Quelltext der Seite Temperatursensor NTC MF58 3950 B

[[Kategorie:Arduino]]
[[Datei:NTC.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 1: NTC Temperatursensor]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]

== Einleitung ==
Der MF58 ist ein Temperatursensoren mit negativem Temperatur-Koeffizienten des Widerstandes (NTC) für Anwendungen innerhalb der Mess- und Regeltechnik. NTCs werden als Heißleiter bezeichnet.

NTC oder Heißleiter sind Temperatursensoren, die ihren Widerstand abhängig
von der Temperatur verändern. Ein NTC hat einen hohen Widerstandswert bei
Kälte und bei Hitze besitzt er einen niedrigen Widerstandswert. Darum auch der
Name NTC, was Negative Temperature Coefficient, also negativer Temperaturkoeffizient,
bedeutet.

Heißleiter gibt es mit verschiedenen Widerstandswerten. Der angegebene Widerstandswert ist der Wert bei 25 Grad Celsius.

Der Temperaturbereich für die NTC liegt von unter -50&thinsp;°C bis über 300&thinsp;°C.
Diese Temperatursensoren werden darum für viele Industrieanwendungen oder Mess- und Regelsysteme verwendet. Neben dem großen Temperaturbereich ist auch der günstige Preis dieser Sensoren erwähnenswert.
== Technische Übersicht ==
{| class="wikitable"
|+ Tabelle 1: Eigenschaften des NTC MF58 3950 B 10kΩ
! style="font-weight: bold;" | Eigenschaft
! style="font-weight: bold;" | Daten
|-
| Widerstand<br/> || 0,1&thinsp;Ω - 1000&thinsp;kΩ <br/>
|-
| Widerstand R<sub>25</sub><br/> || 10&thinsp;kΩ bei T=25&thinsp;°C
|-
| Toleranz || ±1&thinsp;% bei T=25&thinsp;°C
|-
| Messbereich || -55&thinsp;°C bis ca. +300&thinsp;°C <br/>
|-
| Temperaturkoeffizient || B=3950&thinsp;K bei 25&thinsp;°C
|-
| Hersteller  || Vatronics Technologies Limited
|-
| Artikelnummer des Herstellers  || MF58 3950 B 10&thinsp;kΩ 
|}

== Kennlinie ==
[[Datei:NTC MF58 3950 B.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 2: NTC Temperaturkennlinie]]
Abb. 2 zeigt die Temperaturkennlinien des NTC gemäß Datenblatt.

Für den Bereich des starken Temperaturanstieges kann die Beziehung<br>
<math>R(T)=R_0\cdot e^{\left[B\cdot (\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0}) \right]} </math>

verwendet werden.  <math>T_0</math> ist hierbei die Bezugstemperatur und <math>B</math> der Temperaturkoeffizient des NTC. Diese Näherung ist als rote Kurve in Abb. 3 zu sehen.
[[Datei:NTC MF58 KL.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 3: Näherung durch Exponentialfunktion]]

== Messschaltung ==

{| class="wikitable"
|+ Tabelle 2: Stückliste der NTC Grundschaltung
! style="font-weight: bold;" | Anzahl
! style="font-weight: bold;" | Bauteil
! style="font-weight: bold;" | Bezeichnung
|-
| 1 || Arduino Uno R3 || 
|-
| 1 || Steckbrett || 
|-
| 6 || Drahtbrücken 
|-
| 1 || Widerstand mit <math>100\,k\Omega</math>|| <math>R_1</math>
|-
| 1 || NTC MF58 3950 B mit <math>100\,k\Omega</math> || <math>R_2</math>
|}
[[Datei:Grundschaltung NTC.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 4: Heißleiter (NTC) als Temperaturfühler]]
Die Grundschaltung für die Temperaturmessung kann mit einem einfachen Spannungsteiler realisiert werden. Die resultierende Spannung kann nun direkt am Analogport des Arduino angeschlossen werden. In Abb. 4 wird der
Analogwert auf Port A0 des Arduino geführt. Als Vorwiderstand des NTC dienen <math>R_1 = 10\,k\Omega</math>
[[Datei:Grundschaltung NTC Arduino.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 5: Anschluss des NTC an den Arduino]]

gemessen wird die Spannung über dem 10&thinsp;kΩ Widerstand. Es gilt der Spannungsteiler:<br>
<math>U_{A0} = U_0 \cdot \frac{R_1}{R_2(T)+R_1}</math>

Für die Spannung am Digitalport <code>A0</code> gilt:<br>
<math>U_{A0} = U_0 \cdot \frac{Digitalwort}{1024}</math>

Gleichsetzen und umformen liefert<br>
<math>\Leftrightarrow R_2(T) = R_1 \cdot (\frac{1024}{Digitalwort}-1)</math> mit dem Vorwiderstand <math>R_1 = 10\,k\Omega</math>

== Messschaltung für <math>100\,k\Omega</math> NTC==
{| class="wikitable"
|+ Tabelle 3: Stückliste <math>100\,k\Omega</math> NTC Schaltung
! style="font-weight: bold;" | Anzahl
! style="font-weight: bold;" | Bauteil
! style="font-weight: bold;" | Bezeichnung
|-
| 1 || Arduino Uno R3 || 
|-
| 1 || Steckbrett || 
|-
| 6 || Drahtbrücken 
|-
| 1 || Widerstand mit <math>100\,k\Omega</math>|| <math>R_1</math>
|-
| 1 || NTC MF58 3950 B mit <math>100\,k\Omega</math> || <math>R_2</math>
|}

Bei der Verwendung dieser Grundschaltung fließt ein geringerer Messtrom, was zu einer geringeren Eigenerwärmung des NTC und somit zu einem geringenren Messfehler führt.

== Datenblatt ==
[[Medium:DSASW00413554.pdf|Vatronics Technologies: Datenblatt MF58]]

== Video ==
{{#ev:youtube|https://youtu.be/jnl_qrxyyO4| 600 | | Was unterscheidet Heißleiter und Kaltleiter?|frame}}



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