thermistors
https://www.skyeinstruments.com/wp-content/uploads/Steinhart-Hart-Eqn-for-10k-Thermistors.pdf


Steinhart-Hart-Gleichung
https://de.wikipedia.org/wiki/Steinhart-Hart-Gleichung


Thermistor ConstantConversions - Beta to Steinhart-Hart
https://www.newport.com/medias/sys_master/images/images/hdb/hac/8797291479070/TN-STEIN-1-Thermistor-Constant-Conversions-Beta-to-Steinhart-Hart.pdf


Thermistor Calibration and the Steinhart-Hart Equation
https://www.newport.com/medias/sys_master/images/images/h67/hc1/8797049487390/AN04-Thermistor-Calibration-and-Steinhart-Hart.pdf


NTC Thermistors Steinhart and Hart Equation - Online Rechner
https://www.ametherm.com/thermistor/ntc-thermistors-steinhart-and-hart-equation


TDK - NTC Thermistors General technical information
https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/531116/19643b7ea798d7c4670141a88cd993f9/pdf-general-technical-information.pdf


NTC Thermistor theory
http://static6.arrow.com/aropdfconversion/af5a4066eb3ff3339c585daa5dbc817912b34459/50k6a.pdf

Make an Arduino Temperature Sensor (Thermistor Tutorial)

Circuit Basics
https://www.circuitbasics.com/arduino-thermistor-temperature-sensor-tutorial/
https://www.circuitbasics.com/how-to-set-up-the-dht11-humidity-sensor-on-an-arduino/







********************************************************I*

Tutorial:
Better Thermistor Measurement on Arduino via Series Resistors & Aref


Quelle:
http://www.electro-tech-online.com/tools/ThermPlotV2.php
http://www.electro-tech-online.com/tools/thermistor-resistance-calculator.php

https://thecavepearlproject.org/2016/06/09/better-thermistor-readings-with-an-arduino-series-resistors-aref/
https://thecavepearlproject.org/2017/02/27/enhancing-arduinos-adc-resolution-by-dithering-oversampling/
https://thecavepearlproject.org/2017/04/26/calibrating-oversampled-thermistors-with-an-arduino/






Als Temperatursensor wird ein NTC (Vishay 2381 640 63222) eingesetzt.
Bei der Temperatur von 25°C hat er einen Widerstand von 2,2 kOhm.
Bei einem NTC (Heißleiter) sinkt der Widerstand mit steigender Temperatur.
Die Widerstandswerte bei anderen Temperaturen kann man empirisch ermitteln.
Ist ein Datenblatt vorhanden, kann der Widerstandswert bei gewünschter Temperatur ausgerechnet werden.
Für diesen NTC sieht die Berechnungsformel wie folgt aus:



Die Variablen A, B, C und D sind Werte, die aus dem Datenblatt entnommen werden können.
Rref ist Widerstand bei 25°C und beträgt 2,2 kOhm.
T ist die Temperatur in Kelvin.
Bei einer Temperatur von 35 °C (Zieltemperatur der Testschaltung) beträgt der Widerstand des Heißleiters 1437 Ohm.




Geben Sie die Gleichungen wie OBEN gezeigt in eine Excel-Tabelle ein.
Temperaturmesswerte werden in die Zellen C3-C5 eingegeben;
Widerstandswerte sind in die Zellen F3-F5 eingegeben.
Die Ergebnisse werden in den Zellen F9-F11 angezeigt


300_c_fritz-x_NTC Thermistor Berechnung der Variablen A, B, C & B25 nach Steinhart-Hart_1a.xls

Meßtechnische Bestimmung von B:

Durch Messen der Widerstandswerte RR und RT [Ω] bei
zwei verschiedenen Temperaturen TR und T [K]:


Formel 1.66
Der zweite Ausdruck in (Formel 1.66) ergibt sich, indem beim Umstellen  Zähler und Nenner mit -1 multipliziert werden.
So kommt man bei Temperaturerhöhung (T > TR) auf durchgehend positive Zahlenwerte.

Typische B-Angaben betreffen die übliche Bezugstemperatur TR = 298,15 K (+ 25 °C) und verschiedene industrieübliche Meßtemperaturen T

Tabelle 1.19 Typische B-Angaben.
http://www.controllersandpcs.de/lehrarchiv/pdfs/elektronik/pass01_03x.pdf




Die Datenpaare (R1,T1), (R2,T2) und (R3,T3) sollten bei unterschiedlichen Temperaturen gemessen werden.
Um beste Ergebnisse zu erzielen, wählen Sie Punkte so aus, dass zwei nahe an den Extremen des Betriebsbereichs liegen und ein dritter nahe der Mitte.
Wenn eine Zahl eingegeben wird, klicken Sie außerhalb, um die Berechnung zu starten.
Verwenden Sie niemals die Eingabetaste.

Eiswürfelwasser  -  50 °C  -  kochendes Wasser

B25 = 3799K   Berechnung mit welchen Grenzwerten ????


https://www.thinksrs.com/downloads/programs/therm%20calc/ntccalibrator/ntccalculator.html
https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs/applicationnotes/LDC%20Note%204%20NTC%20Calculator.pdf







MEINE SCHALTUNG - Grundschaltungen der Elektronik

RN – Widerstandswert bei Bezugstemperatur TN (meistens 25°C).
RT - Widerstandswert bei Temperatur T
B – Thermistorkonstante (Datenblatt)  üblicher Weise B25/85

Das Widerstands-Temperatur-Verhalten wird durch die Thermistorkonstante (B), die sich aus den Materialeigenschaften des Thermistors ergibt und in Kelvin angegeben wird, beschrieben.

Der B-Wert wird im Datenblatt angegeben.
ODER
Kann mit unten stehender EXCEL-Formel berechnet werden.

NTC Heißleiter - Online Rechner


https://www.meine-schaltung.de/rechner/temperatur/ntc/





ARDUINO Sketch

Die aktuelle Temperatur wird im Programm in drei Schritten ermittelt:
1. Berechnung der Spannung am analogen Eingang
2. Berechnung des Widerstandswertes des NTC-Widerstandes
3. Berechnung der aktuellen Temperatur

// *******************************************************************************************
// Temperatur-Messung mit NTC
// Spannungsteiler
// Arduino Nano, IDE 1.8.13
// *******************************************************************************************
#include <TM1637Display.h>                                // Anzeige Bibliothek
#define CLK 6
#define DIO 7

TM1637Display display(CLK, DIO);
int R = 9910;                                             // Spannungsteiler, fester Widerstand
float Rn = 10110;                                         // gemessen (Ohm)
float Tn = 23;                                            // gemessen (°C)
float B = 3398;                                           // Thermistorkonstante B (errechnet)

void setup() {
    display.setBrightness(10);
    display.clear();
}

void loop() {
                                                        
    float Analog_Wert = (float)analogRead (A0);           // analogen Wert A0 auslesen               
    float U_ntc = (5.2 * Analog_Wert) / 1023;             // Spannung
    float R_ntc = (U_ntc * Rn) / (5.2 - U_ntc);           // Widerstand
                                                          // Temperatur-Berechnung
        // Rt = Rn * e hoch B*(1/T - 1/Tn)                // Ausgangsformel
        // T = 1 / [(log(Rt/Rn)/B + 1/Tn] - 273,15        // umgestellt in °K
        // Tnk = 26,2 + 273,15                            // °K
    float A1 = log(R_ntc / Rn) / B;
    float A2 = A1 + 1 / (Tn + 273.15);
    float T = (1 / A2) - 273.15;

    display.showNumberDecEx(T, 0b00000000, false, 4, 4);  // Anzeige
    delay(1000);                                          // Wartezeit
}
// *******************************************************************************************   
https://www.meine-schaltung.de/schaltung/arduino/sensoren/temperaturmessung_ntc/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/temperatur/ntc/




Widerstand und Temperatur   -Temperaturkoeffizient-

Temperaturkoeffizient (Temperaturbeiwert) gibt die Widerstandsänderung ΔR für einen Widerstand von 1 Ω bei Erwärmung um 1K an.
Der Wert wird in der Regel für die Bezugstemperatur von 20°C angegeben.
Mit dem Temperaturkoeffizient kann man den Widerstand bei beliebiger Temperatur berechnen.
Sofern die Abhängigkeiten annähernd linear verlaufen, kann folgende Formel eingesetzt werden:



Beispiel
Ein Widerstand hat bei der Temperatur von 20°C einen Widerstandswert von 1000 Ohm.
Sein Temperaturkoeffizient beträgt 4,21 * 10-3 1/K.
Welchen Widerstandswert erreicht er bei der Temperatur 45 °C?

