Beispielimplementierung eines NTC-Sensors
Im Folgenden soll gezeigt werden, wie ein NTC-Sensor, dessen Kennlinie nicht bereits in der EL3204-0200 Klemme hinterlegt ist, in den drei Varianten, RTD-Tabelle, B-Parameter-Gleichung und Steinhart-Hart-Gleichung implementiert werden kann.
Dies wird anhand eines NTC030WP00 Sensors gezeigt.
Der Hersteller gibt in diesem Fall eine Tabelle mit Temperatur und den entsprechenden Widerstandswerten bekannt sowie folgende Sensoreigenschaften: NTC 10kΩ +/-1 % bei 25°C, Beta 3435.
Beispiel für die Implementierung eines NTC-Sensors mit der Stützstellentabelle RTD - Tabelle
Das allgemeine Vorgehen wird im Kapitel Stützstellentabelle erläutert, hier sollen anhand eines Beispiels einige Spezialfälle aufgezeichnet werden. Eine Beispiel-XML-Datei (Download: ZIP) für den NTC030WP00 Sensor steht zum Download bereit.
Beschreibung | Problem | Lösungsansatz | ||
|---|---|---|---|---|
Die Tabelle umfasst den Temperaturbereich von -50°C bis 110°C, in 1°C Schritten | Gesamtanzahl der Stützstellen 160. |
| ||
Widerstandswerte im Temperaturbereich -50°C ... -44°C liegen zwischen 330 kΩ ... 240 kΩ | Messwerte bei niedrigen Temperaturen überschreiten den Gesamtmessbereich von 240 kΩ |
| ||
Es soll der Bereich von -40°C ... 110°C in 2°C Schritten abgebildet werden. | Mit Default-Einstellungen des Conversion Factors 10 treten Fehler auf: Messbereich wurde nicht beachtet. Die Einheit der Widerstandswerte muss an den Conversion Factor angepasst werden | Messbereich muss beachtet werden, für den Gesamtmessbereich von 0 ... 240 kΩ muss im 0x8001:04 Conversion Factor = 100 eingegeben werden. Die Widerstandswerte müssen dann in 1/10 Ω eingegeben werden. Die Bereiche sind wie folgt definiert: | ||
0x8001:01 Distance in Degrees | 2 | |||
0x8001:02 Amount of Entries | 75 | Conversion Factor 0x8001:04 | Messbereich | |
0x8001:03 Start Temperatur | -40 | 1 | 0.. 6.533,5 Ω | |
0x8001:04 Conversion Factor | 10 | 10 | 0..65.535,0 Ω | |
0x8001:05 Value 1 | 188500 | 100 | 0..240.000,0 Ω | |
Beispiel für die Implementierung eines NTC-Sensors mit B-Parameter Gleichung
Den Herstellerangaben kann der B-Parameter (Beta 3435) und die Parameter Rn (10 kΩ) und Tn (25°C) entnommen und direkt ins CoE-Verzeichnis 0x8002 übernommen werden.
CoE Entry | Eintrag |
|---|---|
0x8002:01 Min Temperature | -40 |
0x8002:02 Max Temperature | 110 |
0x8002:03 Rn | 10000 |
0x8002:04 Tn | 25 |
0x8002:05 B-Parameter | 3435 |
Vergleicht man die Implementierung der Tabelle und der B-Parameter-Gleichung, wie in der unteren Grafik dargestellt, so wird deutlich, dass die B-Parameter-Gleichung nur in einem begrenzten Bereich gültig ist und bei tiefen Temperaturen große Abweichungen aufweist. Wird der gesamte Temperaturbereich benötigt, so ist die Implementierung über die Steinhart-Hart-Gleichung vorzuziehen.
Beispiel für die Implementierung eines NTC-Sensors mit Steinhart-Hart Gleichung
Die Steinhart-Hart Parameter können mit Hilfe der Beispieldatei berechnet und die dafür benötigten Widerstandswerte bei drei definierten Temperaturen z. B. bei 0°C, 25°C und 85°C, der Herstellertabelle entnommen oder direkt am Sensor gemessen werden.
CoE Entry | Eintrag |
|---|---|
0x8004:01 Min Temperature | -40 |
0x8004:02 Max Temperature | 110 |
0x8004:03 C1 | 8,8424E-4 |
0x8004:04 C2 | 2,5202E-4 |
0x8002:04 C3 | 0 |
0x8002:04 C4 | 1,9018E-7 |
Vergleich der Implementierung über Steinhart-Hart- u. B-Parameter-Gleichung
Aus der Grafik wird deutlich, dass die Implementierung über die Steinhart-Hart-Gleichung sich den Hersteller-Tabellenwerten besser annähert als die Implementierung über die B-Parameter-Gleichung. Liegt jedoch eine Tabelle des Herstellers vor, so ist diese Methode immer vorzuziehen.
