Для считывания сопротивления NTC-компонента используйте делитель напряжения с резистором 10 кОм. Подайте выходной сигнал на аналоговый вход платы, например, Arduino A0. Погрешность измерений снизится, если применить прецизионный источник опорного напряжения 3.3 В вместо стандартных 5 В.
Коэффициент температурной чувствительности B25/85 у большинства терморезисторов колеблется в диапазоне 3000–4500 K. Для точной интерпретации показаний потребуется калибровка по двум точкам: 0°C и 100°C. В прошивке реализуйте расчёт по уравнению Стейнхарта-Харта с коэффициентами A=0.001125, B=0.000234, C=0.000000087.
Поместите фильтрующий конденсатор 100 нФ параллельно измерительной цепи для подавления высокочастотных помех. Если длина проводов превышает 30 см, экранируйте линию или перейдите на дифференциальный режим измерения. Для плат STM32 активируйте встроенный 12-битный АЦП с временем выборки не менее 15 мкс.
При работе в условиях электромагнитных наводок добавьте в схему TVS-диод с напряжением срабатывания 12 В. Для термодатчиков в металлическом корпусе обязателен гальванический развязки через оптрон или изолированный усилитель.
Подбор сопротивления для делителя с датчиком температуры
Оптимальное значение резистора выбирают равным сопротивлению чувствительного элемента при 25°C. Например, для NTC 10 кОм используют резистор 10 кОм ±1%.
Формула для расчёта:
R = (Vcc * Rt) / Vadc — Rt, где:
- Vcc – напряжение питания (обычно 3.3В или 5В)
- Rt – сопротивление при рабочей температуре
- Vadc – опорное напряжение АЦП
Для повышения точности в диапазоне измерений:
- При -40…+85°C выбирают резистор с сопротивлением, равным среднему значению Rt в этом интервале
- Для узкого диапазона (например, 20…30°C) берут значение Rt при центральной точке
Пример расчёта для NTC 100K (B25/85=3950):
- При 25°C Rt = 100 кОм
- При Vcc=5В и Vadc=2.5В: R = (5 * 100000) / 2.5 — 100000 = 100 кОм
- Мощность резистора: P = V²/R = 2.5²/100000 = 0.0625 мВт
Для прецизионных измерений применяют подстроечные резисторы с последующей заменой на постоянные после калибровки.
Настройка АЦП для точного считывания параметров датчика
Выбор опорного напряжения
Используйте внутренний источник опорного напряжения (например, 2.56 В в ATmega328P) для минимизации погрешностей. Внешние помехи меньше влияют на стабильность показаний. Убедитесь, что измеряемый сигнал не превышает выбранный диапазон.
Калибровка и фильтрация
Для 10-битного АЦП применяйте усреднение 16-32 выборок с отбрасыванием крайних значений. Реализуйте программный фильтр нижних частот (ФНЧ) с коэффициентом 0.1-0.3. Пример для NTC 10k при 25°C:
R = (1023 / ADC_value - 1) * R_reference
Учитывайте нелинейность характеристик: для температур выше 100°C шаг дискретизации должен быть уменьшен в 2-3 раза. Проверяйте отклонения при калибровке в трёх точках: минимальная, комнатная и максимальная рабочая температуры.
