Sirkuit untuk menguji varistor
Diagram pada Gambar. 1 memungkinkan Anda untuk menghapus volt-ampere saya = f (U) dan karakteristik suhu ampere dari varistors saya = f (θ)... Nilai tegangan catu daya: E dan ketahanan beban R H dipilih tergantung pada jenis varistor yang diselidiki.
Saat memeriksa ketergantungan suhu, varistor ditempatkan di termostat.
termistor (termistor) Adalah resistor semikonduktor yang menggunakan ketergantungan suhu dari hambatan listrik semikonduktor.
Dalam termistor yang ditembakkan langsung, resistansi berubah baik karena panas atau karena perubahan suhu termistor karena perubahan iradiasi termal termistor (misalnya, karena perubahan suhu lingkungan). Termistor yang paling banyak digunakan adalah termistor, fitur utamanya adalah penurunan resistansi yang signifikan dengan meningkatnya suhu, yaitu termistor dengan koefisien resistansi suhu negatif.
Penurunan resistansi semikonduktor dengan peningkatan suhu dapat disebabkan oleh berbagai alasan - peningkatan konsentrasi pembawa muatan, peningkatan mobilitasnya, atau transformasi fase bahan semikonduktor.
I. Fenomena pertama khas untuk termistor yang terbuat dari kristal tunggal semikonduktor kovalen (silikon, germanium, silikon karbida, senyawa tipe A III B V, dll.). Semikonduktor semacam itu memiliki koefisien resistansi suhu negatif dalam kisaran suhu yang sesuai dengan konduktivitas listrik pengotor, ketika tidak semua pengotor terionisasi, ketika konsentrasi pembawa disebabkan oleh ionisasi atom semikonduktor itu sendiri. Dalam kedua kasus, ketergantungan resistansi semikonduktor ditentukan terutama oleh perubahan konsentrasi pembawa muatan, karena perubahan suhu dalam mobilitas dapat diabaikan dalam kasus ini.
Dalam rentang suhu ini, ketergantungan resistansi semikonduktor pada suhu sesuai dengan persamaan
, (6.1.1)
di mana V- koefisien sensitivitas suhu; R adalah konstanta tergantung pada bahan dan ukuran termistor.
Dengan ionisasi tidak lengkap dan tidak ada kompensasi 
,
di mana DE n- energi ionisasi pengotor (donor atau akseptor).
Untuk semikonduktor terkompensasi dengan ionisasi pengotor yang tidak sempurna
.
Dengan konduktivitas listriknya sendiri
,
di mana DE- lebar zona terlarang semikonduktor.
II. Sebagian besar termistor yang diproduksi oleh industri terbuat dari semikonduktor oksida polikristalin - dari oksida yang disebut logam transisi dari tabel periodik (dari titanium ke seng). Termistor dalam bentuk batang, tabung, cakram atau pelat diproduksi dengan metode teknologi keramik, yaitu dengan menembakkan benda kerja pada suhu tinggi.
Konduktivitas listrik semikonduktor oksida dengan ikatan ionik yang dominan antara atom berbeda dari konduktivitas listrik semikonduktor kovalen. Logam transisi dicirikan oleh adanya kulit elektron yang tidak terisi dan valensi yang bervariasi. Akibatnya, ketika oksida terbentuk dalam kondisi tertentu (adanya pengotor, penyimpangan dari stoikiometri), ion dengan muatan berbeda muncul pada posisi kristalografi yang sama. Konduktivitas listrik logam tersebut dikaitkan dengan pertukaran elektron antara ion tetangga. Energi yang dibutuhkan untuk pertukaran semacam itu kecil. Oleh karena itu, semua elektron (atau lubang) yang dapat berpindah dari satu ion ke ion lainnya dapat dianggap sebagai pembawa muatan bebas, dan konsentrasinya konstan dalam kisaran suhu operasi termistor.
Karena efek kuat pembawa muatan dengan ion, mobilitas pembawa muatan dalam semikonduktor oksida ternyata kecil dan secara eksperimental meningkat dengan meningkatnya suhu. Akibatnya, ketergantungan suhu dari resistansi termistor semikonduktor oksida sama dengan termistor yang terbuat dari semikonduktor kovalen (Gbr. 6.1.1), tetapi koefisien sensitivitas suhu mencirikan dalam hal ini perubahan mobilitas pembawa muatan, dan bukan perubahan konsentrasinya.
AKU AKU AKU. Dalam vanadium oksida V2O2 dan V2O3 pada suhu transformasi fase (68 o C dan –110 o C), penurunan resistivitas beberapa kali lipat diamati. Fenomena ini juga dapat digunakan untuk membuat termistor dengan koefisien resistansi suhu negatif yang besar dalam kisaran suhu yang sesuai dengan transformasi fasa.
6.2 Karakteristik dan parameter termistor pemanas langsung
Karakteristik suhu termistor Apakah ketergantungan resistansinya pada suhu. Contoh karakteristik suhu salah satu termistor ditunjukkan pada Gambar. 6.2.1.
Resistansi nominal termistor- ini adalah resistansi pada suhu tertentu (biasanya 20 ° C). Termistor diproduksi dengan penyimpangan yang diizinkan dari resistansi nominal ± 20, 10 dan 5%. Resistansi nominal dari berbagai jenis termistor berkisar dari beberapa ohm hingga beberapa ratus kilo-ohm.
Koefisien sensitivitas suhu B Apakah koefisien dalam eksponen karakteristik suhu termistor (1). Nilai koefisien ini, tergantung pada sifat bahan termistor, praktis konstan untuk termistor tertentu dalam kisaran suhu operasi dan untuk berbagai jenis termistor berada dalam kisaran 700 hingga 15 00 K. Koefisien sensitivitas suhu dapat ditemukan secara eksperimental dengan mengukur resistansi termistor pada dua suhu Itu dan T sesuai rumus
. (6.2.1)
Koefisien resistansi suhu termistor menunjukkan perubahan relatif dalam resistansi termistor ketika suhu berubah satu derajat:
TC 
.(6.2.2)
Koefisien suhu resistansi bergantung pada suhu, sehingga harus ditulis dengan indeks yang menunjukkan suhu di mana nilai ini terjadi. Ketergantungan koefisien suhu pada suhu dapat diperoleh dari persamaan (6.2.1) dan (6.2.2):
TC R = - B / T 2 (6.2.3)
Nilai koefisien suhu resistansi pada suhu kamar berbagai termistor berada pada kisaran (0,8 - 6,0) × 10 -2 K -1.
