Temperatursensor NTC MF58 3950 B

Abb. 1: NTC Temperatursensor

Autor: 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 °C bis über 300 °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

Tabelle 1: Eigenschaften des NTC MF58 3950 B 10kΩ

Eigenschaft	Daten
Widerstand	0,1 Ω - 1000 kΩ
Widerstand R25	10 kΩ bei T=25 °C
Toleranz	±1 % bei T=25 °C
Messbereich	-55 °C bis ca. +300 °C
Temperaturkoeffizient	B=3950 K bei 25 °C
Hersteller	Vatronics Technologies Limited
Artikelnummer des Herstellers	MF58 3950 B 10 kΩ

Kennlinie

Abb. 2: NTC Temperaturkennlinie

Abb. 2 zeigt die Temperaturkennlinien des NTC gemäß Datenblatt.

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

verwendet werden. $T_0$ ist hierbei die Bezugstemperatur und $B$ der Temperaturkoeffizient des NTC. Diese Näherung ist als rote Kurve in Abb. 3 zu sehen.

Abb. 3: Näherung durch Exponentialfunktion

Messschaltung

Tabelle 2: Stückliste der NTC Grundschaltung

Anzahl	Bauteil	Bezeichnung
1	Arduino Uno R3
1	Steckbrett
6	Drahtbrücken
1	Widerstand mit $100\,k\Omega$	$R_1$
1	NTC MF58 3950 B mit $100\,k\Omega$	$R_2$

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 $R_1 = 10\,k\Omega$

Abb. 5: Anschluss des NTC an den Arduino

gemessen wird die Spannung über dem 10 kΩ Widerstand. Es gilt der Spannungsteiler:
$U_{A0} = U_0 \cdot \frac{R_1}{R_2(T)+R_1}$

Für die Spannung am Digitalport A0 gilt:
$U_{A0} = U_0 \cdot \frac{Digitalwort}{1024}$

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

Messschaltung für 100 kΩ NTC

Tabelle 3: Eigenschaften des NTC MF58 3950 B 100kΩ

Eigenschaft	Daten
Widerstand	0,1 Ω - 2000 kΩ
Widerstand R25	100 kΩ bei T=25 °C
Toleranz	±1 % bei T=25 °C
Messbereich	-55 °C bis ca. +300 °C
Temperaturkoeffizient	B=3990 K bei 25 °C
Hersteller	Vatronics Technologies Limited
Artikelnummer des Herstellers	MF58 3950 B 100 kΩ

Tabelle 4: Stückliste 100 kΩ NTC Schaltung

Anzahl	Bauteil	Bezeichnung
1	Arduino Uno R3
1	Steckbrett
6	Drahtbrücken
1	Widerstand mit $100\,k\Omega$	$R_1$
1	NTC MF58 3950 B mit $100\,k\Omega$	$R_2$

Bei der Verwendung dieser Grundschaltung fließt ein geringerer Messtrom, was zu einer geringeren Eigenerwärmung des NTC und somit zu einem geringenren Messfehler führt. Die Parameter der Messgleichungen müssen an den Sensor angepasst werden.

Datenblatt

Vatronics Technologies: Datenblatt MF58

Video

Was unterscheidet Heißleiter und Kaltleiter?

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