NTC 온도 테이블 제대로 활용하기

NTC 온도 테이블 제대로 활용하기

 

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번에는 NTC와 온도 테이블 계산하는 방법에 대해서 알아보겠습니다.

하기 내용은 NTC와 ADC를 활용하는 한 가지 방법입니다 ^^ 이점 참고해주세요.

먼저 이 내용을 확인하기 전에 NTC에 대해서 정확하게 알고 싶으신 분들이 있다면, 아래 링크 참고해주세요 ^^

NTC를 정확하게 활용하는 방법

[전자회로 심화 1-4] NTC 써미스터 완벽 이해

 

 

이전 내용에서 설명드렸다시피, NTC의 Vendor들의 Datasheet에는 온도에 대한 저항 테이블을 제공합니다.

그 내용을 이용해서 NTC를 사용하는 방법에 대해서 기술해볼 거예요.

우선 어떻게 NTC의 저항 테이블이 생겼는지 확인이 필요할 텐데요.

보통 NTC의 Vendor들은 아래 링크의 Murata NTC 데이터 시트 링크처럼 NTC 저항-온도 테이블 같이 제공이 됩니다.

Murata NTC Datasheet (링크)

그리고 대부분 Datasheet에 있는 온도-저항 테이블을 엑셀로 정리해서 사용합니다.

아래 엑셀 시트 그림은 온도-저항 테이블을 정리한 거예요 ^^

NTC 저항-온도 테이블

 

 

자, 그러면 이제 온도-저항 테이블을 활용해서 우리가 사용할 수 있는 데이터로 만들어야 합니다.

이전 내용을 참고하시면 아시겠지만 NTC는 MCU의 ADC와 함께 사용하면 큰 효과를 발휘합니다.

물론 외부 ADC를 사용해도 마찬가지입니다 ^^

어쨌든 중요 포인트는!! "저항-온도 테이블을 이용해서 ADC 환산 값을 계산해서 사용해야 합니다!!"

NTC ADC 환산 값

 

이 방법을 활용하는 이유는 깔끔하게 표를 정리하는 목적도 있지만, 온도 측정 정밀도의 구간을 정확하게 파악하는 것이 이걸 사용하는 이유입니다.

온도에 따라서 NTC 저항 값이 나타나고 이를 전압으로 환산합니다.

값 환산은 ADC bit로 환산하기 위해서 전압 값을 계산하기 편하게 변환시킨 거예요 ^^

중요한 건 ADC bit 계산이에요. (바로 아래에서 설명합니다 ^^)

그리고 온도 계측에서 가장 많이 사용하는 온도는 0~100℃에요. 이 중에서 25℃ 전후가 가장 중요해요!

그리고 25℃ 전후로 나누면서 1℃의 온도 변화를 수많은 ADC 환산 값으로 나눌 수 있어요. 

NTC의 기본 회로는 아래와 같이 전압분배를 사용합니다!!

그리고 아래 회로를 이용해서 구하는 값은 전압 환산 값이에요! (Vout)

NTC 전압 환산 값 구하기

지금부터 순서대로 설명드릴게요.

이 부분만 제대로 이해한다면, NTC 활용하는데 문제없어요!

1. 전압 환산 값을 위 식을 이용해서 먼저 계산합니다.
   • 전압 환산 식은 위의 수식대로 해도 되고, (R2/(R2+10))*V1 계산식을 이용해도 됩니다.
2. 전압 환산 값이 나오면 이제 ADC bit 환산식을 사용합니다.
   • ADC bit 환산 식 = Vo*1023/Vcc
     • Vo = 전압 환산한 값
     • ADC bit = 16bit ADC면 65536, 10bit ADC면 1024 사용
     • 인가전압 = 3V ~5V 

 

ADC bit 환산 식을 사용하는 이유는,

전압 분배로 읽은 아날로그 전압 값이 ADC로 입력되면서 디지털 화 됩니다.

그러면 ADC의 bit 수에 따라서 전압 값이 디지털 신호로 변환됩니다.

방금 설명드린 내용이 이해가 안 되시면, 아래 링크 참고해주세요 ^^

6. [Tutorial] 아두이노 아날로그 이론(ADC)

그리고 가능하다면 저항은 1%를 사용하면 좋겠지만 5%도 상관없을 거 같습니다.

 

 

혹시나 저항-온도 테이블을 사용하지 않고 B 상수를 이용해서 계산하는 방법도 있어요.

근데 저항-온도 테이블을 사용하는 것이 더 정확할 거예요.

아래 내용은 아래 링크에서 발췌한 내용이에요 ㅎㅎ

http://ezcircuits.net/zbxe/Lab/950

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아래 링크의 파나소닉에서 제공하는 온도 데이터가 있다.

https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-data/pdf/AUA0000/AUA0000C8.pdf

B상수 계산법

임의의 온도 T에서의 저항값 Rt는

Rt =R0 x exp( B x ((1/T)-(1/T0)) ) 또는
Rt =R0 x exp( (B/T)-(B/T0) )가 됩니다.

섭씨 25도에서의 저항값 10 kohm 짜리 써미스터의 섭씨 0도에서의 저항을 구하려면,

B=3900,

T  = 섭씨 0도   = 절대온도 273.15 K

T0= 섭씨 25도 = 절대온도 298.15 K

섭씨 0도 저항 = 10 kohm x EXP(3900 x ( (1/273.15) - ( 1/298.15) ) ) = 33.10851 kohm으로 계산됩니다.

Excel 계산식 -----> =10000*EXP(3900*((1/273.15)-(1/298.15)))

 

하지만 이 계산식이 Thermistor의 온도별 저항값을 완전히 추종하는 것은 아니기 때문에 Thermistor 제조사에서 발표하는 Table을 이용해 임의의 온도에서의 저항값을 추출하는 방법이 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

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• 참고 문헌

http://gemart.co.kr/files/GE_THERMRCALC_kr.pdf?PHPSESSID=3cc3e64e513e692acdf2ac974840f318

http://ezcircuits.net/zbxe/Lab/950