Faktor disipasi termistor H secara numerik sama dengan daya yang dihamburkan oleh termistor ketika perbedaan suhu antara termistor dan lingkungan adalah satu derajat, atau, dengan kata lain, secara numerik sama dengan daya yang harus dialokasikan dalam termistor dari arus yang melewatinya di bawah kondisi keseimbangan termal antara termistor dan lingkungan
Gambar 6.2.2. menunjukkan karakteristik arus-tegangan statis termistor. Linearitas karakteristik pada arus dan tegangan rendah dijelaskan oleh fakta bahwa daya yang dilepaskan dalam termistor tidak cukup untuk perubahan suhu yang signifikan. Dengan peningkatan arus yang melewati termistor, daya yang dilepaskan di dalamnya meningkatkan suhunya. Resistansi termistor oleh karena itu ditentukan oleh suhu lingkungan gabungan dan suhu pemanas termistor. Pada arus ini, resistansi termistor berkurang dengan meningkatnya arus dan suhu sesuai dengan (6.2.2), linieritas karakteristik tegangan arus statis dilanggar. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam arus dan sensitivitas suhu yang besar dari termistor, bagian jatuh dari karakteristik tegangan arus statis dapat diamati, yaitu, penurunan tegangan melintasi termistor dengan peningkatan arus yang melewatinya. .
Suhu termistor maksimum yang diizinkan Apakah suhu di mana perubahan ireversibel dalam parameter dan karakteristik termistor belum terjadi. Suhu maksimum yang diijinkan ditentukan tidak hanya oleh sifat-sifat bahan baku termistor, tetapi juga oleh fitur desainnya.
Disipasi daya maksimum yang diizinkan dari termistor- ini adalah kekuatan di mana termistor, yang terletak di udara tenang pada suhu 20 ° C, memanas ketika arus melewati suhu maksimum yang diizinkan. Ketika suhu lingkungan menurun, serta ketika termistor beroperasi di lingkungan yang menyediakan pembuangan panas yang lebih baik, disipasi daya dapat melebihi nilai maksimum yang diizinkan.
Faktor sensitivitas energi termistor G secara numerik sama dengan daya yang harus disuplai ke termistor untuk mengurangi resistansinya sebesar 1%. Koefisien sensitivitas energi terkait dengan koefisien disipasi dan koefisien suhu resistansi oleh hubungan G = H / TK R.
Nilai koefisien sensitivitas energi tergantung pada mode operasi termistor, yaitu akan berbeda pada setiap titik karakteristik tegangan arus statis.
Konstanta waktu termistor Adalah waktu di mana suhu termistor berkurang 63% (dalam e kali) sehubungan dengan perbedaan suhu antara termistor dan lingkungan (misalnya, ketika termistor dipindahkan dari lingkungan udara dengan suhu 120 ° C ke lingkungan udara dengan suhu 20 ° C). Inersia termal termistor, yang dicirikan oleh konstanta waktunya, ditentukan oleh desain dan dimensi termistor dan tergantung pada konduktivitas termal media tempat termistor berada. Untuk jenis yang berbeda termistor, konstanta waktu berkisar antara 0,5 hingga 140 detik.
6.3. Termistor pemanas tidak langsung
Termistor pemanas tidak langsung adalah termistor yang memiliki sumber panas tambahan - pemanas.
Desain termistor pemanas tidak langsung bisa berbeda. Seringkali, pemanas dibuat dalam bentuk belitan pada tabung isolasi, di mana termistor berada. Dalam kasus lain, termistor dibuat dalam bentuk tabung, di dalamnya melewati benang pemanas. Umum untuk semua desain termistor pemanas tidak langsung adalah bahwa mereka memiliki sirkuit elektrik terisolasi satu sama lain - kontrol dan dikendalikan.
Selain parameter seperti resistansi nominal dan koefisien sensitivitas termal, termistor pemanas tidak langsung memiliki karakteristik dan parameter spesifiknya sendiri.
Karakteristik tegangan arus statis termistor pemanas tidak langsung dihilangkan pada arus yang berbeda melalui pemanas. (Gambar 6.3.1.).
Karakteristik pemanasan - ini adalah ketergantungan resistansi termistor pemanas tidak langsung pada daya yang dilepaskan dalam koil pemanas (Gbr. 6.3.2.).
Untuk mendapatkan sensitivitas terbesar dari termistor pemanas tidak langsung, yaitu, perubahan resistansi terbesar, itu harus digunakan dalam mode di mana daya yang dilepaskan dalam elemen termosensitif itu sendiri oleh arus yang melewatinya dapat diabaikan.
Koefisien kopling termal Apakah rasio daya? R T yang diperlukan untuk memanaskan elemen peka suhu ke suhu tertentu selama pemanasan langsung, ke daya R di bawah, diperlukan untuk pemanasan pada suhu yang sama dengan pemanasan tidak langsung, yaitu dengan melewatkan arus melalui pemanas:
K = P T / R dibawah.
Biasanya, untuk menentukan koefisien kopling termal, termistor pemanas tidak langsung dipanaskan hingga apa yang disebut resistansi panas termistor pada daya maksimum yang dilepaskan dalam pemanas. Koefisien kopling termal biasanya dalam kisaran 0,5 hingga 0,97, yaitu kurang dari satu, karena sebagian panas yang dihasilkan oleh pemanas pasti hilang. Termistor pemanas tidak langsung saat ini praktis tidak digunakan karena ukurannya yang besar, kebutuhan untuk menggunakan sumber daya tambahan untuk memanaskan termistor, dan konsumsi daya yang tinggi.
Sirkuit untuk mempelajari termistor pemanas langsung, ditunjukkan pada Gambar. 6.3.3, memungkinkan untuk menghilangkan karakteristik tegangan arus dari termistor pada suhu sekitar yang berbeda.
Tegangan ke termistor disuplai dari sumber tegangan konstan kamu Sumber Daya listrik. Tegangan dapat disesuaikan tanpa batas dengan potensiometer R di catu daya .
Selamat siang! Hari ini artikel ini akan memiliki cara mudah untuk memeriksa termistor... Mungkin semua amatir radio tahu bahwa ada dua jenis termistor. NTC(Koefisien Suhu Negatif) dan PTC(Koefisien suhu positif). Seperti namanya, resistensi termistor NTC akan berkurang dengan meningkatnya suhu, dan resistansi termistor PTC dengan kenaikan suhu - akan meningkat... Anda dapat secara kasar memeriksa termistor NTC dan PTC menggunakan apa saja multimeter dan besi solder.
Untuk melakukan ini, Anda perlu mengalihkan multimeter ke mode pengukuran resistansi dan menghubungkan terminalnya ke terminal termistor (polaritas tidak masalah). Ingat resistansi dan bawa besi solder yang dipanaskan ke termistor dan pada saat yang sama lihat resistansi, itu harus naik atau turun. Tergantung pada jenis termistor yang Anda miliki di depan Anda adalah PTC atau NTC. Jika semuanya seperti yang dijelaskan di atas - termistor bagus.
Sekarang, bagaimana praktiknya, tetapi untuk latihan saya mengambil termistor pertama yang saya temui, ternyata termistor NTC MF72. Pertama-tama, saya menghubungkannya ke multimeter, untuk merekam proses verifikasi dan karena kurangnya buaya pada multimeter, saya harus menyolder kabel ke termistor dan kemudian memasangnya ke kontak multimeter.
Seperti yang Anda lihat dari foto pada suhu kamar, resistansi termistor adalah 6,9 Ohm, nilai ini hampir tidak benar, karena indikator baterai rendah menyala. Kemudian saya membawa besi solder ke termistor dan menyentuh terminal sedikit untuk mentransfer panas dari besi solder ke termistor lebih cepat.
