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bastelix(R)

08.09.2019,
00:01
(editiert von bastelix
am 08.09.2019 um 00:02)
 

NTC µC Schaltung(en) (Schaltungstechnik)

Servus Zusammen,

ich hab aktuell einen Testaufbau mit einem NTC-Temperaturfühler und einem konstanten Widerstand in einem unbelasteten Spannungsteiler und lese da die Spannung via µC aus. Bei meinen Recherchen wie ich den B-Wert des NTC ermittle (da ich kein Datenblatt bekommen habe) bin ich über eine AN von TDK gestolpert ( https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/531110/5608e4b12153bb12af2808fbedc5a55b/pdf-applicationnotes.pdf )

Hier ist der Widerstand R in Reihe zum µC-Pin und zwei Kondensatoren (C und C) Parallel zu diesem Widerstand R geschaltet. Dazu habe ich ein paar Fragen.

1. Wozu ist der Widerstand R in der Schaltung? Ist das nur ein Schutzwiderstand für den µC-Pin?
2. Wozu sind die Kondensatoren gut? Einer zum filtern von Störungen macht wohl Sinn, aber warum ein C vor und ein C hinter dem (mir grad nicht erklärbaren) Widerstand R?
3. Kann man bei der Schaltung noch mit der Formel für den unbelasteten Spannungsteiler den aktuellen Widerstandswert des NTC berechnen oder muss man das schon als Netzwerk betrachten/berechnen?
4. Wie dimensioniere ich R und die beiden C?

Hintergrund: Mein (billiges) Grillthermoether ist kaputt gegangen (am Temperaturfühler liegt es wohl nicht) und ich will dann doch mal die kompletten Features für mein selbstgebautes Grillthermoether realisieren. Also auch die Kerntemperaturmessung des Grillguts. Das ganze soll dann auch mehrere Kerntemperaturfühler unterstützen, die Optional angesteckt werden können. Da knoble ich auch noch an einer Erkennung ob ein Fühler angesteckt ist. Wenn ich nicht selber drauf komme mach ich dazu auch noch einen Thread auf ;) Aber vorerst würde ich gerne die gezeigte Schaltung verstehen.

Thomas Kuster(R)

08.09.2019,
08:40

@ bastelix

NTC µC Schaltung(en)

Hallo bastelix
die beiden C's bliden zusammen mit den Widerständen ein Tiefpassfilter 2.Ordnung. Damit unterdrückt man (meist) die 50 Hz-Netzspannung und muss auch dementsprechend dimensioniert werden. Ein grösseres Problem dürfte die Ermittlung der B-Konstante eines unbekannten NTC's sein, zumal ja auch noch der Nominalwiderstand unbekannt ist :
Rt = Rn * e hoch B*(1/T-1/Tn), wobei T und Tn als absolute Temperaturen in Kelvin angegeben werden.

Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

simi7(R)

D Südbrandenburg,
08.09.2019,
10:37

@ bastelix

NTC µC Schaltung(en)

Die ADW Eingänge der µController sind wesentlich hochohmiger als dein NTC.
Du brauchst dir also wegen der Belastung des Spannungsteilers bei deinem Anwendungsfall keine Gedanken machen.
So ganz linear sind die NTCs auch nicht, spielt aber hier auch keine Rolle. Notfalls muss eben eine Korrektur im µC vorgenommen werden.

Da die Fleischtemperatur eher langsame Änderungen hat kannst du die Kondensatoren im Filter auch etwas größer auslegen.

Hast du auch geeignete handelsübliche Ersatz-Temperaturfühler in Erwägung gezogen?
Sind preiswert und mit Klinkenstecker versehen und du brauchst nichts basteln (Edelstahl, hitzebeständiges Kabel).

bastelix(R)

08.09.2019,
23:16

@ Thomas Kuster

NTC µC Schaltung(en)

Hallo Thomas
» die beiden C's bliden zusammen mit den Widerständen ein Tiefpassfilter
» 2.Ordnung. Damit unterdrückt man (meist) die 50 Hz-Netzspannung und muss
» auch dementsprechend dimensioniert werden.
Danke, jetzt verstehe ich das ganze. (Ich muss echt mal lernen Filter in einem Schaltplan zu erkennen.)

