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Sensor

Calculateur de température à thermistance NTC

Calculez la température à partir de la résistance de la thermistance NTC à l'aide de l'équation bêta de Steinhart-Hart. Obtenez des sorties Kelvin et Celsius pour la conception des circuits des capteurs.

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Formule

1T=1T0+1βln⁡(RR0)\frac{1}{T} = \frac{1}{T_0} + \frac{1}{\beta} \ln\left(\frac{R}{R_0}\right)
T— Température (K)
T₀— Température de référence (K)
β— Coefficient bêta (K)
R— Résistance mesurée (Ω)
R₀— Résistance de référence à T (Ω)

Comment ça marche

Ce calculateur convertit la résistance de la thermistance NTC en température à l'aide de l'équation de Steinhart-Hart, essentielle pour les ingénieurs en systèmes embarqués, les développeurs IoT et les concepteurs de contrôles industriels qui ont besoin d'une détection précise de la température de -40 à +125 °C. Les thermistances NTC (coefficient de température négatif) diminuent la résistance à mesure que la température augmente, selon R (T) = R25 exp (B (1/T - 1/298,15)), où B est la constante du matériau (généralement 3000 5000 K (par fiche technique du fabricant). Selon la norme IEC 60539-1, les thermistances NTC standard atteignent une tolérance de résistance de +/- 1 % à 25 °C, ce qui se traduit par une précision de +/- 0,2 °C. Le modèle à trois coefficients de Steinhart-Hart (a + b*ln (R) + c*ln (R) ^3 = 1/T) fournit une précision de +/- 0,02 C sur toute la plage conformément aux directives d'étalonnage du NIST. Les NTC de qualité industrielle de Vishay, Murata et TDK spécifient des valeurs B avec une tolérance de +/- 1 %, ce qui donne une incertitude de mesure de +/- 0,5 °C sur une plage de fonctionnement de -40 à +85 °C. Le temps de réponse (tau63) varie de 0,5 s pour les capteurs à puce nue à 15 s pour les sondes encapsulées dans l'air calme conformément aux méthodes de test IEC 60539-2.

Exemple Résolu

Problème : Une thermistance Vishay NTCLE100E3103JB0 (R25 = 10 kOhm, B25/85 = 3977 K) mesure 6,53 kOhm. Calculez la température pour la conception d'un système de gestion de batterie.

Solution :

  1. Référence : T0 = 25 C = 298,15 K, R0 = 10000 Ohm
  2. Mesuré : R = 6530 ohms, B = 3977 K (d'après la fiche technique Vishay)
  3. Appliquer Steinhart-Hart simplifié : 1/T = 1/T0 + (1/B) * ln (R/R0)
  4. Calculer : 1/T = 1/298,15 + (1/3977) * ln (6530/10000)
  5. 1/T = 0,003354 + 0,000251 * (-0,427) = 0,003354 - 0,000107 = 0,003247 K^-1
  6. T = 1/0,003247 = 308,0 K = 34,8 CM

Résultat : La température est de 34,8 °C avec une incertitude de +/- 0,5 °C (la tolérance à la valeur B contribue à +/- 0,3 °C, la mesure de résistance +/- 0,2 °C selon l'analyse RSS).

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez les tables de référence du fabricant ou les coefficients de Steinhart-Hart de la fiche technique pour une précision de +/- 0,1 °C ; l'équation B simplifiée n'est précise que de +/- -1 C conformément à la note technique 1297 du NIST
  • ✓Limitez le courant d'excitation à 100 uA pour une mesure précise afin de maintenir l'auto-échauffement en dessous de 0,01 C conformément aux recommandations de la norme CEI 60539-2
  • ✓Pour la linéarisation, ajoutez une résistance parallèle égale à R25 pour obtenir une linéarité de +/- 3 % sur une plage de +/- 25 °C autour du point central, conformément à la note d'application Vishay AN-NTCS-1

Erreurs Fréquentes

  • ✗L'utilisation d'une valeur B générique (3950 K) au lieu de la valeur spécifique à la fiche technique entraîne des erreurs de +/- 2-5 °C aux températures extrêmes ; la série Murata NCP spécifie séparément le B25/50 par rapport au B25/85 avec une différence allant jusqu'à 3 %
  • ✗Oublier la conversion Kelvin : utiliser 25 au lieu de 298,15 K dans l'équation produit des températures négatives absurdes ou des surestimations de 10 à 20 °C
  • ✗Ignorer l'auto-échauffement : 1 mA passant par un NTC de 10 kOhm à 25 °C dissipe 10 mW, augmentant la température du capteur de 0,1 à 1,0 C en fonction du couplage thermique conformément à la spécification de constante de dissipation IEC 60539-1

Foire Aux Questions

La résistance au NTC (coefficient de température négatif) diminue de 3 à 5 % /C à mesure que la température augmente, suivant une courbe exponentielle. La résistance au PTC (coefficient de température positif) augmente avec la température. Les NTC sont préférés pour la mesure de la température en raison de leur sensibilité 10 fois plus élevée (généralement -4 % /C contre +0,4 % /C pour les RTD en platine conformément à la norme IEC 60751), tandis que les PTC sont utilisés pour la protection contre les surintensités lorsque la résistance augmente brusquement au-dessus d'un seuil.
Les NTC atteignent une précision de +/- 0,1 à +/- -1 °C selon l'étalonnage, comparable aux RTD de classe B (+/- 0,3 °C à 0 °C selon la norme IEC 60751). Principales différences : les NTC ont une sensibilité 10 fois plus élevée (meilleure résolution), un coût inférieur (0,10 à 2 dollars contre 5 à 50 dollars pour les RTD), mais une plage plus étroite (-40 à +125 °C contre -200 à +850 °C pour les RTD en platine). Pour les mesures de température industrielles comprises entre -40 et +150 °C, les NTC interchangeables conformes à la norme IEC 60539-1 offrent une précision de +/- 0,2 °C pour une fraction du coût de la RTD.

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