Hambatan mulai berkurang perlahan dan berhenti pada nilai 2 Ohm, ternyata pada suhu besi solder ini adalah nilai minimumnya. Berdasarkan ini, saya hampir seratus persen yakin bahwa termistor ini berfungsi dengan baik.
Jika perubahan resistansi tidak mulus atau tidak sama sekali, perubahan apa pun berarti termistor tidak berfungsi dengan baik.
Ingat ini hanya pemeriksaan kasar... Untuk pengujian yang ideal, Anda perlu mengukur suhu dan resistansi termistor yang sesuai, kemudian membandingkan nilai-nilai ini dengan lembar data untuk termistor ini.
Termistor apa itu?
Termistor dan aplikasinya
Termistor pada dasarnya adalah termometer resistansi berdasarkan campuran oksida logam transisi. Dua jenis utama termistor adalah NTC (koefisien resistansi suhu negatif) dan PTC (koefisien positif). Jenis yang paling umum adalah NTC. Termistor PTC hanya digunakan dalam rentang suhu yang sangat sempit, beberapa derajat, terutama dalam sistem alarm dan kontrol.
Kata "termistor" cukup jelas: RESISTOR TERMAL -
perangkat yang resistansinya berubah dengan suhu.
Termistor sebagian besar perangkat non-linear dan
sering memiliki parameter dengan sebaran yang besar. Itu sebabnya banyak, bahkan
insinyur dan perancang sirkuit berpengalaman mengalami ketidaknyamanan saat bekerja dengan
dengan perangkat ini. Namun, setelah mengenal perangkat ini lebih baik, Anda bisa
lihat bahwa termistor sebenarnya adalah perangkat yang cukup sederhana.
Pertama, harus dikatakan bahwa tidak semua perangkat berubah
resistansi dengan suhu disebut termistor. Sebagai contoh,
termometer resistansi, yang terbuat dari gulungan kecil yang dipilin
kawat atau dari film logam yang disemprotkan. Meskipun parameternya bergantung
pada suhu, bagaimanapun, mereka bekerja secara berbeda dari termistor. Biasanya istilah
"Thermistor" berlaku untuk suhu sensitif
perangkat semikonduktor.
Ada dua kelas utama termistor: NTC
(koefisien suhu resistansi) dan dengan TCR positif.
Ada dua jenis termistor yang berbeda secara fundamental yang tersedia dengan:
TCS positif. Beberapa diproduksi seperti termistor negatif.
TCS, yang lain terbuat dari silikon. Termistor PTC akan
dijelaskan secara singkat, dengan fokus pada yang lebih umum
termistor dengan TCS negatif. Jadi, jika tidak ada yang spesial
instruksi, kita akan berbicara tentang termistor dengan TCS negatif.
Termistor NTC sangat sensitif,
perangkat non-linear dengan jangkauan sempit, yang resistansinya
berkurang dengan meningkatnya suhu. Gambar 1 menunjukkan kurva
menunjukkan perubahan resistansi tergantung pada suhu dan
yang merupakan ketergantungan suhu khas resistensi.
Sensitivitasnya sekitar 4-5% / oC. Tersedia berbagai macam
peringkat resistensi, dan perubahan resistensi dapat mencapai banyak
ohm dan bahkan kilo-ohm per derajat.
Gambar 1 Termistor NTC sangat sensitif dan memiliki nilai yang signifikan
Derajatnya tidak linier. Ro bisa dalam ohm, kilo-ohm atau
megoomah:
rasio 1-perlawanan R / Rо; 2- suhu di оС
Pada dasarnya termistor adalah
keramik semikonduktor. Mereka dibuat berdasarkan bubuk oksida
logam (biasanya oksida nikel dan mangan), kadang-kadang dengan penambahan sedikit
jumlah oksida lainnya. Oksida bubuk dapat larut dengan air dan
berbagai pengikat untuk mendapatkan adonan cair, yang
diberikan bentuk yang diperlukan dan yang ditembakkan pada suhu di atas
1000oC.
Lapisan logam konduktif (biasanya perak) dilas, dan
lead terhubung. Termistor yang sudah jadi biasanya dilapisi epoksi
resin atau kaca, atau tertutup di beberapa selungkup lainnya.
Ada banyak jenis termistor.
Termistor berbentuk cakram dan ring dengan diameter 2,5 sampai kurang lebih 25,5
mm, bentuk batang dengan berbagai ukuran.
Beberapa termistor pertama kali dibuat sebagai pelat besar,
lalu potong kotak. Termistor manik yang sangat kecil
dibuat dengan langsung membakar setetes adonan di dua
kesimpulan dari paduan titanium tahan api dengan penurunan berikutnya
termistor dalam kaca untuk mendapatkan lapisan.
Parameter khas
Mengatakan "parameter tipikal" tidak sepenuhnya benar, karena untuk
termistor, hanya ada beberapa parameter tipikal. Untuk banyak
termistor dari berbagai jenis, ukuran, bentuk, peringkat, dan toleransi
ada sejumlah besar spesifikasi. Lebih-lebih lagi,
seringkali termistor dari pabrikan yang berbeda tidak
dipertukarkan.
Termistor dengan resistansi dapat dibeli (pada 25 oС -
suhu di mana resistansi termistor biasanya ditentukan) dari
satu ohm sampai sepuluh megaohm atau lebih. Resistansi tergantung pada ukuran dan
bentuk termistor, namun, untuk setiap jenis tertentu, peringkatnya adalah:
resistensi dapat berbeda 5-6 kali lipat, yang dicapai dengan
perubahan sederhana dari campuran oksida. Saat mengubah campuran, itu juga berubah dan
jenis ketergantungan suhu resistensi (kurva R-T) dan perubahan
stabilitas di suhu tinggi... Untungnya, termistor dengan tinggi
resistensi yang cukup untuk menggunakannya pada high
suhu juga cenderung lebih stabil.
Termistor murah biasanya memiliki toleransi yang cukup besar
parameter. Misalnya, nilai resistansi yang diizinkan pada 25 ° C
berkisar dari (20% hingga (5%. Pada lebih tinggi atau lebih rendah)
pada suhu, penyebaran parameter semakin meningkat. Untuk tipikal
termistor memiliki sensitivitas 4% per derajat Celcius, sesuai
toleransi suhu yang diukur bervariasi dari sekitar (5 o hingga (1,25
oC pada 25oC. Termistor presisi tinggi akan dibahas dalam hal ini
artikel di bawah ini.
Sebelumnya dikatakan bahwa termistor itu sempit
jangkauan. Ini perlu diklarifikasi: sebagian besar termistor beroperasi di
berkisar dari -80 ° C hingga 150 ° C, dan ada instrumen (biasanya dengan
lapisan kaca), yang beroperasi pada 400 ° C dan suhu tinggi.
Namun, untuk tujuan praktis, sensitivitas termistor yang tinggi
membatasi rentang suhu yang berguna. Resistensi tipikal
termistor dapat berubah 10.000 atau 20.000 kali pada suhu dari -80
оС hingga +150 о. Orang bisa membayangkan kesulitan dalam merancang sirkuit,
yang akan memastikan akurasi pengukuran di kedua ujung rentang ini
(kecuali band switching digunakan). Resistansi termistor,
nominal pada nol derajat, tidak akan melebihi beberapa ohm pada
400oC.
