Vishay/BC componentsin valmistama NTCLE203E3103JBO on Negative Temperature Coefficient- eli NTC-termistori. Sen lämmönjohtavuus paranee lämpötilan noustessa. Useimmat keraamiset materiaalit käyttäytyvät samalla tavalla. Muut materiaalit taas toimivat päinvastoin, ja niiden lämmönjohtavuus heikkenee lämpötilan noustessa. Sen vuoksi useimmat NTC-termistorit tehdään puolijohtavista materiaaleista, joiden sähkönjohtavuus sijoittuu eristeiden ja johtimien väliin ja joilla on tiettyjä erityisominaisuuksia.

Kun näitä materiaaleja lämmitetään, materiaalin elektronit saavat energiaa, ja entistä useammat elektronit saavat tilaa liikkua. Näin materiaalin sähkönjohtavuus paranee. Kun materiaalin sähkönjohtavuus paranee, sen resistanssi pienenee. Näin ollen lämpötilan nostaminen vähentää resistanssia. Tämän käänteisen suhteen vuoksi anturia kutsutaan negatiivisen lämpötilakertoimen (NTC) vastukseksi.

Vastuksen jatkuva resistanssi on 10 kΩ, kuten yläpuolella olevan kuvan yksinkertaistetusta kaaviosta näkyy. Kun vastukset kytketään sarjaan, piirin virta on sama kaikkialla. Virtapiirin kokonaisresistanssi RT voidaan laskea seuraavasti:

R(T) = R(1) + R(NTC)

I = U / R = 5V / (R(1) + R(NTC))

Sama virta I kulkee kiinteän vastuksen R_1 läpi ja tuottaa jännitteen Vmeasured koko vastukseen. Tämä voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:

I_R(1) = (U_R(1)) / R(1)) = V_measured / R(1)

Koska virta on sama kaikkialla piirissä, voidaan määrittää seuraava yhtälö:

I_R(1) = I_NTC

5V / (R(1) + R(NTC) = V_measured / R(1)

Tästä saadaan mitatun jännitteen V_measured ja NTC-lämpötila-anturin resistanssin välinen suhde R(NTC).

V_measured = (5V * R(1)) / (R(1) + R(NTC))

R(NTC) = ((5V * R(1)) / V_measured) - R(1)

Koko siirtofunktion määrittämiseksi tarvitset myös lämpötilan ja anturin resistanssin R(NTC) välisen suhteen. Tämä on ilmoitettu anturin teknisissä tiedoissa.

1. Kytke ensin NTC-anturi ja vastus kiinni Arduino Unoon seuraavalla tavalla (anturi ja vastus voivat olla miten päin tahansa):

   • Kytke ensin NTC anturi ja vastus koekytkentälevyyn niin, että kummankin yksi jalka on samassa sarjassa.

   • Kytke NTC anturin “yksinäinen” jalka 5V pinniin

   • Kytke saman sarjan jakava NTC-anturin ja vastuksen jalat A0 pinniin

   • Kytke vastuksen “yksinäinen” jalka GND pinniin.

2. Kytke seuraavaksi Arduino Unon johto kiinni tietokoneeseen

3. Lataa sitten anturin Arduinokoodi:

   • Tästä versio, joka laskee vain Arduinon bitti arvoja. Tämän version koodi tulee kalibroida tai koodia muuttaa siirtofunktion mukaisesti.

   • Tästä versio, joka laskee celsiusasteita.

4. Avaa sarjamonitori anturin tietojen seuraamiseksi. Jos tulosta ei tule, niin varmista sarjamonitorin baud-nopeuden olevan 9600.

5. Kokeile muuttaa anturin antamaa lämpötilaa esimerkiksi ottamalla kiinni anturista.

Lisätehtäviä:

• Voit muuttaa koodia ja testata, mitä tapahtuu eri asioita poistettaessa.

• Tunnista koodin toiminnot. Mitkä ovat koodin funktioita, arvoja ja muuttujia?

• Voit kokeilla muuttaa bittiarvoina tulosta antavan koodin niin, että se antaa arvoja celsiusasteina.

• Vertaa koodeja: mitä erilaista niissä on toisiinsa nähden?

Tehtävän 2. koodin ja lähteen, sekä lisätietoa tehtävästä löydät täältä.