Bei der Temperatur 45°C beträgt der Widerstandswert 1105,25 Ohm.


https://www.meine-schaltung.de/rechner/temperatur/temperaturkoeffizient/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/




PT100
Bei dem Pt100 handelt es sich um einen Platin-Messwiderstand, der sehr häufig in der industriellen Messtechnik zum Einsatz kommt.
Pt100 hat bei einer Temperatur von 0°C einen Widerstand von 100 Ohm.
Rechner für Bereich -200 bis 850°C.

Welchen Widerstand hat der PT100 bei 30°C?
Bei 30°C beträgt der Widerstand des PT100 111,67 Ohm.


https://www.meine-schaltung.de/rechner/temperatur/pt100/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/

Measuring the temperature with NTCs - Online Rechner










Der folgende Rechner übernimmt die Berechnung für Sie, aber ich verwende ihn nur als "Doppelprüfungstool", da es meiner Meinung nach viel bequemer ist, eine Kalkulationstabelle mit denselben Gleichungen zu verwenden und die gesamte Antwort zu zeichnen.
Als letzte Kontrolle messe ich jedoch gerne die Spannung am ADC-Eingangspin und berechne die Temperatur mit diesem Taschenrechner, um sicherzustellen, dass ich keinen dummen Fehler gemacht habe.



https://www.giangrandi.org/electronics/ntc/ntc.shtml




300_b_fritz-x_Temperatur Alarm § NTC2,2k LM311 RT424012 _1a.pdf
https://www.meine-schaltung.de/schaltung/el/temperatur/temperatur_erreicht_heizung_aus/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/

300_b_fritz-x_Temperatur erreicht - Heizung AUS § NTC2,2k LM311 NE555_1a.pdf
https://www.meine-schaltung.de/schaltung/el/temperatur/temperaturalarm/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/

300_b_fritz-x_Temperaturüberwachung UGW IO OGW § NTC10k TCA965_1a.pdf
https://www.meine-schaltung.de/schaltung/el/temperatur/ntc_steuert_heizung_und_luefter/
https://www.meine-schaltung.de/rechner/



1.4 Heißleiter (NTC-Widerstände)
1.4.1 Grundlagen
• R T Widerstandswert [Ω] bei Temperatur T [K],
• R R Widerstandswert [Ω] bei Bezugstemperatur TR in K (z. B. R25 bei T25 = 298,15 K),
• B25/85 Thermistorkonstante [K)] Der Wert bestimmt den Verlauf der R-T-Kennlinie


Der Temperaturkoeffizient
Der Temperaturkoeffizient (αR oder TC) wird typischerweise in Prozent je Temperaturgrad angegeben (%/K oder %/°C). Da die R-T-Kennlinie nichtlinear ist, gilt der Wert strenggenommen nur in einem Punkt (Bezugstemperatur TR, Bezugswiderstand RR).
Der Temperaturkoeffizient ergibt sich aus dem Anstieg der R-T-Kennlinie in diesem Punkt
Bild 1.67

Die untere Formel in (1.67) betrifft die praktische Berechnung aus zwei Punkten der Kennlinie (aus Tabellen oder Diagrammen abgelesen oder meßtechnisch ermittelt).
Braucht man den Temperaturkoeffizienten für eine bestimmte Temperatur TR, wählt man T1 und T2 so, daß TR in der Mitte des Intervalls zu liegen kommt:
T1 < TR < T2*. Beispiel: gesucht ist der TC für TR = 50 °C.
Dann wählt man z. B. T1 = 49 °C und T2 = 51 °C.
*: T1 ist der nächst-niedrigere, T2 der nächst-höhere Temperaturwert,
z. B. in einer Tabelle ähnlich Abb. 1.80.
Bei bekannter Thermistorkonstante B läßt sich der Temperaturkoeffzient für eine beliebige Bezugstemperatur TR wie folgt bestimmen:


Temperaturbestimmung – die typische Meßaufgabe
Bekannt sind der B-Wert und der Nennwert R25, gemessen wurde ein Widerstandswert RT.
Daraus ist die aktuelle Temperatur T zu bestimmen.
Durch Umstellen von (1.66) ergibt sich
Die untere Formel 1.69b ist zugeschnitten für eine Bezugstemperatur von 25 °C.


Die Temperatur kann auch über den Temperaturkoeffizienten TC näherungsweise bestimmt werden.
Aus (1.67)* ergibt sich die Differenz ∆T zur Bezugstemperatur

*: Mit Differenzenquotienten ∆R/∆T anstelle des Differentialquotienten.
Beide Formeln (1.69), (1.70) sind ungenau. Die Abweichung wächst mit dem Temperaturbereich.
Je größer die Differenz zwischen Bezugstemperatur TR und Meßtemperatur T, desto größer der Fehler.
(1.70) ist rechnerisch einfach, aber eine sehr grobe Näherung (die Formel gilt strenggenommen nur für kleine Abweichungen von der jeweiligen Bezugstemperatur).
Rechnet man mit der Thermistorkonstanten B ((1.68), (1.69)), so können sich Fehler in folgenden Größenordnungen ergeben (nach [1.23]):
• mehr als +-1 % über einen Temperaturbereich zwischen 0 °C und + 100 °C,
• um +- 5 % über den gesamten Temperaturbereich eines typischen Heißleiters

Toleranzen
Es gibt zwei Arten der Toleranzspezifikation und dementsprechend zwei Ausführungen von Heißleitern:
• Point Matching.
Die Toleranzangabe gilt für eine einzige Bezugstemperatur.
Das ist zumeist + 25°C, kann aber auch eine anwendungsspezifischer Wert sein (z. B. 0 °C für Typen, die als Temperaturfühler in Kühlschränken vorgesehen sind).
• Curve Tracking.
Die Toleranzangabe gilt für einen Temperaturbereich (z. B. zwischen 0 und + 70 °C); es wird also eine maximale Abweichung von einem bestimmten Verlauf der R-T-Kurve gewährleistet.

http://www.controllersandpcs.de/lehrarchiv/pdfs/elektronik/pass01_03x.pdf






THERMISTOR EQUATION
Steinhart-Hart equation

Steinhart-Hart-Gleichung In der Praxis funktioniert die lineare Näherung (oben) nur bei einer kleinen Temperatur Bereich.
Für genaue Temperaturmessungen ist die Widerstands-/Temperaturkurve von das Gerät muss näher beschrieben werden.
Die Steinhart-Hart-Gleichung lautet a weit verbreitete Näherung dritter Ordnung:


wobei a, b und c als Steinhart-Hart-Parameter bezeichnet werden und für angegeben werden müssen jedes Gerät. T ist die Temperatur in Kelvin und R ist der Widerstand in Ohm. Zu geben Widerstand als Funktion der Temperatur, die oben kann umgeordnet werden in:


wo


Der Fehler in der Steinhart-Hart-Gleichung beträgt im Allgemeinen weniger als 0,02 °C im Messung der Temperatur. Als Beispiel typische Werte für einen Thermistor mit a Widerstand von 3000 Ω bei Raumtemperatur (25°C = 298,15 K) sind:



B-Parametergleichung
NTC-Thermistoren können auch mit der B-Parametergleichung charakterisiert werden, die im Wesentlichen die Steinhart-Hart-Gleichung mit c=0.


wo die Temperaturen in Kelvin sind. Verwendung der Erweiterung nur bis zur ersten Ordnung ergibt:


oder


oder


wo R0 ist der Widerstand bei Temperatur T0 (normalerweise 25 °C=298,15 K)


http://www.juliantrubin.com/encyclopedia/electronics/thermistor.html
http://www.idc-online.com/technical_references/pdfs/electronic_engineering/Thermistor_Equation.pdf

a



Thermistor Steinhart-Hart
Coefficients for Calculating

Steinhart-Hart-Coefficients Excel.xls


ExampleThermistor_1a.xlsx
300_d_copley-x_AN144 Thermistor Steinhart-Hart Coefficients for Calculating_1a.pdf
https://www.servo.jp/member/admin/document_upload/AN144-Thermistor-Steinhart-Hart-Coefficients.pdf