Di sebagian besar termistor untuk koneksi terminal internal
solder digunakan. Jelas, termistor seperti itu tidak dapat digunakan untuk
pengukuran suhu melebihi titik leleh solder. Bahkan tanpa
penyolderan, lapisan epoksi termistor dipertahankan hanya pada suhu tidak
lebih dari 200 °C. Untuk suhu yang lebih tinggi perlu digunakan
termistor berlapis kaca yang dilas atau dilebur
kesimpulan.
Persyaratan stabilitas juga membatasi penggunaan termistor.
pada suhu tinggi. Struktur termistor mulai berubah ketika
paparan suhu tinggi, dan tingkat dan sifat perubahan
sebagian besar ditentukan oleh campuran oksida dan metode pembuatannya
termistor. Beberapa penyimpangan termistor berlapis epoksi dimulai
pada suhu di atas 100 ° C atau lebih. Jika termistor seperti itu
beroperasi terus menerus pada 150 ° C, penyimpangan dapat diukur dengan beberapa
derajat per tahun. Termistor resistansi rendah (misalnya, tidak lebih dari 1000 ohm pada 25
oC) seringkali bahkan lebih buruk - penyimpangannya dapat terlihat selama operasi
pada sekitar 70 ° C. Dan pada 100 ° C mereka menjadi tidak dapat diandalkan.
Perangkat murah dengan toleransi besar diproduksi dengan lebih sedikit
perhatian terhadap detail dan dapat memberikan hasil yang lebih buruk. Di sisi lain,
beberapa termistor berlapis kaca yang dirancang dengan baik memiliki
stabilitas yang sangat baik bahkan pada suhu yang lebih tinggi. Titisan
termistor berlapis kaca memiliki stabilitas yang sangat baik,
serta termistor cakram kaca yang baru-baru ini diperkenalkan.
dilapisi. Harus diingat bahwa drift tergantung pada suhu dan
waktu. Misalnya, termistor epoksi biasanya dapat digunakan.
pelapisan dengan pemanasan jangka pendek hingga 150 ° C tanpa penyimpangan yang signifikan.
Saat menggunakan termistor, nominal
nilai disipasi daya konstan. Misalnya, termistor kecil dengan
dilapisi epoksi memiliki konstanta disipasi satu miliwatt
per derajat Celcius di udara diam. Dengan kata lain, satu miliwatt
daya dalam termistor meningkatkan suhu internal satu derajat
Celcius, dan dua miliwatt (dua derajat, dan seterusnya. Jika Anda mengirimkan
tegangan satu volt per satu kilo-ohm termistor memiliki konstanta
disipasi satu miliwatt per derajat Celcius, Anda mendapatkan kesalahan
pengukuran dalam satu derajat Celcius. Termistor menghilangkan banyak daya,
jika mereka tenggelam ke dalam cairan. Termistor kecil yang sama dengan
lapisan epoksi menghilang 8 mW / oC, dalam keadaan baik
minyak pengaduk. Termistor besar memiliki konstanta
dispersi lebih baik daripada perangkat kecil. Misalnya, termistor dalam bentuk
disk atau mesin cuci dapat menghilangkan daya 20 atau 30 mW / oC di udara
harus diingat bahwa dengan cara yang sama seperti resistansi termistor
bervariasi dengan suhu, dan dihamburkan
kekuasaan.
Persamaan termistor
Tidak ada persamaan yang tepat untuk menggambarkan perilaku termistor, -
hanya ada perkiraan. Pertimbangkan dua yang umum digunakan
persamaan perkiraan.
Persamaan perkiraan pertama, eksponensial, sepenuhnya
memuaskan untuk rentang suhu terbatas, terutama
- saat menggunakan termistor dengan akurasi rendah.
Persamaan kedua, yang disebut persamaan Steinhart-Hart, memberikan
akurasi yang sangat baik untuk rentang hingga 100 ° C.
Resistansi termistor NTC menurun
kira-kira eksponensial dengan meningkatnya suhu. terbatas
rentang suhu, ketergantungan R-T-nya dijelaskan dengan cukup baik
dengan persamaan berikut:
RT2 = RT1 e ((I / T2 - I / T1),
Dimana T1 dan T2 adalah suhu mutlak dalam derajat Kelvin (оС +273);
RT1 dan RT2 - resistansi termistor pada T1 dan T2; (- konstan,
ditentukan dengan mengukur resistansi termistor dengan dua diketahui
suhu.
Jika (dan RT1 diketahui, maka persamaan ini dapat ditransformasikan dan
gunakan untuk menghitung suhu dengan mengukur resistansi:
Beta adalah bilangan positif yang besar dan memiliki dimensi dalam
derajat Kelvin. Nilai tipikal berkisar antara 3000 hingga 5000 kK.
Pabrikan sering memasukkan nilai beta dalam spesifikasi mereka, namun,
karena persamaan eksponensial hanya perkiraan, nilai
beta tergantung pada dua suhu yang digunakan untuk menghitungnya.
Beberapa pabrikan menggunakan nilai 0 dan 50 ° C; lainnya - 25 dan 75 ° C.
Suhu lain dapat digunakan: dapat dihitung sendiri
nilai beta berdasarkan tabel resistensi versus suhu,
ditawarkan oleh produsen. Persamaan umumnya konsisten dengan
nilai terukur dalam (1 ° C di bagian 100 ° C. Persamaan
tidak dapat digunakan dengan andal pada suhu yang sangat berbeda
dari yang digunakan untuk menentukan beta.
Sebelum beralih ke persamaan Steinhart-Hart, pertimbangkan dua:
parameter lain yang sering digunakan untuk menggambarkan termistor: alpha (() dan
koefisien resistensi. Alpha secara sederhana didefinisikan oleh kemiringan kurva R-T,
yaitu, sensitivitas pada suhu tertentu. Alfa
biasanya dinyatakan sebagai "persen per derajat". Nilai tipikal berkisar dari 3
% sampai dengan 5%oC. Sama seperti beta, alfa bergantung pada suhu di mana
itu ditentukan. Nilainya akan sedikit berkurang pada saat yang lebih tinggi
suhu.
Koefisien drag berarti rasio
resistensi pada satu suhu terhadap resistensi pada suhu lain, lebih banyak
suhu tinggi.
Untuk termistor presisi, biasanya ada tabel nilai resistansi.
(untuk setiap derajat) tergantung pada suhu yang disediakan
produsen bersama-sama dengan informasi lainnya. Namun, terkadang nyaman untuk memiliki
persamaan yang tepat saat melakukan perhitungan desain atau (terutama) ketika
menggunakan komputer untuk mengubah resistansi termistor menjadi suhu.
Kecuali untuk rentang suhu yang sangat sempit, persamaan eksponensial
dengan satu parameter tidak memuaskan - diperlukan jumlah yang lebih besar
parameter.
