Exemple Bàsic De Termistor NTC Y Arduino: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Com hem vist en un tutorial anterior, encara que amb un microcontrolador no podem medir directament una resistència, podem fer ús d’un divisor de tensió per transformar el valor d’una resistència en un equivalent de voltatge.

Aunque con ello podríamos construir un ohmímetro (medidor de resistencia) básico, no es que sea el uso más práctico que le podemos dar.

Existen diversos components bàsics en electrònica que detecten les variacions d'algun paràmetre en l'ambient i el transformen en una variació de resistència. Aquesta és una característica que podem explotar positivament (també té la seva contrapart negativa, quan esperem estabilitat dels components) per emplear sensors bàsics amb el nostre microcontrolador.

Podem emplear diferents sensors per diferents paràmetre que busquem medir, però en aquest exemple emplearem el més comú: un termistor.

Pas 1: Termistores: NTC Y PTC

A la immensa majoria de casos, el tipus de terminis que usen son NTC (sigles en anglès de Coeficient de Temperatura Negativa). Però existeixen dos tipus de terminis: NTC i PTC.

La seva diferència és molt simple, la forma en la que varia la seva resistència és inversa. En un NTC si augmenta la temperatura disminueix la resistència; en un PTC al augmentar la temperatura augmenta la resistència.

Un ús habitual dels PTC, per les seves característiques, és en sistema de protecció de circuits, en forma de fusibles regenerables. Si fem passar major corrent per un fusible de la que permet la seva denominació, es fundarà i haurem de canviar (amb el que ello implica si es tracta d’un aparell de consum que no hauria d’obrir qui no tingués un mínim de coneixement en electricitat i electrònica).

Amb els fusibles regenerables (hi ha diverses denominacions: fusible reseteable, polyfuse, polyswitch, PPTC …) si fa passar més corrent del permís, l’element es calentarà i augmentarà la seva resistència en diversos òrdenes de magnitud deixada d’alimentar el circuit. Quan l’element s’enfricarà de nou, tornarà al seu funcionament normal.

Es troba habitualment en plaques de desenvolupament com l'Arduino, encara que en el cas d'Arduino simplement actuï com a protecció del port USB i no del conjunt de l'alimentació. Sea com sea, ¡lo mejor es no tener que probar que la función fusible!

Respecto a nuestro NTC no hay mucho más que decir, su funcionamiento es simple: mayor temperatura -> menor resistencia y con ello, mayor flujo de corriente eléctrico que podemos medir como una diferencia de voltaje gracias a nuestro divisor de tensión.

Pas 2: muntatge

En la nostra configuració hem elegit que el termistor sea R1 mentre que R2 serà una resistència de valor fijo. El muntatge es pot veure clarament en els esquemes sense que ofrezca demasiada duda. Emplem la entrada analògica A0 per obtenir el resultat del voltatge del divisor de tensió.

Seleccionar la resistència apropiada és quelcom que debem valorar en base al rang de temperatures que pensem medir. En un termistor NTC de 10K, el seu valor de 10K arribarà al voltant dels 25ºC.

Per lo general no serà necessari canviar el valor d'aquesta resistència, 25ºC entra dins de l'escala habitual de medició d'aquest tipus de NTC, però si de manera habitual esperem medir temperatures en un horno o en un congelador, podem escoger una resistència distinta.

Lo que debem és prendre una resistència del valor igual (més cercano) al valor del NTC en el centre de l’escala que va a treballar el NTC. Si per exemple esperem medir temperatures entre -20ºC y -10ºC, és millor que usem una resistència fija de 70KΩ que de 10KΩ.

Per obtenir el valor que millor us ajudi a les nostres necessitats debem medir directament la resistència del NTC en unes condicions determinades (amb un polímetre, per exemple) o bé consultar alguna de les taules precalculades. Les característiques dels NTC de 10K no permeten gran marge de característiques entre fabricants.

Pas 3: materials

Per a aquest muntatge vamos a emprar els següents materials i eines

1x Placa Nano

1x Taula de pa de 400 punts

1x Termistor NTC de 10K

1x Resistència de 10K

Step 4: Transformar La Resistència En Temperatura

Hasta el moment, el nostre muntatge ens podria convertir simplement en el resultat del divisor de tensió, que podem transformar en resistència com ja vim en un altre tutorial. Pero a nosotros la resistencia no nos dice nada, ¡queremos la temperatura!

Podríem feliçment pensar que la resistència es pot transformar en temperatura amb un simple canvi entre unitats equivalents. Igual que qui transforma centímetres en polgades. Hi ha en el vermell molts exemples que hacen poc més que això, però la seva precisió és molt molt dudosa.

Els terministes NTC no tenen un comportament lineal, una variació de la resistència pot significar un canvi de temperatura major o menor, depenent de la temperatura. Es por ello que no nos llega con emplear un factor de conversión. Si el volem fer realment bé, debem emplear o bé el model beta o bé el model Steinhart-Hart. El segon és més precís que el primer, encara que hi ha altres limitacions d’exactitud que es van fer evidents abans.

En tots dos casos coneixem diversos paràmetres específics del terme que estem emplenant, en ocasions els fabricants ofereixen un dato genèric, però sempre és millor calcular fent medicions del propi termistor. Debem quant menys tenir 3 medicions de temperatura i resistència, estant al medi i ambdós extrems de l’escala.

Les ecuacions per a ambdós models es poden trobar en la vermella de manera sencilla, encara que per a molta gent és possible que marxi alguna cosa engorrós per solucionar-les per obtenir els paràmetres dissenyats. Per ell podem fer un ús d’una calculadora específica:

En ella introduirem els pares de dades que hem meditat i donem els paràmetres per a tots dos models. Si no és possible que hagam una lectura precisa dels valors de la nostra NTC, podem consultar una taula genèrica i prendre d’ahí els pares de valors per introduir en la calculadora. Pero perderemos precisión y ajuste.

Pas 5: Codi

Tot el que hem explicat abans, ho hem transformat en codi. Simplement debem introduir els paràmetres A, B y C (que hem obtingut de la calculadora) i a més el R2 que estem utilitzant.

Los cálculos los hará la función que hemos definido y nos devolverá el resultado. Per la configuració que tenim i la resolució de la lectura que pot fer Arduino, la precisió oscil·la a 0,1ºC.