Wissenschaftlicher Rechner desmos
desmos Steinhart-Hart Equation


https://www.mouser.at/datasheet/2/427/ntcle100-222385.pdf

VISHAY 2381-640-64103  NTC-Thermistor 10k Ohm 2%  -40 °C .. 0 .. +125 °C


300_c_VISHAY-x_NTC 2381 640 3-4-6  Datenblatt 10k NTC-02 serie_1a.pdf
https://d-sensors.shop/media/pdf/cf/44/bf/Kennlinie_NTC-10kOhm.pdf

Für die Temperatur
300_d_desmos-x_Steinhart-Hart Equation – A, B, C, D Rechner_2a.xls

Für den Widerstand diese Formel
Rt =10000*EXP(A1+B1/(273,15+25)+C1/(273,15+25)^2+D1/(273,15+25)^3)


Quelle:
https://www.desmos.com/calculator/35umtazkvy?lang=de

 






Thermistor



   

Ein Thermistor ist eine Art von Widerstand, der verwendet wird, um zu messen Samuel Ruben erfand den Thermistor 1930 und erhielt das US-Patent Nr. 2,021,491.

Nimmt man in erster Näherung an, dass der Zusammenhang zwischen Widerstand und Temperatur linear ist, dann gilt:

Δ R = k Δ T

wo

Δ R = Widerstandsänderung
Δ T = Temperaturänderung
k = Widerstandstemperaturkoeffizient erster Ordnung

Thermistoren können in Abhängigkeit vom Vorzeichen von k in zwei Typen eingeteilt werden . Wenn k positiv ist, nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur zu, und das Gerät wird als Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten ( PTC ) oder Kaltleiter bezeichnet . Wenn k negativ ist, nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab, und das Gerät wird als Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten ( NTC ) bezeichnet. Widerstände, die keine Thermistoren sind, sind so ausgelegt, dass sie ein möglichst kleines k aufweisen , damit ihr Widerstand über einen weiten Temperaturbereich nahezu konstant bleibt.

Thermistoren unterscheiden sich von Widerstandstemperaturdetektoren dadurch, dass das in einem Thermistor verwendete Material im Allgemeinen eine Keramik oder ein Polymer ist, während RTDs reine Metalle verwenden. Auch das Temperaturverhalten ist unterschiedlich; RTDs sind über größere Temperaturbereiche nützlich.

Steinhart-Hart-Gleichung

In der Praxis funktioniert die lineare Näherung (oben) nur über einen kleinen Temperaturbereich. Für genaue Temperaturmessungen muss die Widerstands-/Temperaturkurve des Gerätes genauer beschrieben werden. Die Steinhart-Hart-Gleichung ist eine weit verbreitete Näherung dritter Ordnung:


wobei a , b und c als Steinhart-Hart-Parameter bezeichnet werden und für jedes Gerät angegeben werden müssen. T ist die Temperatur in Ohm . Um den Widerstand als Funktion der Temperatur anzugeben, kann das Obige umgeordnet werden in:


wo


\alpha={{a-{1\über T}}\über c} und

Der Fehler in der Steinhart-Hart-Gleichung beträgt im Allgemeinen weniger als 0,02 °C bei der Temperaturmessung. Typische Werte für einen Thermistor mit einem Widerstand von 3000 Ω bei Raumtemperatur (25°C = 298,15 K) sind beispielsweise:

a = 1,40 \times 10^{-3}
b = 2,37 \times 10^{-4}
c = 9,90 \times 10^{-8}

B-Parametergleichung

NTC-Thermistoren können auch mit der B- Parametergleichung charakterisiert werden, die im Wesentlichen die Steinhart-Hart-Gleichung mit c=0 ist .


wo die Temperaturen in Kelvin sind . Wenn man die Erweiterung nur auf die erste Ordnung verwendet, erhält man:



oder


wo

R 0 ist der Widerstand bei Temperatur T 0 (normalerweise 25 °C=298,15 K)

Leitungsmodell

Viele NTC-Thermistoren werden aus einer gepressten Scheibe oder Ladung hergestellt - es fördert sie in das leitende Band . Je mehr Ladungsträger zur Verfügung stehen, desto mehr Strom kann ein Material leiten. Dies wird in der Formel beschrieben:

I = n \cdot A \cdot v \cdot e

I = elektrischer Strom (Ampere)
n = Ladungsträgerdichte (count/m³)
A = Querschnittsfläche des Materials (m²)
v = Ladungsträgergeschwindigkeit (m/s)
e = Ladung eines Elektrons (e=1,602 \times 10^{-19}Coulomb)

Der Strom wird mit einem Amperemeter gemessen. Bei großen Temperaturänderungen ist eine Kalibrierung erforderlich. Bei kleinen Temperaturänderungen ist der Widerstand des Materials bei Verwendung des richtigen Halbleiters linear proportional zur Temperatur. Es gibt viele verschiedene Größen von halbleitenden Thermistoren im Bereich von etwa 0,01 Kelvin bis 2000 Kelvin (-273,14 °C bis 1700°C).

Die meisten PTC-Thermistoren sind vom "schaltenden" Typ, was bedeutet, dass ihr Widerstand bei einer bestimmten kritischen Temperatur plötzlich ansteigt. Die Bauelemente bestehen aus einer dotierten polykristallinen Dielektrizitätskonstante, die die Bildung von Potentialbarrieren zwischen den Kristallkörnern verhindert, was zu einem geringen Widerstand führt. In diesem Bereich hat das Gerät einen kleinen negativen Temperaturkoeffizienten. Bei der Curie-Punkt-Temperatur sinkt die Dielektrizitätskonstante ausreichend, um die Bildung von Potentialbarrieren an den Korngrenzen zu ermöglichen, und der Widerstand steigt stark an. Bei noch höheren Temperaturen kehrt das Material zum NTC-Verhalten zurück. Die zur Modellierung dieses Verhaltens verwendeten Gleichungen wurden in den 1960er Jahren von W. Heywang und GH Jonker abgeleitet.

Eine andere Art von PTC-Thermistoren besteht darin, dass der Kunststoff kühl ist, die Kohlenstoffkörner alle miteinander in Kontakt stehen und einen leitenden Pfad durch das Gerät bilden. Wenn sich der Kunststoff erwärmt, dehnt er sich aus, zwingt die Kohlenstoffkörner auseinander und lässt den Widerstand des Geräts schnell ansteigen. Wie der BaTiO 3 -Thermistor hat dieses Gerät ein stark nichtlineares Widerstands-/Temperaturverhalten und wird zum Schalten, nicht zur proportionalen Temperaturmessung verwendet.

Ein weiterer Thermistortyp ist ein Silistor , ein wärmeempfindlicher Siliziumwiderstand. Silistoren sind ähnlich aufgebaut und arbeiten nach den gleichen Prinzipien wie andere Thermistoren, verwenden jedoch Silizium als halbleitendes Komponentenmaterial.

Selbsterhitzungseffekte

Wenn ein Strom durch einen Thermistor fließt, erzeugt er Wärme, die die Temperatur des Thermistors über die seiner Umgebung anhebt. Wenn der Thermistor zur Messung der Umgebungstemperatur verwendet wird, führt dieser Selbsterwärmungseffekt zu einem Fehler, wenn keine Korrektur vorgenommen wird. Alternativ kann dieser Effekt genutzt werden. Es kann zum Beispiel ein empfindliches Luftströmungsgerät sein, das in einem Segelflugzeug-Steiggeschwindigkeitsinstrument verwendet wird, das elektronische Variometer, oder als Zeitgeber für ein Relais dienen, wie es früher in Telefonzentralen der Fall war.

Die elektrische Leistungsaufnahme des Thermistors beträgt nur

Pe=IV

P_E=IV\,

wobei I der Strom und V der Spannungsabfall am Thermistor ist. Diese Energie wird in Wärme umgewandelt und diese Wärmeenergie wird an die Umgebung abgegeben. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird durch das Newtonsche Abkühlungsgesetz gut beschrieben:

Pt=K(T(R)-To)

P_T=K(T(R)-T_0)\,

wobei T(R) die Temperatur des Thermistors in Abhängigkeit von seinem Widerstand R ist , T 0 die Umgebungstemperatur und K die Verlustkonstante , normalerweise ausgedrückt in Milliwatt pro °C. Im Gleichgewicht müssen die beiden Raten gleich sein.

