Cómo funciona la calculadora de divisor de tensión NTC
La forma más sencilla de leer un termistor NTC es un divisor de tensión: el termistor y una resistencia serie fija entre la alimentación y masa, con el punto medio hacia una entrada de ADC. Cuando cambia la temperatura cambia la resistencia del termistor, y con ella la tensión del punto medio.
La calculadora obtiene la resistencia del NTC con el modelo Beta, luego la tensión de salida, su pendiente en mV por grado y el paso de temperatura que representa un código del ADC. Lo hace a su temperatura de trabajo y en todo el rango, y propone la resistencia serie que da la mayor excursión de salida.
Elegir la resistencia serie
La excursión de salida entre dos temperaturas es máxima cuando la resistencia serie es la media geométrica de las resistencias del NTC a esas temperaturas. Para un termistor de 10 kΩ y β 3950 usado de 0 a 100 °C, R es 33,6 kΩ a 0 °C y 698 Ω a 100 °C, así que la mejor resistencia serie ronda 4,84 kΩ; los valores normalizados más cercanos son 4,7 kΩ (E24) y 4,87 kΩ (E96).
Una resistencia serie igual a R₂₅, aquí 10 kΩ, da la pendiente más pronunciada a 25 °C pero menos excursión hacia 100 °C. Use la media geométrica cuando importa todo el rango y R a la temperatura más importante cuando importa un punto.
En qué sentido
Con el NTC a masa la salida baja al subir la temperatura; con el NTC a la alimentación sube. La resolución es la misma en ambos casos. Elija la posición que permita reconocer un sensor abierto o en cortocircuito: con el NTC a masa, un termistor abierto lleva la entrada a la alimentación y un cortocircuito a masa, ambos fuera del rango normal.
Resolución y ADC
Un código del ADC es la tensión de referencia dividida por 2^N. Dividido por la pendiente da el paso de temperatura: 0,022 °C a 25 °C para el ejemplo con un convertidor de 12 bits, pero más grueso en los extremos del rango, donde la curva se aplana. La calculadora muestra el punto más grueso. Si el ADC usa la alimentación del divisor como referencia, la medida es ratiométrica y las variaciones de alimentación se anulan; deje vacía la referencia en ese caso.
Autocalentamiento
La corriente del divisor calienta el termistor. El aumento de temperatura es la potencia en el NTC dividida por su constante de disipación, que la hoja de datos da en mW/K en aire en calma o para el montaje en que se midió. A 3,3 V con 10 kΩ + 10 kΩ el NTC disipa 272 µW; con 1,5 mW/K eso son 0,18 K. Una resistencia serie mayor, una alimentación más baja o alimentar el divisor solo al medir lo reducen.
Para la relación resistencia–temperatura en sí y los coeficientes de Steinhart-Hart, use la calculadora de termistores NTC. La calculadora de resolución de ADC cubre otros sensores en el mismo convertidor.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no usar una resistencia serie muy pequeña para tener más corriente?
Más corriente significa más autocalentamiento, y una resistencia serie pequeña lleva la excursión a un extremo de la alimentación. La excursión es máxima en la media geométrica; alejarse de ella cuesta resolución.
¿Qué precisión tiene el modelo Beta?
Cerca de T₀ sigue bien a un termistor real; cuanto más lejos de T₀, mayor es la desviación, que en 0 a 100 °C puede llegar a cerca de 1 K. Para la precisión, use en el firmware Steinhart-Hart o la tabla R–T del fabricante, y esta calculadora para el diseño del circuito.
¿Debo añadir un condensador?
Un condensador de la salida a masa, cerca del ADC, aporta la carga para el condensador de muestreo del ADC y filtra el ruido. Compruebe el establecimiento con la calculadora de filtro antialiasing, usando como R la resistencia en paralelo del divisor.