» Ein grösseres Problem dürfte die
» Ermittlung der B-Konstante eines unbekannten NTC's sein, zumal ja auch noch
» der Nominalwiderstand unbekannt ist :
» Rt = Rn * e hoch B*(1/T-1/Tn), wobei T und Tn als absolute Temperaturen in
» Kelvin angegeben werden.
Für die Messfühler in der Bauform (Einstechthermometer, Edelstahl mit isoliertem Kabel) habe ich keine Datenblätter auftreiben können. Darum war meine Überlegung mit einem anderen Thermometer (K-Typ oder DS18B20) via µC die Temperaturkurve des NTC aufzunehmen und daraus dann die Funktion abzuleiten bzw. einfach im interessanten Messbereich (30°C - 100°C) die Widerstandswerte in eine Tabelle einzutragen und dazwischen zu interpolieren.
Mittlerweile habe ich die Widerstandswerte bei 0°C, ca. 25°C und ca. 100°C mit dem DMM aufgenommen und ein paar Datenblätter verglichen. So von den Werten her passen Tn = 298.18K (25°C) Rn = 200k B = 4261 recht gut, auch wenn ich ein paar weitere bekannte Temeperaturen vergleiche. (Dummerweise habe ich mir nur die Werte notiert und das Datenblatt nicht gespeichert...)

Wenn ich das nächste mal Nudelwasser aufsetzte werde ich trotzdem die Temperaturkurve vom NTC aufzeichnen und nochmal mit den ermittelten Werten abgleichen.
Ich hatte da wohl ausnahmsweise mal Glück :-)

Danke und Gruß
Bastelix

bastelix(R)

08.09.2019,
23:32

@ simi7

NTC µC Schaltung(en)

» Die ADW Eingänge der µController sind wesentlich hochohmiger als dein NTC.
» Du brauchst dir also wegen der Belastung des Spannungsteilers bei deinem
» Anwendungsfall keine Gedanken machen.
Danke, ich hatte eher bedenken wegen dem Widerstand vor dem ADC-Eingang aber das sollte dann auch passen. Der Filter hat mich verwirrt, vermutlich auch weil ich davor noch etwas über die Linearesierung von NTCs durchgelesen hatte (und endlich mal Standardschaltungen wie Filter lernen sollte).

» So ganz linear sind die NTCs auch nicht, spielt aber hier auch keine Rolle.
» Notfalls muss eben eine Korrektur im µC vorgenommen werden.
Ja, die NTCs die ich mir bestellt habe haben so ca. 100°C 11,4k ca. 25°C 200k 0°C ca. 683k also Linear ist das eher nicht ;-) Macht nix, das bekomme ich mit dem µC schon berechnet.

» Da die Fleischtemperatur eher langsame Änderungen hat kannst du die
» Kondensatoren im Filter auch etwas größer auslegen.
Gut zu wissen, danke.

» Hast du auch geeignete handelsübliche Ersatz-Temperaturfühler in Erwägung
» gezogen?
» Sind preiswert und mit Klinkenstecker versehen und du brauchst nichts
» basteln (Edelstahl, hitzebeständiges Kabel).
Ja, genau solche verwende ich. Hab aber auch relativ lange suchen müssen, bis ich welche gefunden habe und der Händler (der die als Ersatzfühler für seine Eigenmarke) verkauft hat leider kein Datenblatt. Falls du zufällig eine bessere Bezugsquelle kennst, bis 10€/Fühler würde ich ausgeben - sofern es Datenblatt dazu gibt.

Ich bastle eigentlich nur das Auswerten/Anzeigen/Weiterleiten der Temperaturen selber. Zum einen weil sich das besser in meine individuelle Infrastruktur integrieren lässt, zum anderen weil auch ein bisschen der Weg das Ziel ist ;-)