NTC temperatuursensor

Roos stelde deze vraag op 26 maart 2020 om 10:59.

Quote

Hallo, 
Dit is een vraag in mijn PO (met achtergrond informatie).

De temperatuursensor die je gaat bouwen bestaat uit je NTC, die in serie met een vaste, ohmse weerstand op een spanningsbron wordt aangesloten. De spanning U die je over de ohmse weerstand afleest is de uitgangsspanning van de sensor. Deze spanning is dus een maat voor de temperatuur: hoe hoger de temperatuur, des te groter de uitgangsspanning van de sensor.

De bronspanning Ub en de waarde R van de ohmse weerstand kun je zelf kiezen. De keuze van deze twee parameters heeft invloed op de vorm van je ijkgrafiek.

(Dit zijn de metingen die gedaan zijn met de NTC)


De vraag:
Onderzoek, uitgaande van de NTC-karakteristiek, wat de beste waarden voor de bronspanning Ub en de ohmse weerstand R zijn. Kies deze waarden zodanig dat de ijkgrafiek van je sensor aan de volgende eisen voldoet:
Bij temperaturen tussen 10 °C en 90 °C mag de uitgelezen spanning niet boven 5,0 V komen.
De sensor moet zo gevoelig mogelijk zijn.
De ijkgrafiek moet zo lineair mogelijk zijn.

Ik heb geen idee hoe ik dit kan aanpakken. 
Ik hoop dat ik u met genoeg informatie heb verschaft en dat u mij kunt helpen. 

Met vriendelijke groet, 
Roos 

Reacties:

Theo de Klerk
26 maart 2020 om 14:23
Quote
Teken de situatie eens met de weerstand en NTC in serie aan de spanningsbron.
Denk dan eens in dat de temperatuur 10 graden is (daarna 90) en kijk wat de weerstand van de NTC dan is. 
Hoe groot moet dan de weerstand R zijn om de spanning over R beneden de 5V te houden?

"Zo gevoelig mogelijk" betekent dat de weerstand zo gekozen moet zijn dat de spanning erover in het temperatuursbereik 10-90 graden zo groot mogelijk verschilt. Dus niet 1 V verschil over de weerstand tussen 10-90 graden maar liefst 4 of 5 V verschil. Dan "smeer" je de temperatuur - UR zo veel mogelijk uit (zie tekening).



De ijkgrafiek (ze bedoelen "callibratie" want ijken is wat anders - maar die discussie gaan we hier niet weer voeren)  moet zo lineair mogelijk zijn betekent dat de meetpunten van die temperatuur - UR grafiek zo veel mogelijk een lineaire rechte lijn vormen en niet te veel daarvan afwijken.
Roos
29 maart 2020 om 09:01
Quote
Dankuwel voor uw antwoord. Dit begrijp ik nog niet: "Hoe groot moet dan de weerstand R zijn om de spanning over R beneden de 5V te houden?" Je hebt de waarde van de NTC en de spanning, maar waar haal je de stroomsterkte vandaan, of moet je een andere formule gebruiken?

Hoe kun je dit verband het best in Coach zetten?
Jan van de Velde
29 maart 2020 om 10:24
Quote
dag Roos,

je mag volgens je opdracht zelf een bronspanning kiezen, én een serieweerstand. Als ik jou was zou ik een excelbestand aanmaken.
Kolommen voor:
  • temperatuur
  • NTC-waarde
  • Serieweerstandswaarde (hele kolom zelfde waarde)
  • Ub (hele kolom zelfde waarde)
  • I ( te berekenen uit Ub en totale weerstand)
  • Untc te bereken uit I en NTC-waarde
  • dUntc, een kolommetje waarin je de afname van Untc berekent t.o.v. de 5 graden lager temperatuur. Dan kun je zien of de stapgrootte per 5 graden redelijk gelijk is, en een T/U grafiek dus redelijk lineair. 

en dan maar "spelen" met de waarden voor die serieweerstand en Ub totdat je tevreden bent met het resultaat. En dat zal altijd een compromis zijn qua gevoeligheid en lineariteit 

Groet, Jan
Anna Nas
29 maart 2020 om 15:51
Quote
Dank u wel! Ik begrijp alleen niet echt wanneer je weet of je de juiste waarden te pakken hebt. Aangezien dUntc niet naar een constante waarde nadert.
Jan van de Velde
29 maart 2020 om 16:05
Quote
Zoals ik zei, de JUISTE waarden vind je nooit, dat zal altijd een compromis blijven.
Vergeet overigens ook niet dat je je nu baseert op 1 meetserie, ook daar zijn afwijkingen in denkbaar die nu je calibratie beïnvloeden. 

welke Ubron-en-serieweerstandcombinatie zijn tot nu toe je beste? 

