Opgave
We maken een temperatuursensor door een NTC op te nemen in de schakeling van bijgaande figuur samen met een andere weerstand. We willen dat met stijgende temperatuur ook het sensorsignaal stijgt.
a) Leid af welke van de twee weerstanden de NTC moet zijn.
Het sensorsignaal wordt als ingangsignaal gebruikt van een 8-bits AD-omzetter met een bereik van 0,0 tot 5,0 V.
Bij een zekere temperatuur is de uitgang van de AD-omzetter: 0011 0101.
b) Leid de spanning van het bijbehorende sensorsignaal af.
Deze temperatuursensor wordt gebruikt in een omgeving waar de temperatuur sterk kan schommelen. Ik wil een blijvend geluidssignaal wanneer de temperatuur voor de derde maal een ingestelde waarde overschrijdt.
c) Teken de beoogde schakeling in het systeembord.
d) Is de beoogde schakeling een meet-, regel- of stuursysteem?
De temperatuursensor heeft in het gebied rond de ingestelde waarde, 12°C; 2,60 V, een gevoeligheid van 10 mV/°C.
e) Teken een stuk ijk-grafiek rond de ingestelde waarde met die gevoeligheid.
Uitwerking vraag (a)
• De weerstanden R1 en R2 vormen een spanningsdeler. De NTC heeft een kleinere weerstand wanneer hij in temperatuur stijgt. Hij krijgt dus ook een kleiner deel van de 5 Volts. Als hij onder zit daalt dus de signaalspanning bij stijgende temperatuur. Hij moet dus zitten op de plaats van R1.
Je kunt ook redeneren:
• Als de vaste weerstand onder zit en de temperatuur stijgt, dan daalt de weerstand van de NTC, de totale weerstand daalt, de stroom neemt toe en er ontstaat een grotere spanning over de vaste weerstand. Als de vaste weerstand onder zit, is het doel bereikt. Een getallenvoorbeeld met tekening helpt bij het redeneren.
Uitwerking vraag (b)
• 0011 0101 = 1×20 + 1×22 + 1×24 + 1×25 = 1 + 4 + 16 + 32 = 53
• 8 bits betekent 28 = 256 waarden van elk 5,0 / 256 = 0,01953 V.
• 53 betekent dan 53 × 0,01953 = 1,035 V.
• Vanwege die 256 is de resolutie 1:256 of 4:1000.
• Het vierde cijfer geeft nog significant verschil.
• Dat is juist de reden om meer bits dan 4 te kiezen. Vanwege de gegeven 5,0 is als uitkomst 1,0 V juist.
• Bij 5,00 V is dat 1,04 V.
Uitwerking vraag (c)
• Eerst naar comparator vanwege ingestelde waarde.
• De teller staat aan als het middencontact niet in gebruik is. Bij 3 moet geheugen hoog worden. 3 = 1 + 2.
Uitwerking vraag (d)
• Het is een stuursysteem. Dit systeem reageert op temperatuurwisselingen, maar beïnvloedt die niet.
Uitwerking vraag (e)
• Denk aan:
- grootheden,
- eenheden,
- geschikte getallen.