Ekspresi perkiraan terbaik yang banyak digunakan saat ini
waktu, adalah persamaan Steinhart-Hart:
Dimana t- suhu mutlak(dalam derajat Kelvin), R - resistansi
termistor; a, b dan c adalah konstanta yang diperoleh secara eksperimen.
Transformasi persamaan untuk menyatakan resistansi dalam bentuk
fungsi suhu mengarah ke ekspresi yang agak rumit.
Namun, mudah ditangani menggunakan komputer atau yang dapat diprogram
Kalkulator:
Perlu dicatat bahwa nilai-nilai untuk alfa dan beta ini tidak
lihat parameter alfa dan beta yang digunakan dalam eksponensial
persamaan dengan satu parameter.
Meskipun persamaan Steinhart-Hart lebih kompleks, biasanya
konsisten dengan nilai nyata dalam beberapa seperseribu derajat di
berkisar hingga 1000 °C. Tentu saja bisa sangat bagus jika
hanya nilai eksperimental parameter termistor yang juga akurat.
Suhu dengan akurasi seperseribu derajat hanya dapat diperoleh dalam
laboratorium kelas satu. Sebaliknya, pengguna setuju untuk menggunakan
tabel paspor daripada dia ingin melakukan pengukuran sendiri.
Untuk menentukan a, b dan c, Anda perlu mengetahui hambatan yang tepat
termistor pada tiga suhu dan mengganti setiap set data (R dan T)
ke dalam persamaan Steinhart-Hart untuk menentukan tiga yang tidak diketahui. Kemudian
perlu menggunakan cara matematis untuk menyelesaikan secara bersamaan
tiga persamaan dan memperoleh nilai tiga konstanta. Menggunakan
tabel paspor, Anda harus memilih nilai R tergantung pada T di tepi dan di
tengah kisaran suhu yang akan digunakan.
Pabrikan biasanya tidak menentukan nilai papan nama untuk konstanta ini, jadi
bagaimana nilai-nilai ini berubah tergantung pada suhu yang digunakan
jangkauan.
termistor presisi
Parameter termistor biasa hanya ditunjukkan dengan penyimpangan dari + -
5% hingga + -20% pada 25 ° C, dan pada suhu lain, toleransi meningkat.
Namun, dengan kontrol yang tepat atas teknologi dan pengukuran, itu mungkin
mendapatkan akurasi yang jauh lebih tinggi. Ada tiga jenis presisi
termistor: termistor cakram presisi yang dapat dipertukarkan,
termistor manik presisi dan pasangan manik yang cocok. Akurat
termistor menyediakan kalibrasi elektronik alat ukur,
tanpa memerlukan perangkat pemanas yang tepat. Termistor yang dapat dipertukarkan juga
memungkinkan Anda untuk mengganti termistor tanpa mengkalibrasi ulang elektronik.
Termistor disk presisi yang dapat dipertukarkan diproduksi dengan:
kontrol hati-hati dan perubahan R-T - parameter dan stabilitas oksida
campuran. Campuran yang tidak memenuhi persyaratan ketat tidak
digunakan. Termistor dicampur, dibentuk dan ditembakkan menggunakan
teknologi konvensional. Kemudian setiap termistor diturunkan ke dalam penangas cair
pada suhu yang dikontrol dengan hati-hati untuk menyesuaikan resistansi terhadap
nilai nominal. Sebelum pengiriman, parameter masing-masing termistor
diukur pada dua atau tiga suhu, dan jika tidak sesuai,
paspor, termistor ditolak.
Termistor standar siap pakai dengan toleransi (0,2
oC atau (0,1 oC pada kisaran 0 -70 oC dan akurasi kurang pada -80 oC dan +150
о. Tersedia termistor cakram kaca stabilitas tinggi khusus.
pelapisan dengan toleransi tidak melebihi 0,05 ° C. Data presisi tinggi,
termistor yang dapat dipertukarkan hanya tersedia dalam bentuk cakram atau persegi
ukuran kecil, dilapisi epoksi atau (untuk lebih tinggi
stabilitas) kaca. Beberapa produsen menawarkan beberapa atau semua
dari peringkat berikut (pada 25 ° C): 100, 300, dan 500 Ohm; 1.0,
2.252, 3.0, 5.0, 10.0, 30.0, 50.0, 100,0 dan 300,0 kilo-ohm dan 1 mega-ohm.
Termistor dengan nilai nominal 2.252; 3.0; dan 5,0 kilo-ohm dapat dipertukarkan untuk
berbagai produsen; termistor lain biasanya tidak. Ada
sejumlah besar sensor suhu yang menggunakan termistor
dengan nilai nominal 2.252 Kom.
Termistor manik bisa sangat akurat dan stabil, namun
ukurannya yang kecil dan metode pembuatannya tidak memungkinkan untuk menyempurnakannya
nilai yang tepat. Jika pengguna perlu melakukan pengukuran yang akurat
menggunakan termistor manik (yang memiliki dimensi terkecil dan
kinerja terbaik pada suhu tinggi), dia mungkin bertanya
ubah pabrikan dan cetak nilai R-T- kurva untuk
masing-masing termistor. Atau, Anda dapat menentukan termistor yang dipilih dari rentang
peringkat dan memiliki toleransi tertentu pada suhu tertentu.
Cara lain yang produsen memastikan akurasi
dan pertukaran, adalah pengukuran konstan dari parameter masing-masing
termistor dan koneksi selanjutnya dari pasangan yang cocok dipilih secara paralel
atau berurutan untuk memberikan kurva bentuk tertentu.
Karakteristik suhu
Termistor adalah resistor dan mereka mematuhi Hukum Ohm (E = IxR) -
jika suhu mereka tidak berubah. Harus diingat bahwa hanya
beberapa miliwatt daya untuk itu. Untuk menaikkan suhu
termistor satu derajat atau lebih, dan resistansinya berkurang
sekitar 4% per derajat Celcius. Jika Anda terhubung ke termistor
sumber arus dan perlahan-lahan naikkan arus, akan terlihat bahwa tegangan
meningkat lebih dan lebih lambat, karena resistansi termistor
menurun. Jelas, tegangan akan berhenti meningkat sama sekali dan
maka secara praktis akan mulai berkurang dengan peningkatan arus lebih lanjut. Pada
grafik pada Gambar. 4 menunjukkan kurva volt-ampere yang khas. Untuk kecil
arus dan daya rendah, kurva sesuai dengan garis resistansi konstan,
menunjukkan bahwa termistor tidak cukup panas. Saat meningkat
daya, Anda dapat melihat bahwa resistansi termistor mulai turun. Di area
termistor daya besar dalam arti tertentu, bekerja seperti negatif
resistansi, yaitu tegangan yang melewatinya berkurang dengan meningkatnya arus.
Menggunakan termistor
Termistor digunakan di banyak bidang. Hampir tidak ada
PCB yang kompleks tidak lengkap tanpa termistor. Mereka digunakan dalam
sensor suhu, termometer, di hampir semua yang terkait
kondisi suhu, elektronik.