Groet, Jan
Anna nas
29 maart 2020 om 16:07
Quote
Dank! Alleen weet ik niet wat er wordt bedoeld met "de beste waarde". Waar moet je naar kijken om de beste waarde te vinden?
Theo de Klerk
29 maart 2020 om 16:35
Quote
De beste waarden is altijd subjectief. Maar hier wordt bedoeld de waarden waarbij de sensor zo gevoelig mogelijk is.
Jan van de Velde
29 maart 2020 om 16:40
Quote

Anna nas plaatste:

Waar moet je naar kijken om de beste waarde te vinden?

dat zegt je opdracht al:

de volgende eisen voldoet:

  • Bij temperaturen tussen 10 °C en 90 °C mag de uitgelezen spanning niet boven 5,0 V komen.
  • De sensor moet zo gevoelig mogelijk zijn.
  • De ijkgrafiek moet zo lineair mogelijk zijn.

 

tja, en dan blijft het toch altijd een arbitraire beslissing hoor: hoe gevoeliger hoe minder lineair, en andersom. Je zoekt de gulden middenweg.


Ik zie nu trouwens één foutje in "mijn" spreadsheet, sorry:

Roos plaatste:
..//..

 De spanning U die je over de ohmse weerstand afleest is de uitgangsspanning van de sensor. 

..//..


Dus je moet niet de Untc in je rekenblad opnemen, maar juist de Userieweerstand

 
Roos
30 maart 2020 om 11:24
Quote
Dit is op het moment onze spreadsheet. Ik hoop dat u hier iets mee kan. Zou u kunnen zeggen wat hier fout/goed aan is?
Jan van de Velde
30 maart 2020 om 11:36
Quote
dag Roos,

tenzij ik de formules in je cellen kan zien, nee.

dus upload dat excelbestand eens als bijlage?
roos
30 maart 2020 om 11:46
Quote
Ik heb het bestand bijgevoegd. 
Jan van de Velde
30 maart 2020 om 13:19
Quote
dat wordt vanavond.
nu even heel druk met afstandsonderwijs aan 180 leerlingen
floor
30 maart 2020 om 14:50
Quote
Hoe bereken je de totale weerstand in dit geval?
floor
30 maart 2020 om 15:01
Quote
Waarom is de serieweerstand 16 ?
Jan van de Velde
30 maart 2020 om 23:03
Quote
zie bijlage.

de rekenfouten eruit gehaald, vergelijk mijn formules met de jouwe.
een kolom voor Rtotaal toegevoegd, want die is nodig om de stroomsterkte te berekenen.

en grafiek toegevoegd.  Dan kun je aan de lijn de lineariteit makkelijk zien. Dat is handiger dan die cijfertjes van dU te zitten beoordelen

wijzig alleen waarden in de groene vakjes, de rest gaat dan vanzelf mee

de kronkels in de grafiek, in het midden, duiden op meetfouten in de NTC-weerstandswaarden.
Jan van de Velde
30 maart 2020 om 23:05
Quote

floor plaatste:

Hoe bereken je de totale weerstand in dit geval?
dat is de weerstand van de NTC plus die van de serieweerstand
Jan van de Velde
30 maart 2020 om 23:10
Quote

floor plaatste:

Waarom is de serieweerstand 16 ?
geen enkele reden voor. Dat is nou juist een van de dingen die we uit moeten zoeken, een grootte van een serieweerstand in combinatie met een bronspanning, die samen:

aan de volgende eisen voldoet:
Bij temperaturen tussen 10 °C en 90 °C mag de uitgelezen spanning niet boven 5,0 V komen.
De sensor moet zo gevoelig mogelijk zijn.
De ijkgrafiek moet zo lineair mogelijk zijn.


dus speel met die groene waarden in het rekenblad, en zie hoe dat de lineariteit beïnvloedt.

als je Rserie aanpast, moet je ook Ubron aanpassen om aan de eis dat de sensorspanning niet de 5 V overschrijdt te voldoen

De maximale sensorspanning moet wel in de buurt van de 5 V blijven om de gevoeligheid groot genoeg te houden, en de minimale zo laag mogelijk, om de gevoeligheid groot genoeg te houden

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft drie appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)