Pe=Pt

P_E=P_T\,

Der Strom und die Spannung am Thermistor hängen von der jeweiligen Schaltungskonfiguration ab. Wenn als einfaches Beispiel die Spannung am Thermistor konstant gehalten wird, gilt nach dem Ohmschen Gesetz I = V / R und die Gleichgewichtsgleichung kann für die Umgebungstemperatur als Funktion des gemessenen Widerstands des Thermistors gelöst werden:



                       V^2
T0 = T(R)    -   --------
                       KR
T_0=T(R) -\frac{V^2}{KR}\,

Die Verlustkonstante ist ein Maß für die thermische Anbindung des Thermistors an seine Umgebung. Sie wird im Allgemeinen für den Thermistor in ruhender Luft und in gut gerührtem Öl angegeben. Typische Werte für einen kleinen Glasperlen-Thermistor sind 1,5 mW/°C in ruhender Luft und 6,0 ​​mW/°C in gerührtem Öl. Wenn die Umgebungstemperatur im Voraus bekannt ist, kann ein Thermistor verwendet werden, um den Wert der Verlustkonstante zu messen. Beispielsweise kann der Thermistor als Durchflusssensor verwendet werden, da die Verlustkonstante mit der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids am Thermistor vorbei ansteigt.

Anwendungen

  • PTC-Thermistoren können als strombegrenzende Geräte zum Schutz von Schaltkreisen oder als Ersatz für Sicherungen verwendet werden. Der durch das Gerät fließende Strom verursacht eine geringe Widerstandserwärmung. Wenn der Strom groß genug ist, um mehr Wärme zu erzeugen, als das Gerät an seine Umgebung abgeben kann, erwärmt sich das Gerät, wodurch sein Widerstand ansteigt und dadurch noch mehr Erwärmung verursacht wird. Dies erzeugt einen selbstverstärkenden Effekt, der den Widerstand nach oben treibt und den Strom und die Spannung, die dem Gerät zur Verfügung stehen, reduziert.
  • PTC-Thermistoren können als Heizelemente in kleinen temperaturgesteuerten Öfen verwendet werden. Mit steigender Temperatur steigt der Widerstand, wodurch der Strom und die Erwärmung sinken. Das Ergebnis ist ein stationärer Zustand. Eine typische Anwendung ist ein Quarzofen , der die Temperatur des Quarzes eines hochpräzisen Quarzoszillators regelt. Kristallöfen werden normalerweise auf die obere Grenze der Temperaturspezifikation des Geräts eingestellt, damit sie die Temperatur durch Erhitzen aufrechterhalten können.
  • NTC-Thermistoren werden als Widerstandsthermometer bei Tieftemperaturmessungen in der Größenordnung von 10 K eingesetzt.
  • NTC-Thermistoren können als Einschaltstrombegrenzungseinrichtungen in Stromversorgungskreisen verwendet werden. Sie weisen anfangs einen höheren Widerstand auf, der verhindert, dass beim Einschalten große Ströme fließen, und erwärmen sich dann und werden zu einem viel niedrigeren Widerstand, um während des normalen Betriebs einen höheren Stromfluss zu ermöglichen. Diese Thermistoren sind normalerweise viel größer als Messthermistoren und wurden speziell für diese Anwendung entwickelt.
  • NTC-Thermistoren werden regelmäßig in Automobilanwendungen eingesetzt. Zum Beispiel überwachen sie Dinge wie Kühlmitteltemperatur und/oder Öltemperatur im Motor und liefern Daten an die ECU und indirekt das Armaturenbrett.
  • Thermistoren werden auch häufig in modernen digitalen Thermostaten und zur Überwachung der Temperatur von Akkupacks während des Ladevorgangs verwendet.

Verweise

  • Technisches Datenblatt für Thermistoren von Measurement Specialties: Temperatur

Hersteller

  • Semitec
  • Messspezialitäten
  • Thermometrie-GE
  • Sensor Scientific, Inc.
  • Blackbeads Electronics, Inc. - Philippinen
  • Betatherm
  • Ametherm, Inc.
  • Qualitätsthermistor
  • US Sensor Corp.

Siehe auch

Thermometer


Quelle:
http://snst-hu.lzu.edu.cn/zhangyi/ndata/Thermistor.html






Temperature Measurement using Arduino and a Thermistor

ARDUINO Sketch

#include <math.h>
#define READING_PIN 0

double R1 = 10000.0; //resistance put in parallel
double V_IN = 5.0;

double A = 1.129148e-3;
double B = 2.34125e-4;
double C = 8.76741e-8;
double K = 9.5; // mW/dec C – dissipation factor

double SteinhartHart(double R)
{
// calculate temperature
double logR  = log(R);
double logR3 = logR * logR * logR;

return 1.0 / (A + B * logR + C * logR3 );

}

void setup() {
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
double adc_raw = analogRead(READING_PIN);
//Serial.println(adc_raw);
double V =  adc_raw / 1024 * V_IN;
Serial.print(“V =”);
Serial.print(V);

//calculate resistance
double R_th = (R1 * V ) / (V_IN – V);
Serial.print(“V   R_th = “);
Serial.print(R_th);

double kelvin = SteinhartHart(R_th) – V*V/(K * R_th);
double celsius = kelvin – 273.15;
Serial.print(“Ohm  —   T = “);
Serial.print(celsius);
Serial.print(“C\n”);
delay(1000);
}




#include <math.h>
#include "LiquidCrystal.h"
LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7);
float A = 1.009249522e-03, B = 2.378405444e-04, C = 2.019202697e-07;
float T,logRt,Tf,Tc;
float Thermistor(int Vo) {
 logRt = log(10000.0*((1024.0/Vo-1))); 
 T = (1.0 / (A + B*logRt + C*logRt*logRt*logRt)); 
 Tc = T - 273.15;                     // Convert Kelvin to Celcius
 Tf = (Tc * 1.8) + 32.0;              // Convert Kelvin to Fahrenheit
 return T;
}

void setup(){
 lcd.begin(16,2);
 lcd.setCursor(0,0);
 lcd.print(" Digital");
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print(" Temperature");
 delay(8000);
 lcd.clear();
 lcd.print(" Shashwat__Raj");
 delay(8000);
 lcd.clear();
}

void loop() 
{
 lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Temp:");
  lcd.print((Thermistor(analogRead(0))));
  lcd.print("k ");
 
 lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print((Tc));
  lcd.print(" C ;");

 lcd.setCursor(9,1);
  lcd.print((Tf));
  lcd.print(" F");
 delay(800);
}
https://create.arduino.cc/projecthub/shashwatraj98765/how-to-make-digital-temperature-measurement-device-1e2175
https://create.arduino.cc/projecthub/IoT_hobbyist/arduino-send-temperature-to-web-via-serial-a36abf
https://create.arduino.cc/projecthub/projects/tags/temperature
https://create.arduino.cc/projecthub/whitebank/temperature-measuring-automatic-and-voice-inform-4d6acf
https://create.arduino.cc/projecthub/Boyler88/counting-and-taking-temperatures-for-you-69fbf8
https://create.arduino.cc/projecthub/abishek-bhalaaji/arduino-based-digital-temperature-sensor-76e16c


https://disipio.wordpress.com/2009/07/17/temperature-measurement-using-arduino-and-a-thermistor/
https://www.circuitbasics.com/arduino-thermistor-temperature-sensor-tutorial/
https://create.arduino.cc/projecthub/Marcazzan_M/how-easy-is-it-to-use-a-thermistor-e39321
https://www.ametherm.com/blog/thermistor/arduino-and-thermistors
https://www.electronicwings.com/arduino/thermistor-interfacing-with-arduino-uno
https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-thermistor-interfacing-code-circuit
https://solarduino.com/how-to-use-ntc-thermistor-to-measure-temperature/
https://mechatrofice.com/arduino/measure-temperature-arduino-ntc-thermistor
https://learn.adafruit.com/thermistor/using-a-thermistor


a



Digi-Key  Wie man mit Thermistoren die temperatur genau messen kann

Der einfachste Ansatz ist die Verwendung einer einfachen, konstanten Spannungsquelle und einer Spannungsteilerschaltung (Abbildung 3).
Die Ausgangsspannung (VTEMP) kann mit Gleichung 3 berechnet werden:

         R1 x R2
V = ---------------------
        R1 + R2

Abbildung 3:
Eine einfache Anordnung aus Spannungsquelle und Widerstandsspannungsteiler reicht im Prinzip aus, um den Thermistorwiderstand entsprechend VTEMP zu messen.