Dalam teknologi pemadam kebakaran, ada suhu standar
sensor. Sensor serupa berisi dua termistor negatif.
koefisien suhu, yang dipasang pada papan sirkuit tercetak berwarna putih
perumahan polikarbonat. Satu dibawa ke luar - termistor terbuka, itu
cepat merespon perubahan suhu udara. Lain
termistor terletak di perumahan dan bereaksi terhadap perubahan suhu
lebih lambat.
Dalam kondisi stabil, kedua termistor berada dalam kondisi termal
kesetimbangan dengan suhu udara dan memiliki beberapa hambatan. Jika
suhu udara naik dengan cepat, maka hambatan terbuka
termistor menjadi kurang dari resistansi termistor tertutup.
Rasio resistansi termistor dipantau oleh sirkuit elektronik, dan jika
rasio ini melebihi tingkat ambang batas yang ditetapkan di pabrik, itu
mengeluarkan alarm. Di masa depan, prinsip tindakan ini akan
disebut sebagai "respons kenaikan suhu". Jika suhu
udara naik perlahan, perbedaan resistansi termistor
secara tidak signifikan. Namun, perbedaan ini menjadi lebih tinggi jika Anda terhubung
resistor suhu tinggi secara seri dengan termistor tertutup
stabilitas. Ketika rasio jumlah resistansi termistor tertutup dan
resistor stabil dan resistansi termistor terbuka melebihi
ambang, mode alarm terjadi. Sensor menghasilkan mode "Alarm" ketika
mencapai suhu eksternal 60 ° C terlepas dari laju kenaikan
suhu.
Dengan demikian, termistor ada di mana-mana di banyak
perangkat di sekitar kita.
Bibliografi
Shashkov A.G., Termistor dan aplikasinya. Moskow 1967.
Transduser pengukur termoelektrik. Kuliah Kursus
"Pengukuran listrik besaran mekanik". Rostov-on-Don. 1977
Samy K. Mengukur termokopel dan termistor. Terjemahan dari majalah
Otomesen 1988.Vol.33. Nomor 5.
Bagikan tautan ke buku dengan teman-teman Anda:
Kirim link ke buku ini ke teman melalui ICQ atau E-Mail:Posting di sumber daya atau LJ Anda:
Pelajari tentang termistor dan cara memprogram Arduino untuk mengukur datanya.
Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana beberapa perangkat seperti termostat, bantalan pemanas printer 3D, mesin mobil, dan oven mengukur suhu? Anda bisa mengetahuinya di artikel ini!
Mengetahui suhu bisa sangat membantu. Mengetahui suhu dapat membantu menyesuaikan suhu ruangan ke suhu yang nyaman, memastikan bahwa bantalan pemanas printer 3D cukup panas agar bahan seperti ABS dapat menempel pada permukaannya, dan mencegah mesin dari panas berlebih atau membakar makanan yang sedang dimasak.
Pada artikel ini, kami hanya mempertimbangkan satu jenis sensor yang mampu mengukur suhu. Sensor ini disebut termistor.
Termistor memiliki resistansi yang jauh lebih bergantung pada suhu daripada jenis resistor lainnya.
Kami akan menggunakan Arduino untuk mengukur dan memproses pembacaan termistor, setelah itu kami akan mengubah pembacaan tersebut ke format unit suhu yang mudah dibaca.
Di bawah ini adalah foto termistor yang akan kita gunakan:
Komponen yang diperlukan
Komponen
- Arduino (Mega atau Uno atau model lainnya);
- beberapa jumper;
- besi solder dan solder (mungkin diperlukan jika termistor Anda tidak cocok dengan konektor pada papan Arduino).
Perangkat lunak
- Arduino IDE
Teori
Dengan penggunaan resistor biasa, Anda tidak ingin resistansinya berubah seiring perubahan suhu. Ini tidak realistis dalam kehidupan nyata, Anda hanya dapat memberikan perubahan kecil dalam resistansi dengan perubahan suhu yang besar. Jika ini tidak terjadi, maka resistor anehnya akan mempengaruhi pengoperasian sirkuit, misalnya, LED bisa bersinar lebih terang atau lebih redup saat suhu lingkungan berubah.
Tetapi bagaimana jika Anda benar-benar ingin kecerahan LED menjadi fungsi suhu? Di sinilah termistor masuk. Seperti yang Anda duga, resistansi termistor berubah secara dramatis dengan sedikit perubahan suhu. Untuk menggambarkan hal ini, berikut adalah kurva resistansi termistor:
Gambar hanya menunjukkan unit pengukuran tanpa nilai aktual, karena rentang resistansi tergantung pada jenis termistor tertentu. Seperti yang Anda lihat, saat suhu naik, resistansi termistor berkurang. Ini adalah ciri khas resistor Koefisien Suhu Negatif, atau termistor NTC.
Ada juga termistor Koefisien Suhu Positif (PTC) yang resistansinya meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Namun, termistor PTC memiliki semacam titik belok dan banyak berubah resistansi pada suhu tertentu. Hal ini membuat interfacing dengan termistor PTC sedikit lebih sulit. Untuk alasan ini, termistor NTC lebih disukai di sebagian besar pengukur suhu murah.
Untuk sisa artikel ini, seperti yang Anda duga, kita akan berbicara tentang termistor tipe NTC.
Empat Pendekatan untuk Menemukan Rumus Kurva
Sekarang setelah kita memahami dengan lebih baik perilaku termistor, Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana kita dapat menggunakan Arduino untuk mengukur suhu. Kurva pada grafik di atas adalah non-linier dan oleh karena itu persamaan linier sederhana tidak bekerja untuk kita (sebenarnya, kita dapat menurunkan persamaan, tetapi lebih lanjut tentang itu nanti).
Jadi apa yang kamu lakukan?
Sebelum melanjutkan, pikirkan tentang bagaimana Anda akan melakukannya di Arduino, atau bahkan di sirkuit tanpa komponen mikroprosesor.
Ada beberapa cara untuk mengatasi masalah ini, yang tercantum di bawah ini. Ini jauh dari daftar lengkap dari semua teknik, tapi dia akan menunjukkan beberapa pendekatan populer.
Metode 1
Beberapa pabrikan memberikan informasi yang sangat lengkap sehingga berisi seluruh grafik yang menampilkan rentang spesifik suhu bilangan bulat dan nilai resistansi (nilai tipikal). Salah satu termistor tersebut dapat ditemukan di lembar data Vishay.
Bagaimana, dengan data sedetail itu, dimungkinkan untuk mengimplementasikan pengukuran suhu pada Arduino. Anda perlu mengkodekan semua nilai ini ke dalam tabel pencarian besar atau struktur kontrol "switch ... case" atau "if ... else" yang sangat panjang.
Dan jika pabrikan tidak repot-repot memberikan tabel terperinci, maka Anda harus mengukur sendiri setiap titik untuk membentuk tabel seperti itu. Hari ini akan sangat membosankan bagi seorang programmer. Tetapi metode ini tidak terlalu buruk dan memiliki tempat untuk digunakan. Jika proyek saat ini hanya memeriksa beberapa titik atau bahkan rentang kecil, metode ini mungkin lebih disukai. Misalnya, satu situasi seperti itu muncul jika Anda ingin mengukur apakah nilainya berada dalam rentang suhu yang dipilih dan menyalakan LED untuk menunjukkan kondisi ini.
