arduino, eletrônica, robotica...
Convertendo matematicamente temperatura em resistência num termistor NTC. (resolvido)
Boa noite galera!
O desafio de hoje é um termistor NTC que eu tenho aqui.
Nem sempre é possível usar um sensor analógico como o LM35, que nos dá uma biblioteca prontinha para converter tensão em temperatura, direto, para a saída serial.
Eu sei que um termistor NTC aumenta a resistência conforme diminui a temperatura, mas como transformar tensão (ou resistência) em temperatura?
A princípio tinha pensado em obter experimentalmente uma tabela temperatura x resistência, colocando o termistor em água gelada e medindo várias vezes a temperatura e a resistência. Mas na prática isso se mostrou mais difícil do que eu imaginava, então o melhor é mesmo utilizar o método clássico para resolver o problema.
A fórmula (bem simples) é :
RT = RT0*{e^{b*[(1/T)-(1/T0)]}}
onde:
RT é a resistência do termistor à temperatura T (medida em Kelvin).
RT0 é a resistência do termistor à temperatura T0 (medida em Kelvin).
e é o número neperiano, ou algaritmo neperiano, que a minha calculadora tá dizendo que é 2.718281828.
T é a temperatura.
T0 é a temperatura inicial.
b é a constante térmo-resistiva atribuída ao termistor, um valor obscuro que podemos obter no datasheet do termistor. O problema é que os fabricantes muitas vezes não identificam esse termistor e você fica na mão, sem conhecer a principal característica do termistor.
A boa notícia é que agora eu só preciso de 2 valores de temperatura, 2 valores de resistência e um pouquinho de matemática, encontrar a dita-cuja constante térmica e alimentar meu Arduíno com apenas uma equação.
Só que a equação não é tão simples como parece. Quem tem seus 40 anos pegou uma formação melhor em matemática, talvez os mais novos não estejam acostumados a logaritmos neperianos. Notaram que o fator "b" que procuramos é uma exponencial?
Calma! Vamos por partes. Primeiro, com um termômetro, uma caneca d'água e um multimetro vamos encontrar os valores de T, T0, RT e RT:
RT = 2.2k
T = 26ᵒC = (26+273)ᵒK = 299ᵒK (graus Kelvin)
RT0 = 8.3k
T0 = 5.5ᵒC = (5.5+273)ᵒK = 278.5ᵒK (graus Kelvin)
Então temos:
2200 = 8300*{2.718^{b*[(1/299)-(1/278.5)]}}
2200 = 8300*{2.718^{b*[-(1/4062)]}}
2200 = 8300*[2.718^(-b*/4062)]
2200/8300 = 2.718^(-b*/4062)
22/83 = 2.718^(-b*/4062)
0.265 = 2.718^(-b*/4062)
Agora tem que resolver por logaritmo:
Log b A = x <=> b^x = A
(o logaritmo de A na base b é igual a x, se e somente se: b elevado a x for igual a A)
então:
Log n (0.265) = (-b/4062)
Ln (0.265) = (-b/4062)
Agora Ln (0.265) tem que resolver na calculadora, senão é covardia:
-0.47 = -b/4062
b = 5394 ~ 5400
Pronto! Agora sabendo que R=U/i, é só jogar essa fórmula no Arduino que ele vai te retornar a temperatura em função da tensão (5 ou 3.3V) e da corrente de trabalho. Particularmente, gosto de usar planilhas e gráficos prá ajudar, mas cada um tem suas técnicas.
Só que no meu caso não é tão simples, ainda preciso concatenar a resistência do termistor (e a temperatura do ar) à frequencia de um oscilador.
Mas espero que seja útil pra vocês. Grande abraço!
Respostas a este tópico
-
Permalink Responder até Wiechert em
-
Alexandre, já existe biblioteca pronta para termistor para uso com o arduino, até tem um tutorial aqui no LDG:
http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-como-utilizar-o-ter...
e tem este outro artigo também:
http://microcontrolandos.blogspot.com.br/2013/01/termometro-com-ntc...
-
Permalink Responder até Jucelei Freitas em
-
Opa.
Esse semana fiz algo assim, para ajudar uma amigo na verdade. Usando um NTC de 10k/25ºC e fazendo com ele um divisor resistivo com um resistor de 10k, resistor ligado ao GND e NTC ao 5V. Usei um AD de 10bits com referencias em GND e 5V. Cheguei na simples equação T(AD)= -32+0,11608 * AD. Os resultados foram satisfatórios, poderia melhorar se fosse linearizado por partes, mais ja da pra ter uma boa ideia. Segue em anexo um gráfico com a temperatura real, e a calculada pela interpolação vs AD. Também a planinha onde fiz os cálculos. Tem uma parte do calculo que esta omitida, fiz na HP. O casamento da na linearidade do NTC com a do divisor resistivo, quase se cancela. =)
- Anexos
-
-
Grafico Eze.xlsx, 8 KB -
Grafico Eze.pdf, 43 KB
-
-
Permalink Responder até Alexandre em
-
Opa, valeu! Não manjo de AD, mas o Almir e outros já tinham me falado, pode ser q seja uma solução até melhor. Em todo caso, agradeço pelos arquivos, já baixei pra estudar melhor depois.
-
Permalink Responder até Almir Bispo dos S.Filho em
-
Gostei muito da aplicação de metodologias científica .Isso pode se tornar um bom produto que poderia ser disponibilizado em forma de kit:
-Uma placa com sensor e interface via cabo usando transmissão em protocolo de frequencias (tipo CI555 com interface de potencia para longas distancias ou mesmo modbus,etc)
-Uma placa de aquisição para USB (poderia ser usando um atmega32u que ja tem usb embutida)
-Uma unidade Pascal (para ser usada por usuários de Delphi,Pascal)
-Uma biblioteca em C para desenvolvedores
-Uma aplicação com interface com Banco de Dados
*Muitos engenheiros e empresas precisam disso,mas não tem tempo de produzir algo desse nível.
Bem-vindo a
Laboratorio de Garagem (arduino, eletrônica, robotica, hacking)
© 2024 Criado por Marcelo Rodrigues.
Ativado por