In der Praxis ist es natürlich oft besser, eine ratiometrische oder Brückentopologie zu verwenden, um die Auswirkungen von Schwankungen der Stromversorgung und des Bias-Widerstands zu minimieren.

Eine alternative Anordnung, die in vielen Designs bei der Messung von Widerstand und Widerstandsänderungen bevorzugt wird, ist die Verwendung einer Konstantstromquelle (Abbildung 4).

Hier kann VTEMP mit Gleichung 4 berechnet werden:


V = I x R


Abbildung 4:
Aufgrund der verbesserten Leistung und Steuerung der Spannungsablesung wird häufig eine Stromquelle anstelle einer Spannungsquelle und eines Spannungsteilers verwendet.
https://en.wikipedia.org/wiki/Bandgap_voltage_reference

Verwandte Artikel (Digi-Key):

  1. Aktive gegenüber passiven Temperatursensoren: Entwickler müssen sorgfältig auswählen
  2. Schnell einen präzisen Temperaturmesskreis auf Thermistorbasis erstellen
  3. Effektiv die Temperatur in IoT-Anwendungen mit Festkörpertechnologie messen
  4. Hochpräzise, mehrkanalige Temperaturmessungen unabhängig von der Umgebung erhalten

Referenzen:

  1. Texas Instruments, "Temperaturerfassung mit Thermistoren"
  2. Texas Instruments, "Verbesserung der Temperaturmessgenauigkeit in Batterie-Überwachungssystemen"
  3. Ametherm, Inc., "NTC-Thermistor Beta"
  4. Ametherm, Inc., "Das Geheimnis erfolgreicher Thermistor-Betaberechnungen"
  5. AVX/Kyocera, "TPCNTC/PTC-Thermistoren"
  6. TDK, "NTC-Thermistoren: Allgemeine technische Informationen"
  7. Bureau International des Poids et Mesures, "Leitfaden für sekundäre Thermometrie: Thermistor-Thermometrie"


Quelle:
https://www.digikey.at/de/articles/how-to-accurately-sense-temperature-using-thermistors







Thermistor Mathematics

Thermistor Characteristics


a, b, c sind Parameter, die ausgewählt werden, um die Gleichung an die Widerstandskennlinie anzupassen.
R ist der Thermistorwiderstand (?).
T ist die Thermistortemperatur (K)

Obwohl die Steinhart-Hart-Gleichung genau sein mag, habe ich festgestellt, dass sie für die Verwendung durch einen analogen Designer in einer Hardwareanwendung nutzlos ist. Es ist einfach zu schwierig, mathematisch ohne erhebliche Softwareressourcen zu arbeiten.


Die ?-Parametergleichung ist für einen Analogingenieur viel interessanter.
Gleichung 2 zeigt das ?-Parametermodell, wie es normalerweise gesehen wird.



R0 ist der Thermistorwiderstand bei der Temperatur T0
? ist ein Kurvenanpassungsparameter.
Das ?-Parameter-Modell ist für meine Zwecke ausreichend genau und mathematisch viel einfacher zu bearbeiten als die Steinhart-Hart-Gleichung.
Wir werden dieses Modell für den Rest dieses Beitrags verwenden.




Thermistor Linearization


VIN      ist die Spannungsteiler-Spannung                         Vcc Ub
VOUT   ist die Ausgangsspannung des Spannungsteilers   NTC-Spannung
RS       ist der Widerstand des Serienwiderstandes           gleich dem NTC-Widerstand
RT(T)   ist der Widerstand des Thermistors.                     meist R25 = 10k

Abbildung 4:
Beispiel für den Widerstand eines Thermistors und das linearisierte Spannungsteilerverhältnis.


Schauen Sie sich Abbildung 4 genau an und Sie werden einen Wendepunkt in der Kurve sehen (452 °C und 50 °C in Abbildung 4).
Am Wendepunkt ist


Nach einer langen, mühsamen Herleitung (siehe Anhang unten) kann man zeigen, dass der Wendepunkt durch Ändern von RS an die gewünschte Stelle verschoben werden kann. Gleichung 4
zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur des Wendepunkts und dem Wert von RS.

beta = B25 = 3560K
Gleichung 4

TI ist die Wendetemperatur.
T0, R0 und ? sind Thermistorparameter, die vom Thermistorhersteller angegeben werden.

Die „Faustregel“ besteht darin, RS auszuwählen, um den Wendepunkt in der Mitte Ihres Betriebstemperaturbereichs zu platzieren.
Wie Sie in Abbildung 4 sehen können, trägt diese Platzierung dazu bei, die maximale Abweichung von einer Linie durch den Wendepunkt zu minimieren.
Es kann jedoch nicht garantiert werden, dass dies der Punkt des minimalen Fehlers ist.
Wenn ich diese Genauigkeit benötige, verwende ich numerische Methoden, um den RS zu finden, der den maximalen Fehler minimiert.


Quelle:
https://www.mathscinotes.com/2011/07/thermistor-mathematics/
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermistor







IN ARBEIT                                       IN ARBEIT

106) Handy-App Thermometer Calculator Matthew Vernon

Die Extended Steinhart-Hart-Formel

dient zum Berechnen des NTC-Widerstandswerts bei einer bestimmten Temperatur.


1/T= A + B*ln(R/Rt) + C*ln(R/Rt)2 + D*ln(R/Rt)3

1/T=A1+B1*ln(R)+C1*ln2(R)+D1*ln3(R)
1/T= A + B*ln(R/Rt) + C*ln(R/Rt)2 + D*ln(R/Rt)3



R0 = Rt = Rref = R25 = 10000 Ohm bei NTC 10k

bzw. für den Widerstand
R(t)=R25 * exp(A+B/t+C/t2+D/t3)
R25 ist dabei der Widerstand bei 25°C.


BAPI
For the 10k-2 Thermistor the "A" constants over the 0°C to 70°C temperature range are;
A0 = 1,153805E-03      0,001153805
A1 = 2,257075E-04      0,0002257075
A2 = 9,469611E-07      0,0000009469611
A3 = 5,252617E-08      0,00000005252617
https://www.bapihvac.co.uk/wp-content/uploads/SHH_Equation_Comments.pdf

1/T= A + B*ln(R/Rt) + C*ln(R/Rt)2 + D*ln(R/Rt)3
T =1/(0,001153805+0,0002257075*ln(10000)+0,0000009469611*(ln(10000))^2)+0,00000005252617*(ln(10000))^3-273,15          = 28,69 °C



In der Standard-Steinhart-Hart-Gleichung wird der C-Parameter auf Null gesetzt.
Einige Hersteller verwenden jedoch alle 4 Koeffizienten.
Im folgenden Rechner können Sie festlegen, ob dieser Begriff verwendet werden soll oder nicht, indem Sie ihn einfach auf Null setzen.
Ziehen Sie 273,15 ab, um Kelvin in Celsius umzurechnen.
Es ist ratsam, eine schnelle Überprüfung der Gesundheit durchzuführen, indem Sie die Koeffizienten und den gleichen Wert für Rt und R eingeben.
Wenn das Ergebnis nicht 25 °C beträgt, liegt ein Problem mit den Koeffizienten vor.