Tetapi dalam proyek kami, kami ingin mengukur suhu dalam kisaran yang hampir terus menerus dan mengirim pembacaan ke monitor port serial, jadi kami tidak akan menggunakan metode ini.
Metode 2
Anda dapat mencoba untuk "memlinearisasi" respons termistor dengan menambahkan sirkuit tambahan ke dalamnya.
Salah satu cara populer untuk melakukan ini adalah dengan menghubungkan resistor secara paralel dengan termistor. Beberapa chip menawarkan untuk melakukan ini untuk Anda.
Menentukan bagaimana memilih dan linierisasi bagian dari kurva, bersama dengan memilih nilai resistor yang benar, adalah topik untuk artikel terpisah. Pendekatan ini baik jika mikroprosesor tidak dapat menghitung ekspresi floating point (seperti PICAXE), karena menyederhanakan respons pada rentang suhu tertentu ke linearitas. Ini juga memudahkan untuk merancang sirkuit yang tidak memiliki mikroprosesor.
Tetapi kami memiliki mikroprosesor dalam artikel ini, dan kami ingin mengukur suhu di seluruh rentang.
Metode 3
Anda dapat mengambil data dari tabel di deskripsi teknis atau (jika Anda menyukai penyimpangan) buat tabel Anda sendiri dengan melakukan pengukuran independen dan membuat ulang grafik dalam sesuatu seperti Excel. Kemudian Anda dapat menggunakan fungsi pemasangan kurva untuk membuat rumus untuk kurva tersebut. Ini bukan ide yang buruk, dan semua pekerjaan yang dilakukan akan memberi Anda formula bagus yang dapat Anda gunakan dalam program Anda. Tapi itu akan memakan waktu untuk preprocessing data.
Meskipun ini adalah pendekatan yang masuk akal, kami tidak ingin bergantung pada analisis semua data ini. Juga, setiap termistor sedikit berbeda (tapi tentu saja ini bukan masalah jika toleransinya agak rendah).
Metode 4
Ternyata ada rumus penyesuaian kurva umum untuk perangkat seperti termistor. disebut persamaan Steinhart-Hart. Di bawah ini adalah versinya (dalam versi lain, istilah dalam kedua dan derajat digunakan):
\ [\ frac (1) (T) = A + B \ ln (R) + C (\ ln (R)) ^ 3 \]
di mana R adalah resistansi termistor pada suhu T (dalam Kelvin).
Ini adalah persamaan kurva umum yang cocok untuk semua jenis termistor NTC. Perkiraan hubungan antara suhu dan resistansi adalah "cukup baik" untuk sebagian besar aplikasi.
Perhatikan bahwa persamaan membutuhkan konstanta A, B dan C. Ini berbeda untuk termistor yang berbeda dan harus ditentukan atau dihitung. Karena kami memiliki tiga yang tidak diketahui, Anda perlu melakukan tiga pengukuran resistansi pada suhu tertentu, yang kemudian dapat digunakan untuk membuat tiga persamaan dan menentukan nilai konstanta ini.
Bahkan bagi kita yang mengetahui aljabar dengan baik, masih terlalu memakan waktu.
Sebaliknya, ada persamaan yang lebih sederhana yang kurang akurat, tetapi hanya berisi satu konstanta. Konstanta ini dilambangkan sebagai , dan oleh karena itu persamaan tersebut disebut persamaan .
\ [\ frac (1) (T) = \ frac (1) (T_o) + (\ frac (1) (\ beta)) \ cdot \ ln \ kiri (\ frac (R) (R_o) \ kanan) \ ]
di mana R 0 - resistansi pada suhu kontrol T 0 (misalnya, resistansi pada suhu kamar). biasanya ditunjukkan dalam lembar data; jika tidak, maka Anda hanya perlu satu dimensi (satu persamaan) untuk menghitung konstanta ini. Saya akan menggunakan persamaan ini untuk berinteraksi dengan termistor kami, karena ini adalah yang paling sederhana yang saya temui dan tidak perlu linierisasi respons termistor.
Mengukur resistansi dengan Arduino
Sekarang kita telah memilih metode pemasangan kurva, kita perlu mencari tahu bagaimana sebenarnya mengukur resistansi dengan Arduino sebelum kita dapat memasukkan informasi resistansi ke dalam persamaan . Kita dapat melakukan ini dengan menggunakan pembagi tegangan:
Ini akan menjadi rangkaian interaksi termistor kita. Ketika termistor merasakan perubahan suhu, itu akan tercermin dalam tegangan output.
Sekarang, seperti biasa, kami menggunakan rumus pembagi tegangan.
Tetapi kami tidak tertarik pada tegangan keluaran keluaran V, kami tertarik pada resistansi termistor R termistor. Oleh karena itu, kami akan mengungkapkannya:
Ini jauh lebih baik, tetapi kita perlu mengukur tegangan output kita serta tegangan suplai. Karena kita menggunakan ADC bawaan Arduino, kita dapat merepresentasikan tegangan sebagai nilai numerik pada skala tertentu. Jadi, bentuk akhir dari persamaan kami ditunjukkan di bawah ini:
Ini bekerja karena tidak peduli bagaimana kita mewakili tegangan (dalam volt atau dalam unit digital), unit ini membatalkan pembilang dan penyebut pecahan, meninggalkan nilai berdimensi. Kemudian kita kalikan dengan hambatan untuk mendapatkan hasil ohm.
Kami akan memiliki D max sama dengan 1023, karena ini adalah angka terbesar yang dapat dihasilkan ADC 10-bit kami. D terukur adalah nilai terukur dari konverter analog-ke-digital, yang dapat berkisar dari nol hingga 1023.
Semuanya! Sekarang Anda dapat mulai merakit!
Mari kita satukan
Saya menggunakan termistor TH10K.
Saya juga menggunakan resistor 10k sebagai penyeimbang R di pembagi tegangan kami. Saya tidak memiliki konstanta , jadi saya menghitungnya sendiri.
Di bawah ini adalah diagram lengkap perangkat. Ini cukup mudah.
Dan ini adalah bagaimana tata letak akhir terlihat seperti:
kode Arduino
Kode memiliki banyak komentar untuk membantu Anda memahami logika program.
Ini pada dasarnya mengukur tegangan melintasi pembagi, menghitung suhu, dan kemudian menampilkannya di terminal port serial.
Untuk bersenang-senang, beberapa pernyataan "jika ... lain" juga telah ditambahkan untuk menunjukkan bagaimana Anda dapat bertindak tergantung pada kisaran suhu.
