Calculadora de termistor NTC: Beta, Steinhart–Hart, divisor al ADC
Dale la Beta del termistor o tres puntos de resistencia y temperatura, conéctalo como divisor a un pin de ADC y obtén la resistencia, el voltaje en el pin, el código y los grados por código a cualquier temperatura, o convierte un código en temperatura. También elige la resistencia fija para tu rango y muestra cuánto se aleja Beta de Steinhart–Hart.
Grados por código en el rango
Las ecuaciones son exactas para los números que escribes. Lo que limita la exactitud real es la parte: la tolerancia del termistor, la de la resistencia fija y su deriva, el autocalentamiento y el convertidor. Para el NTCLE100E3103, el ajuste de Steinhart–Hart por 0, 25 y 85 °C reproduce la tabla de la hoja de datos a menos de 0,21 °C de −40 a 150 °C, y el modelo Beta a menos de 3,0 °C en el mismo rango.
Fuentes: hoja de datos del Vishay NTCLE100E3103 (documento 29049), tabla resistencia-temperatura y B25/85 de 3977 K; J. S. Steinhart y S. R. Hart, “Calibration curves for thermistors”, Deep-Sea Research 15 (1968), la ecuación de tres términos. Las relaciones de Beta, del divisor y del ADC son las estándar.
La fórmula
Beta: R = R25 · e^(B · (1/T − 1/T25)) Steinhart–Hart: 1/T = A + B·ln R + C·(ln R)³ Divisor: Vpin = Vref · Rinf / (Rntc + Rfija) Mejor R fija = √(R(Tbaja) · R(Talta)) T en kelvin
Cuándo usarla
Leer un NTC con el ADC de un microcontrolador: elegir la resistencia fija para el rango que te importa, comprobar qué tan fina es la lectura en cada extremo, convertir un código crudo o una resistencia medida en temperatura, o reemplazar una tabla de búsqueda del firmware por una ecuación. Los valores iniciales son los del Vishay NTCLE100E3103, una parte de 10 kΩ con B25/85 de 3977 K, en un ADC de 12 bits a 3,3 V. El divisor es ratiométrico: la referencia del ADC es la misma fuente que alimenta el divisor, así que el código no depende de Vref.
Trampas comunes
- Beta es un ajuste de dos puntos y se aleja fuera de ellos. En el NTCLE100E3103 una Beta de 3977 K lee 3,0 °C de más a −40 °C, mientras que un ajuste de Steinhart–Hart por 0, 25 y 85 °C se queda dentro de 0,2 °C de −40 a 150 °C. Para un rango amplio, usa tres puntos de la tabla de la hoja de datos.
- Los grados por código no son constantes. Un NTC de 10 kΩ con una resistencia de 10 kΩ en un ADC de 12 bits resuelve 0,022 °C por código a 25 °C y cerca de 0,25 °C a 120 °C, porque la curva se aplana cuando la parte está caliente. Revisa la tabla en los extremos de tu rango, no en el centro.
- La mejor resistencia fija es la media geométrica de la resistencia del NTC en los dos extremos del rango. Da la mayor excursión de voltaje entre ellos, no la mejor resolución en todas partes, así que mira la tabla antes de fijar el valor.
- El autocalentamiento suma error. La corriente del divisor calienta el termistor según su potencia dividida entre el factor de disipación, que la hoja de datos da en mW por kelvin en aire quieto. Un NTC de 10 kΩ a 3,3 V con una resistencia de 10 kΩ disipa 272 µW y se calienta 0,032 °C con 8,5 mW/K, pero una resistencia fija baja o una fuente mayor lo elevan rápido.
- La resistencia fija y la tolerancia del termistor mueven el resultado. Un error de 1 % en cualquiera de las dos son unos 0,2 °C cerca de 25 °C con una Beta de 3977 K, sin importar cuántos bits tenga el ADC. Usa una resistencia de 0,1 %, o calibra un punto, cuando importen 0,2 °C.
- Un divisor de decenas de kiloohmios es una impedancia de fuente alta para la entrada de un ADC de aproximaciones sucesivas. Revisa el tiempo de muestreo en la hoja de datos del convertidor o agrega un capacitor pequeño en el pin.
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