A = A0 =  0.001215004541946                1,215004541946E-03
B = A1 =  0.00020533494946                  2,0533494946E-04
C = A2 =  0.00000319176316497180       3,19176316497180E-06
D = A3 = -0.000000029375201025         -2,93752010251114E-08

Steinhart-Hart-Gleichung
1/T= A0 + A1*ln(R) + A2*ln(R)2 + A3*ln(R)3
1/T= A + B*ln(R) + C*ln(R)2 + D*ln(R)3
T =1/(0,001215004541946+0,00020533494946*ln(10000)+0,00000319176316497180*(ln(10000))^2)+-0,000000029375201025*(ln(10000))^3-273,15  = 22,973 °C

1/T= A + B*ln(R/Rt) + C*ln(R/Rt) 2 + D*ln(R/Rt) 3

https://daycounter.com/Calculators/Steinhart-Hart-Thermistor-Calculator.phtml



A, B, C, D



300_fritz-x_Steinhart–Hart Coefficients Calculator - North Star Sensors_4a.xls





vereinfacht ohne ^2

1/T=A0+A1ln(R)+A3ln(R)^3








0 ° C = 273,15K
R= 10k Ohm
A0 = A= 1.123219E-03             0,001123219
A1 = B= 2.35988061E-04         0,000235988061
A2 = C= 7.3295648E-08           0,000000073295648

T=1/(A+B*log(R)+C*(log(R))^3)

Beachte, dass in Matheprogrammen
und allgemein in englischsprachigen Ländern "log" zur Basis e ist, also dem deutschen "ln" entspricht.
Vielleicht ist "ln" sogar nur in deutschsprachigen Ländern gebräuchlich ! ! !
ln = Natural Log (Log to the Napierian base 2.718281828...)


T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
Tc = T - 273.15;

T = (1.0 / (A + B*logR2 + C*logR2*logR2*logR2));

Daher in Excel  ln
T=1/(A+B*ln(R)+C*(ln(R))^3)
T=1/(0,001123219+0,000235988061*ln(10000)+0,000000073295648*(ln(10000))^3)  = 298,149K (daher 25 °C)


https://www.ametherm.com/thermistor/ntc-thermistors-steinhart-and-hart-equation



A, B, C, D
300_c_fritz-c_ Steinhart-Hart-Temperaturkoeffizient  A, B, C eines NTCs aus kleinste größte daraus mittler Temp.  berechnen_3a.xls





A0 = 1,44E-03
A1 = 2,69E-04
A2 = 0

A3 = 1,68E-07
Widerstand = 10000 Ohm
Temperatur = -26,165 °C



1/T = A0 + A1(lnR) + A2(lnR)2 + A3(lnR)3 + A4(lnR)4 + A5(lnR)5 ...




1/T=A0+A1ln(R)+A2ln(R)^2+A3ln(R)^3

vereinfacht


1/T=A0+A1ln(R)+A3ln(R)^3


ln(R) = B0+B1/(1/T)+B2/(1/T)^2+B3/(1/T)^3

BAPI
For the 10k-2 Thermistor the "B" constants over the 0°C to 70°C temperature range are;
B0 = -5,380125E+00        -5,380125        ( -5.380125     -5.380125E+00 )
B1 = 4,777517E+03          4777,517        (4,777.517       4.777517E+03)
B2 = -1,2001468E+05       -120014,68     (-120,014.68    -1.201468E+05)
B3 = -2,168775E+06        -2168775        (-2,168,775      -2.168775E+06)
https://www.bapihvac.co.uk/wp-content/uploads/SHH_Equation_Comments.pdf



Thermistor using Steinhart-Hart equation
B0 = -4,344                         -4,344
B1 =  4,42985E-03               0,00442985
B2 = -9,5379E-04                -0,00095379
B3 = -8,19709E-06              -0,00000819709
Widerstand = 10000 Ohm
Temperatur 23,017 °C


R= Rt*exp(A1+B1/T+C1/T2+D1/T3)

Steinhart–Hart coefficients


vereinfacht ohne hoch 2



A = 1
https://www.bapihvac.co.uk/wp-content/uploads/SHH_Equation_Comments.pdf

















********************************************************I*
3.4 Temperaturgeregelte Lüftersteuerung

Wenn die PA mit Kühlkörper im Gehäuse eingebaut werden soll, muss ein Lüfter her.
Leise soll er sein und nur dann laufen, wenn es tatsächlich nötig ist.
Leise Lüfter gibt es als PC-Zubehör. Große Lüfter arbeiten leiser als kleine.
Verwendet wurde ein 92 mm Xilence Case Fan.
Der gibt bei der Maximaldrehzahl von 1.800 U/min bei nur 19 dB Geräuschentwicklung eine Menge heiße Luft von sich.
Nun muss der Lüfter nicht immer mit voller Dröhnung laufen.
Also muss eine temperaturabhängige Regelung her.
Das ginge sehr vornehm mit einem Microcontroller und Pulsbreitenmodulation (PWM).
Der genannte Lüfter wäre dazu geeignet.
Es geht aber auch einfacher, auf die altmodische analoge Tour.
Da ich das Rad nicht wieder neu erfinden wollte, habe ich eine Anleihe aus dem Internet genommen [1].
Die leicht modifizierte Schaltung zeigt Abb. 3.4.1.

PA fan control

Abb. 3.4.1: Schaltung der temperaturgeregelten Lüftersteuerung

Der NTC, R1, R3, R4 und P1 bilden eine Messbrücke, deren Spannungsdifferenz der OpAmp auswertet und verstärkt, um damit den P-Channel MOSFET auf- oder zuzusteuern. Bei Temperaturänderungen bringt der NTC die Messbrücke aus dem aktuellen Gleichgewicht.
Der temperaturabhängige Widerstand ist nach Vishay-Datenblatt nachfolgend dargestellt:


VISHAY NTC 0,2-10k

NTC Thermistor VISHAY 2381 640 64103   10000 Ohm B25/85= 3977K  Kennlinie R25 = 4103 


300_c_VISHAY-x_NTC 2381 640 3-4-6 Datenblatt 10k NTC-02 serie_1a.xls
Abb. 3.4.2: Berechneter Widerstandsverlauf des NTC 0,2 10k
300_c_VISHAY-x_NTC 2381 640 3-4-6 Datenblatt 10k NTC-02 serie_1a.pdf
Die Berechnung erfolgte mit der im Datenblatt (im Download) angegebenen Formel
und den zugehörigen Parametern A bis D (B25/B85-Wert für den NTC 0,2 10k: 3977)
B25/85=3977 mat A. with Bn = 3977K   0.75     -14.6337 4791.842 -115334 -3730535      3.354016 2.569850 2.62013E-06 6.38309E-08


300_c_fritz-x_NTC Widerstand B57164  K164  10k  B25=4300K - Normierte R-T-Kennlinien_1a.xls


ORIGINAL Tabelle ist FALSCH diese allerdings RICHTIG !

   Rt=$C$6*EXP($G$4+$G$5/B9-$G$6/(B9*B9)-$G$7/(B9*B9*B9))

300_c_VISHAY-x_NTC 2381 640 3-4-6 Datenblatt 10k NTC-02 serie_2a.xls



Excel Tabelle im Download

Mit dem Trimmer P1 wird die Temperatur eingestellt, bei der der Lüfter starten soll.
Mit P2 als Mitkopplung zwischen Drain (Ausgang) und nicht invertierendem Eingang des OpAmp lässt sich die Hysterese zwischen "Lüfter Ein" und "Lüfter Aus" einstellen (Komparator mit Hysterese).
Mit R5 + P2 = 47k ist die Breite der Hysteresis ca. 2V, d.h. U-NTC muss um 2 V unter die Einschaltschwelle fallen, damit wieder ausgeschaltet wird.
Bei R5 + P2 = 297k ist die Breite nur noch 0,3 V, d.h. der Lüfter schaltet an der Schaltschwelle öfter ein und aus.

Das RC-Glied R3/C1 bringt nach dem Einschalten durch ein langsames Aufladen von C1 (hier ca. 0,5 sec) die Brücke kurzzeitig aus dem Gleichgewicht, so dass der Lüfter mit erhöhter Spannung sicher anläuft.
Die gängigen Lüfter haben eine minimale Anlaufspannung von ca. 5 bis 7 V.

Der Einstellbereich von P1, hier 30 °C bis 60°C, ist anhand der berechneten Widerstandswerte des NTC aus dem Spannungsteiler R1 / NTC für den Spannungsteiler R3 / R4 und P1 festgelegt.

Es stehen drei Platinenversionen im Download zur Verfügung:
IRFR5305 (DPAK) mit liegenden Trimmern (PIHER 6 mm).
IRFR5305 (DPAK) mit stehenden Trimmern (PIHER 6 oder 10 mm).
IRF5305 (TO220) mit stehenden Trimmern. Dieser MOSFET war gerade vorhanden.
Bringt man die Platine an der Lüfterseite an, sind die stehenden Trimmer von Vorteil.

