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Sensor

NTC サーミスタ温度計算ツール

Steinhart-Hart ベータ方程式を使用して NTC サーミスタ抵抗から温度を計算します。PT100/PT1000 および一般的な NTC サーミスタに役立ちます。

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公式

1T=1T0+1βln⁡(RR0)\frac{1}{T} = \frac{1}{T_0} + \frac{1}{\beta} \ln\left(\frac{R}{R_0}\right)
T— 温度 (K)
T₀— 基準温度 (K)
β— ベータ係数 (K)
R— 測定された抵抗 (Ω)
R₀— Tでのリファレンス抵抗 (Ω)

仕組み

この計算機は、-40℃から+125℃までの正確な温度センシングを必要とする組み込みシステムエンジニア、IoT開発者、および産業用制御設計者に不可欠なスタインハート方程式を使用してNTCサーミスタの抵抗を温度に変換します。NTC（負の温度係数）サーミスタは、温度が上昇するにつれて抵抗が小さくなります。ここで、B は材料定数 R (T) = R25 exp (B (1/T-1/298.15))（通常、メーカーのデータシートあたり3000〜5000K）。IEC 60539-1によると、標準NTCサーミスタは25℃で+/ -1% の抵抗許容誤差を達成し、これは+/-0.2℃の精度に相当します。スタインハルト=ハートの3係数モデル (a+ b*ln (R) + c*ln (R) ^3 = 1/T) は、NIST キャリブレーションガイドラインに従い、全範囲で +/-0.02 C の精度を実現します。ビシェイ、村田製作所、およびTDKの工業用グレードのNTCは、許容誤差が+/ -1％のB値を指定しているため、-40～+85℃の動作範囲で+/-0.5℃の測定不確実性が得られます。応答時間 (tau63) は、IEC 60539-2試験方法に従い、ベアチップ・センサーの0.5秒から静止空気中のカプセル型プローブの15秒までの範囲です。

計算例

問題:Vishay NTCLE100E3103JB0 サーミスタ (R25 = 10 kOhm、B25/85 = 3977 K) の測定値は 6.53 kOhm です。バッテリー管理システム設計の温度を計算してください。

解決策: 1。リファレンス:T0 = 25 C = 298.15 K、R0 = 10000 オーム 2.測定値:R = 6530 オーム、B = 3977 K (ビシェイ社のデータシートより) 3.簡略化されたスタインハートハートを適用:1/T = 1/T0 + (1/B) * ln (R/R0) 4.計算:1/T = 1/298.15 + (1/3977) * ln (6530/10000)

  1. 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 C

結果:温度は 34.8 ℃、不確かさは +/-0.5 ℃ (RSS 解析では B 値の許容誤差は +/-0.3 ℃、抵抗測定値は +/-0.2 ℃) です。

実践的なヒント

  • ✓+/-0.1Cの精度を得るには、製造元のルックアップテーブルまたはデータシートのスタインハート-ハート係数を使用してください。NISTテクニカルノート1297によると、簡略化されたB方程式の精度はわずか+/-1Cです。
  • ✓IEC 60539-2の推奨事項に従って自己発熱を0.01℃未満に抑えるため、高精度の測定には励起電流を100uAに制限してください
  • ✓リニアライゼーションでは、R25に等しい並列抵抗を追加して、VishayアプリケーションノートAN-NTCS-1によると、中心点の周りの+/-25Cスパンで+/ -3% の直線性を実現します。

よくある間違い

  • ✗データシート固有の値の代わりに一般的なB値（3950 K）を使用すると、極端な温度で+/-2-5Cの誤差が発生します。Murata NCPシリーズでは、B25/50とB25/85を別々に指定しており、最大3％の差があります。
  • ✗ケルビン変換を忘れる：式に298.15Kの代わりに25を使用すると、無意味な負の温度になるか、10〜20℃過大評価される
  • ✗自己発熱を無視すると、25℃で10kオームのNTCを介して1mAを消費すると10mWが消費され、IEC 60539-1の放散定数仕様に基づく熱結合にもよりますが、センサー温度は0.1～1.0℃上昇します。

よくある質問

NTC（負の温度係数）抵抗は、温度が上昇するにつれて指数曲線に従って3〜5％/C減少します。PTC (正の温度係数) 抵抗は温度とともに増加します。NTCは感度が10倍高いため温度測定に適しています（IEC 60751に準拠したプラチナRTDの場合は+0.4％/C）。一方、PTCは抵抗が閾値を超えて急激に増加する過電流保護に使用されます。
NTCは、キャリブレーション次第で+/-0.1～+/-1Cの精度を実現し、クラスBのRTDと同等です（IEC 60751では0℃で+/-0.3℃）。主な相違点：NTCの感度は10倍高く（解像度が良く）、コストは低く（RTDの5-50ドルに対して0.10〜2ドル）、範囲は狭くなります（プラチナRTDの-200〜+850℃に対して-40～+125℃）。-40℃から+150℃までの工業用温度測定では、IEC 60539-1に適合する交換可能なNTCを使用すると、RTDのコストを大幅に抑えて+/-0.2℃の精度が得られます。

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