So verhält sich ein NTC-Thermistor
Ein NTC-Thermistor ist ein Heißleiter: Sein Widerstand sinkt mit steigender Temperatur, und zwar stark und nicht linear. Er besteht aus gesinterten Metalloxiden und ist preiswert und empfindlich. Deshalb steckt er in Fieberthermometern, Ladegeräten, Akkupacks, Heizungsfühlern und vielen Mikrocontroller-Projekten.
Für die Praxis genügt meist die B-Wert-Gleichung. Sie beschreibt den Widerstand mit zwei Angaben aus dem Datenblatt: dem Nennwiderstand bei einer Bezugstemperatur, meist 25 °C, und dem B-Wert in Kelvin. Alle Temperaturen werden in Kelvin eingesetzt. Für die Umkehrung wird die Gleichung nach der Temperatur aufgelöst, das geht direkt ohne Näherungsverfahren.
Der Temperaturkoeffizient zeigt, um wie viel Prozent sich der Widerstand pro Kelvin ändert. Er liegt typischerweise bei minus 3 bis minus 5 Prozent und ist damit rund zehnmal größer als bei Platin-Sensoren. Zusätzlich berechnet der Rechner die Spannung am NTC in einem einfachen Spannungsteiler, wie er an einem Analogeingang üblich ist.
R(T) = R_N · e^( B · (1/T − 1/T_N) ) ; 1/T = 1/T_N + ln(R / R_N) / B ; α = −B / T² ; U_NTC = U · R / (R + R_V)
Genauigkeit und Schaltungshinweise
Der B-Wert ist keine echte Konstante, sondern gilt zwischen zwei Bezugstemperaturen, etwa 25 und 85 °C bei der Angabe B25/85. Außerhalb dieses Bereichs wächst der Fehler, oft auf ein bis zwei Kelvin. Wer genauer messen will, nutzt die Steinhart-Hart-Gleichung mit drei Koeffizienten oder die Widerstandstabelle des Herstellers.
Auch der Nennwiderstand hat eine Toleranz, üblich sind 1, 3 oder 5 Prozent. Bei einem Temperaturkoeffizienten von etwa 4 Prozent je Kelvin entspricht 1 Prozent Widerstandsfehler ungefähr einem Viertel Kelvin. Hochwertige Thermistoren sind deshalb paarweise oder punktgenau kalibriert erhältlich.
Im Spannungsteiler ist die Auflösung am besten, wenn der Vorwiderstand etwa so groß ist wie der NTC-Widerstand in der Mitte des interessierenden Bereichs. Für Messungen um Raumtemperatur passt zu einem 10-kΩ-NTC also ein 10-kΩ-Vorwiderstand. Der Messstrom sollte klein bleiben, damit sich der Thermistor nicht selbst erwärmt.
NTC-Thermistoren werden auch als Einschaltstrombegrenzer in Netzteilen eingesetzt. Dort sind sie bewusst heiß und niederohmig im Betrieb. Für diese Bauform gelten andere Kenndaten wie maximaler Dauerstrom und Erholzeit, die der Rechner nicht abbildet. Herstellerangaben und Normen haben Vorrang.
Tipps und typische Fehler
Thermistor richtig nutzen.
- B-Wert: Bereich beachten.
- Teiler: R_V ≈ R_NTC.
- Kelvin: Intern rechnen.
- Datenblatt: Vorrang.
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Häufige Fragen
Wo finde ich den B-Wert?
Im Datenblatt des Thermistors, oft mit den Bezugstemperaturen, etwa B25/50 oder B25/85. Häufige Werte sind 3435, 3950 und 4300 K.
Was bedeutet NTC?
Negative Temperature Coefficient, also negativer Temperaturkoeffizient: Der Widerstand sinkt bei steigender Temperatur.
Warum muss ich in Kelvin rechnen?
Die B-Wert-Gleichung beruht auf dem Kehrwert der absoluten Temperatur. Mit Grad Celsius ergäbe sich ein falsches Ergebnis; der Rechner rechnet die Eingabe intern um.
Was ist ein PTC?
Ein Kaltleiter, dessen Widerstand mit der Temperatur steigt.
Wie genau ist die B-Wert-Gleichung?
Im Bezugsbereich meist auf wenige Zehntel Kelvin.
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