Referenz
[1] http://www.majer.ch/electronics/FanController/AnalogTemperatureControl/           

Download
pa_fan_control_circuit_pcb_1.zip
excel_sheet_ntc_02-10k.zip
data_sheet_ntc-02_serie.pdf

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https://dl6gl.de/selbstbau-trx/2-der-rx-signalpfad.html
https://dl6gl.de/selbstbau-trx/3-der-tx-signalpfad/3-3-10-watt-pa.html
https://dl6gl.de/selbstbau-trx/3-der-tx-signalpfad/3-5-pa-netzteil.html



Quelle:
https://dl6gl.de/selbstbau-trx/3-der-tx-signalpfad/3-4-temperaturgeregelte-lueftersteuerung.html


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ARDUINO

107) Measuring temperature with NTC-The Steinhart-Hart Formula

Wie würde das in einem Programm aussehen?
//Measure NTC value
byte NTCPin = A0;
const int SERIESRESISTOR = 10000;
void setup()
{
	Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
	float ADCvalue;
	float Resistance;
	ADCvalue = analogRead(NTCPin);
	Serial.print("Analog value ");
	Serial.print(ADCvalue);
	Serial.print(" = ");
//convert value to resistance
	Resistance = (1023 / ADCvalue) - 1;
	Resistance = SERIESRESISTOR / Resistance;
	Serial.print(Resistance);
	Serial.println(" Ohm");
	delay(1000);
}
//end program


Den Widerstand des NTC zu kennen ist schön, aber es sagt uns nicht viel über die Temperatur aus… oder doch?
Nun, viele NTCs haben einen Nennwert, der bei 25 Grad Celsius gemessen wird.
Wenn Sie also einen 10k NTC haben und ihn auf 10k messen, bedeutet dies, dass er in diesem Moment 25 Grad beträgt.
Das hilft dir nicht viel, wenn die Messung anders ist.
Du könntest eine Tabelle führen, in der jeder Widerstandswert für eine Temperatur steht.
Diese Tabellen sind sehr genau, erfordern jedoch viel Arbeit und Speicherplatz.
Es gibt jedoch eine Formel, die Steinhart-Hart-Gleichung, die eine gute Näherung für die Umrechnung der Widerstandswerte eines NTC in Temperatur liefert.
Es ist nicht so genau wie die Thermistortabelle (schließlich ist es eine Annäherung), aber es ist ziemlich genau.

Die Steinhart-Hart-Gleichung sieht so aus:
Das ist eine ziemlich komplexe Gleichung, die mehrere Parameter (A, B, C) erfordert, die wir normalerweise nicht für den normalen NTC haben.
Es gibt zwei Dinge, die wir tun können.
Wir können 3 Messungen mit einer kalibrierten Temperatur durchführen und dann die Parameter A, B und C berechnen.
aber glücklicherweise gibt es eine Vereinfachung dieser Formel, die sogenannte B-Parameter-Gleichung.
Dieser sieht wie folgt aus:
Es ist die Nenntemperatur, 25 °C in Kelvin (= 298,15 K). B ist der Koeffizient des Thermistors (3950 ist ein üblicher Wert).
Ro ist der Nennwiderstand des NTC (also bei 25 Grad). Nehmen wir an, wir haben einen 10Kohm NTC.
Wir müssen nur R (den gemessenen Widerstand) einstecken, um T (Temperatur in Kelvin) zu erhalten, die wir dann in °C umrechnen.
Das Programm sieht wie folgt aus:

//---------------
byte NTCPin = A0;
#define SERIESRESISTOR 10000
#define NOMINAL_RESISTANCE 10000
#define NOMINAL_TEMPERATURE 25
#define BCOEFFICIENT 3950

void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
float ADCvalue;
float Resistance;
ADCvalue = analogRead(NTCPin);
Serial.print("Analog value ");
Serial.print(ADCvalue);
Serial.print(" = ");
//convert value to resistance
Resistance = (1023 / ADCvalue) - 1;
Resistance = SERIESRESISTOR / Resistance;
Serial.print(Resistance);
Serial.println(" Ohm");

float steinhart;
steinhart = Resistance / NOMINAL_RESISTANCE; // (R/Ro)
steinhart = log(steinhart); // ln(R/Ro)
steinhart /= BCOEFFICIENT; // 1/B * ln(R/Ro)
steinhart += 1.0 / (NOMINAL_TEMPERATURE + 273.15); // + (1/To)
steinhart = 1.0 / steinhart; // Invert
steinhart -= 273.15; // convert to C

Serial.print("Temperature ");
Serial.print(steinhart);
Serial.println(" oC");
delay(1000);
}
//-------------

Dies ist natürlich kein ideales Programm.
Es ist immer gut, ein paar Proben zu nehmen und sie zu mitteln.
Die folgende Funktion kann das für Sie tun:

float sample(byte z)
/* This function will read the Pin 'z' 5 times and take an average.
 */
{
	byte i;
	float sval = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
	sval = sval + analogRead(z);// sensor on analog pin 'z'
	}
	sval = sval / 5.0;    // average
	return sval;
}

Es ist möglich, den Vorwiderstand und den NTC aus der 5 Volt Versorgung des Arduino zu ziehen.
Die Arduino-Stromleitung hat jedoch Störungen. Für genaue Messungen ist es besser, die 3,3 Volt Leitung als analoge Referenz zu verwenden und den Widerstand von dort zu speisen. fügen Sie dazu den folgenden Code in das Setup ein

// connect AREF to 3.3V and use that as VCC for the resistor and NTC!
analogReference(EXTERNAL);

https://arduinodiy.wordpress.com/2015/11/10/measuring-temperature-with-ntc-the-steinhart-hart-formula/




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108) Arduino Measuring temperature with NTC – Steinhart-Hart Formula

1) Steinhart–Hart model, using A, B, C parameters

// TPin = Analog Pin 
// THERMISTOR = NTC nominal value that is measured at 25*C
// R1 = R Serries
// A, B , C = the Steinhart–Hart coefficients, which vary depending on the type and model of thermistor and the temperature range of interest.

float f_ReadTemp_ThABC(byte TPin, long THERMISTOR, float R1, float A, float B, float C) {
 
  int Vo = analogRead(TPin);

  float Resistance = (1023 / (float)Vo) - 1;	           // for pull-up configuration
  float R2 = R1 / Resistance;
  
  float logR2 = log(R2);				   // Pre-Calcul for Log(R2)
  float T = (1.0 / (A + B*logR2 + C*logR2*logR2*logR2)); 
  T =  T - 273.15;					   // convert Kelvin to *C

  return T;
}

Anwendungsbeispiel:

// ~~~~ analog IN ~~~~
#define THERMISTOR_CAZAN 3
// ~~~~~~ A,B,C ~~~~~~
#define A1 -0.2860629305E-03
#define B1 4.484292072E-04
#define C1 -8.321267622E-07

...

pinMode(THERMISTOR_CAZAN, INPUT);

...

th_TC = f_ReadTemp_ThABC(THERMISTOR_CAZAN, 22000, 4700, A1, B1, C1);
// 22k thermistor; ABC parameters were calculated using a digital precision sensor


int ThermistorPin = 0;  //// which analog pin to connect
int Vo;
float R1 = 10000;  
float logR2, R2, T, Tc;
float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;
 
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
 
  Vo = analogRead(ThermistorPin);
  R2 = R1 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);
  logR2 = log(R2);
  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
  Tc = T - 273.15;
 
  Serial.print("Temperature: "); 
 
  Serial.print(Tc);
  Serial.println(" C");   
 
 if ( Tc < 10 ) 
 {
 Serial.print("Temperature below 10 "); 
 }
 
  delay(500);
}
http://interactionstation.wdka.hro.nl/wiki/Thermistor




2) und vereinfachte Funktion unter Verwendung des Parameters B (Beta):


z.B. bei 85°C

// TPin = Analog Pin 
// THERMISTOR = NTC nominal value that is measured at 25*C
// R1 = R Serries
// BETA = the coefficient of the thermistor (3950 is a common value).
// TEMPNOMINAL = usual is 25 (*C)

float f_ReadTemp_Th(byte TPin, long THERMISTOR, float R1, float BETA, int TEMPNOMINAL) {
  
  int Vo = analogRead(TPin);

  float Resistance = (1023 / (float)Vo) - 1;	// for pull-up configuration
  float R2 = R1 / Resistance;
  
  float steinhart;
  steinhart = R2 / THERMISTOR;     		// (R/Ro)
  steinhart = log(steinhart);                  	// ln(R/Ro)
  steinhart /= BETA;                   		// 1/B * ln(R/Ro)
  steinhart += 1.0 / (TEMPNOMINAL + 273.15); 	// + (1/To)
  steinhart = 1.0 / steinhart;                 	// Invert
  steinhart -= 273.15;     			// convert Kelvin to *C
  return steinhart;
}

https://robertvicol.com/tech/arduino-measuring-temperature-with-ntc-steinhart-hart-formula/







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ARDUINO Thermistor based temperature sensor
/*

  Thermistor based temperature sensor.