// ================================================ =============================== // Konstanta // ============== ================================================= = ================ // Terkait termistor: / * Di sini kita memiliki beberapa konstanta yang memudahkan untuk mengedit kode. Mari kita berjalan melalui mereka. Pembacaan dari ADC dapat memberikan satu nilai pada satu sampel, dan kemudian nilai yang sedikit berbeda pada sampel berikutnya. Untuk menghindari pengaruh noise, kita dapat membaca nilai dari pin ADC beberapa kali kemudian rata-rata nilainya untuk mendapatkan nilai yang lebih konstan. Konstanta ini digunakan dalam fungsi readThermistor. * / const int SAMPEL_NUMBER = 10; / * Untuk menggunakan persamaan beta, kita perlu mengetahui nilai resistor kedua di pembagi kita. Jika Anda menggunakan resistor dengan toleransi besar seperti 5% atau bahkan 1%, ukur dan letakkan pembacaan ohm di sini. * / const ganda BALANCE_RESISTOR = 9710.0; // Ini membantu dalam menghitung resistansi termistor (lihat artikel untuk detailnya). const ganda MAX_ADC = 1023.0; / * Konstanta ini bergantung pada termistor dan harus ada di lembar data, atau lihat artikel tentang cara menghitungnya menggunakan persamaan beta. * / const double BETA = 3974.0; / * Diperlukan untuk persamaan konversi sebagai suhu kamar "biasa". * / const double ROOM_TEMP = 298,15; // suhu kamar dalam Kelvin / * Termistor memiliki resistansi khas pada suhu kamar, kami tunjukkan di sini. Sekali lagi, diperlukan untuk persamaan transformasi. * / const double RESISTOR_ROOM_TEMP = 10000.0; // ================================================ =============================== // Variabel // ============== ================================================== =============== // Di sini kita akan menyimpan suhu arus ganda saat iniSuhu = 0; // ================================================ =============================== // Deklarasi kesimpulan // ============ ================================================== == ================ // Input: int thermistorPin = 0; // Masukan ADC, keluaran pembagi tegangan // ===================================== = ====================================== // Inisialisasi // ====== = ================================================= ========================= ============================================= ====================== void setup () (// Atur kecepatan port untuk mengirim pesan Serial.begin (9600);) // ==== = ================================================= ========================= ============================================= ========================= // Loop utama // =================== =================================================== = ========== void loop () (/ * Loop utama cukup sederhana, ia mencetak suhu ke monitor serial. Inti dari program ini adalah fungsi readThermistor. * / saat iniSuhu = readThermistor(); penundaan (3000); / * Inilah yang harus dilakukan jika suhu terlalu tinggi, terlalu rendah, atau sempurna. * / jika (Suhu saat ini> 21.0 && Suhu saat ini< 24.0) { Serial.print("It is "); Serial.print(currentTemperature); Serial.println("C. Ahhh, very nice temperature."); } else if (currentTemperature >= 24.0) (Serial.print ("Ini"); Serial.print (temperature saat ini); Serial.println ("C. Saya merasa seperti tamale panas!");) Lain (Serial.print ("Ini") ; Serial.print (temperature saat ini); Serial.println ("C. Brrrrrr, itu DINGIN! ");)) // ===================== ================================================== ======== // Fungsi // ===================================== ======================================== //////// ///////////////////// ////// readThermistor /////// ////////////////////////// readThermistor //////////////////// ////////////// / * Fungsi ini membaca nilai dari output analog seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Mengubah tegangan input ke representasi digital menggunakan konversi analog-ke-digital. Namun, ini dilakukan beberapa kali sehingga kita bisa mendapatkan rata-rata nilai untuk menghindari kesalahan pengukuran. Nilai rata-rata ini kemudian digunakan untuk menghitung resistansi termistor. Resistansi tersebut kemudian digunakan untuk menghitung suhu termistor. Akhirnya, suhu dikonversi sampai derajat Celcius.* / double readThermistor () (// variabel double rThermistor = 0; // Menyimpan nilai resistansi termistor ganda tKelvin = 0; // Menyimpan suhu yang dihitung ganda tCelsius = 0; // Menyimpan suhu dalam derajat Celcius double adcAverage = 0; // Menyimpan nilai tegangan rata-rata int adcSamples; // Array untuk menyimpan hasil individual // pengukuran tegangan / * Hitung resistansi rata-rata termistor: Seperti disebutkan di atas, kita akan membaca nilai ADC beberapa kali untuk mendapatkan array sampel. Penundaan kecil digunakan agar fungsi analogRead bekerja dengan benar. * / untuk (int i = 0; i< SAMPLE_NUMBER; i++) { adcSamples[i] = analogRead(thermistorPin); // прочитать значение на выводе и сохранить delay(10); // ждем 10 миллисекунд } /* Затем мы просто усредняем все эти выборки для "сглаживания" измерений. */ for (int i = 0; i < SAMPLE_NUMBER; i++) { adcAverage += adcSamples[i]; // складываем все выборки. . . } adcAverage /= SAMPLE_NUMBER; // . . . усредняем их с помощью деления /* Здесь мы рассчитываем сопротивление термистора, используя уравнение, описываемое в статье. */ rThermistor = BALANCE_RESISTOR * ((MAX_ADC / adcAverage) - 1); /* Здесь используется бета-уравнение, но оно отличается от того, что описывалось в статье. Не беспокойтесь! Оно было перестроено, чтобы получить более "красивую" формулу. Попробуйте сами упростить уравнение, чтобы поупражняться в алгебре. Или просто используйте показанное здесь или то, что приведено в статье. В любом случае всё будет работать! */ tKelvin = (BETA * ROOM_TEMP) / (BETA + (ROOM_TEMP * log(rThermistor / RESISTOR_ROOM_TEMP))); /* Я буду использовать градусы Цельсия для отображения температуры. Я сделал это, чтобы увидеть типовую комнатную температуру, которая составляет 25 градусов Цельсия. */ tCelsius = tKelvin - 273.15; // преобразовать кельвины в цельсии return tCelsius; // вернуть температуру в градусах Цельсия }Kemungkinan langkah selanjutnya
Semua yang ada di artikel ini menunjukkan cara yang cukup sederhana untuk mengukur suhu menggunakan termistor murah. Ada beberapa cara lagi untuk meningkatkan sirkuit:
- tambahkan kapasitor kecil sejajar dengan keluaran pembagi. Ini menstabilkan tegangan dan bahkan dapat menghilangkan kebutuhan untuk rata-rata sejumlah besar sampel (seperti yang dilakukan dalam kode) - atau setidaknya kita dapat rata-rata sampel yang lebih sedikit;
- gunakan resistor presisi (toleransi kurang dari 1%) untuk pengukuran yang lebih dapat diprediksi. Jika Anda kritis terhadap akurasi pengukuran, perlu diingat bahwa pemanasan sendiri dari termistor dapat mempengaruhi pengukuran; pemanasan sendiri tidak dikompensasikan dalam artikel ini.
Tentu saja, termistor hanyalah salah satu sensor yang digunakan untuk mengukur suhu. Pilihan populer lainnya adalah chip sensor (contoh bekerja dengan salah satunya dijelaskan). Dalam hal ini, Anda tidak harus berurusan dengan linearisasi dan persamaan kompleks. Dua opsi lainnya adalah jenis sensor termokopel dan inframerah; yang terakhir dapat mengukur suhu tanpa kontak fisik, tetapi tidak begitu murah lagi.
Semoga artikelnya bermanfaat. Tinggalkan komentar Anda!