  10k NTC Thermistor:
    SparkFun SEN-00250
    Mouser P/N 474-SEN-00250
    Vishay part #: NTCLE100E3103JB0 

  Circuit:
    10.09 k resistor  (10,090 ohms)
  
*/

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// TimerA
// 10000000 us = 10000 ms = 10 sec = 0.1 Hz 
// 1000000 us = 1000 ms = 1 sec = 1 Hz
// 100000 us = 100 ms = 0.1 sec = 10 Hz
// 10000 us = 10 ms = 0.01 sec = 100 Hz
// 1000 us = 1 ms = 0.001 sec = 1 kHz
// 100 us = 0.1 ms = 0.0001 sec = 10 kHz
const unsigned long timerA = 2000;  
unsigned long timerAlap = millis();  // timer
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
const byte pinBuiltInLED = 13;
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Global variables for blinkLEDnoDelay()
unsigned long LEDblinkPeriod = 8;
unsigned long LEDblinkLast = 0;
byte LEDblinkPWM = 0;
bool LEDblinkState = false;
byte LEDlastMode = 0;
void blinkLEDnoDelay(byte pin, byte mode);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 10k NTC Thermistor  NTCLE100E3103JB0
byte pinThermister = A0;
float R1 = 10090.0;   // 10,090 ohm resister in Thermister voltage divider circuit.


void setup () {
  pinMode(pinBuiltInLED, OUTPUT);
  delay(1);
  pinMode(pinThermister, INPUT);
  delay(1);

  //  DEFAULT: analog reference of 5 volts on 5V Arduino boards 
  analogReference(DEFAULT);
  delay(1);

  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    digitalWrite(pinBuiltInLED, HIGH);
    delay(1);
    digitalWrite(pinBuiltInLED, LOW);
  }
  Serial.println("\nSerial ready");

  timerAlap = millis(); // reset the timer
} // setup()


void loop() {

  //  Timer A
  if (timerAlap > millis())  timerAlap = millis();
  if (millis() - timerAlap > timerA) { 
    digitalWrite(pinBuiltInLED, HIGH);
    // Take a reading
    float dTempF = GetThermisterTempF(pinThermister);
    Serial.print("Temperature: "); 
    Serial.print(dTempF);
    Serial.println(" F"); 
    digitalWrite(pinBuiltInLED, LOW);
    timerAlap = millis(); // reset the timer
  }
  
} // loop()


////////////////////////////////////////////////////////////////


float GetThermisterTempF(byte pinADC) {
  // Read the 10k NTC Thermistor and return the temperature in F. 
  
  //  10k NTC Thermistor:
  //    SparkFun SEN-00250
  //    Mouser P/N 474-SEN-00250
  //    Vishay part #: NTCLE100E3103JB0 
  
  int iADC = analogRead(pinADC);

  // ADC constants below used for ADC conversion to mV
  // 10 bit, 0 to 1023, or 1024 steps  (Arduino)
  // 12 bit, 0 to 4095, or 4096 steps
  const float FSadc = 1024.0;
  
  // FSmV is the full scale value in mV for the analog input at pinADC.
  // (it is NOT the voltage input to the voltage divider).
  // Use 5000.0 mV for 5 V (Arduino), use 3300 mV for 3.3 V microcontrollers.
  const float FSmV = 5000.0;

  // Calculate the voltage measured at pin ADC.
  float mV = iADC*(FSmV/FSadc);

  // Calculate the circuit resistance from the measured mV (at pinADC)
  // using the voltage divider circuit formula:
  //   Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))
  //   R2 = R1 * (Vin/Vout - 1)
  // Assign to Vin the voltage going into the thermistor voltage divider
  // circuit. Typically this would be the same as FSmV. 
  float Vin = 5000.0;   
  float R2 = R1 * (Vin / mV - 1.0);
  
  // Convert resistance to temperature using Steinhart–Hart equation
  // a1,b1,c1,d1 and equation from Vishay datasheet 
  float a1=3.354016E-3, b1=2.569850E-4, c1=2.620131E-6, d1=6.383091E-8;
  float Rref = 10000.0;   // This is a 10 k thermister
  float T = 1/(a1+b1*log(R2/Rref)+c1*log(R2/Rref)+d1*log(R2/Rref));
  // T is in degrees Kelvin
  T = T - 273.15; // degrees C
  T = (T * 9.0)/ 5.0 + 32.0;    // degrees F
  return T;
} // GetThermisterTempF()


http://www.savvysolutions.info/savvymicrocontrollersolutions/index.php?component=ntc-thermistor






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Steinhart-Thermistor (community library)

NameValue
Name Steinhart-Thermistor
Version 2.0.1
Installs 671
License GPL
Author Christian Vallières
URL https://github.com/McNova/Steinhart-Thermistor
Repository https://github.com/McNova/Steinhart-Thermistor.git
Download .tar.gz
All Versions2.0.1, 2.0.0, 1.0.1, 1.0.0

Steinhart-Thermistor v2

4 coefficients Steinhart version of Thermistor library.

1/T = A + Blog(R/Rt) + Clog(R/Rt)^2 + D**log(R/Rt)^3

In the standard Steinhart-Hart equation the C parameter is set to zero. However, some manufacturers use all 4 coefficients.

Typical usage

Connect a Thermistor to an Analog pin and use the library to get the temperature.



#include "Steinhart-Thermistor.h"

Thermistor Thermistor(A0);

void setup() {
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
//Always call calcResistance() first.
//It's the only function that read the ADC value.
//Otherwise you could get a different value for each temperature unit.
//You can specify a number of samples. Default = 1.
Thermistor.calcResistance();
Serial.print("Thermistor resistance: ");
Serial.println(Thermistor.getResistance());
Serial.print("Volts: ");
Serial.println(Thermistor.getVolts());
Serial.print("Analog value at pin: ");
Serial.println(Thermistor.getAval());
Serial.print("Kelvin: ");
Serial.println(Thermistor.getTempK());
Serial.print("Celsius: ");
Serial.println(Thermistor.getTempC());
Serial.print("Fahrenheit: ");
Serial.println(Thermistor.getTempF());
delay(1000);
}

https://docs.particle.io/cards/libraries/s/Steinhart-Thermistor/
https://github.com/cran/thermocouple/blob/master/R/thermocouple.R





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CN0545

109) Completely Integrated, 0.1°C Thermistor Measurement System Using a Low Power, Precision, 24-Bit Sigma-Delta ADC


AD7124-4/

Device Drivers
Software such as C code and/or FPGA code, used to communicate with component's digital interface.
AD7124 IIO Sigma-Delta ADC Linux Driver
AD7124 No-OS Software
ADP150 Regulator Fixed Voltage Linux Driver

Quelle:
https://www.analog.com/en/design-center/reference-designs/circuits-from-the-lab/cn0545.html





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elektor Halbleiterheft 1992

110) elektor Differenz-Temperaturindikator

Mit diesem Differenz-Temperaturindikator ist es auf einfache Weise möglich, zwei Temperaturen T1 und T2 zu überwachen.
Als Sensoren dienen die NTC-Widerstände R3 und R4, die einige Meter voneinander entfernt plaziert
und über gewöhnliche Kabel mit der Schaltungen verbunden werden können.

z.B. zur Steuerung von Solaranlagen und Heizungen !





DIN A4  ausdrucken
********************************************************I*
Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:schaltungen@schaltungen.at
ENDE










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