Thermistor (NTC) einfach nutzen: Schritt-für-Schritt Arduino-Anleitung

Komponenten und Zubehör

Komponente	Anzahl
NTC-Thermistor 10kΩ	1
Widerstand 10kΩ	1
Arduino UNO	1
Jumper-Kabel	1
Steckplatine (Breadboard)	1

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Projektbeschreibung

Wie einfach ist die Nutzung eines Thermistors?

In diesem Artikel erkläre ich, wie man einen Thermistor verwendet. Zunächst: Was ist ein Thermistor? Ein Thermistor ist ein Widerstand, dessen Widerstandswert temperaturabhängig ist. Es gibt zwei gegensätzliche Typen:

• PTC (Positive Temperature Coefficient): Widerstand steigt mit steigender Temperatur
• NTC (Negative Temperature Coefficient): Widerstand sinkt mit steigender Temperatur

In diesem Beispiel verwende ich einen NTC-Thermistor.

Ein bisschen Mathematik

Um den Thermistor-Widerstand zu berechnen, nutzt man die B-Parameter-Gleichung (nur für NTC-Thermistoren):

Dabei ist:

• e die Eulersche Zahl (Basis des natürlichen Logarithmus)
• R₀ der Widerstand des Thermistors bei der Referenztemperatur T₀
• B ein materialabhängiger Koeffizient in Kelvin (auf dem Datenblatt angegeben)

Um die Temperatur zu berechnen, benötigen wir den aktuellen Widerstand R_T, den wir über das Ohmsche Gesetz am Spannungsteiler ermitteln:

Schaltbild des Spannungsteilers: Der Thermistor (R_T) und der Festwiderstand (R) liegen in Reihe an VCC. Die Spannung am Thermistor (V_RT) wird am Arduino-Analogeingang gemessen.

R_T = V_RT / (V_R / R)

Nun haben wir alle Daten für die Temperaturberechnung:

Wichtig: Alle Parameter (z. B. T₀) müssen vor der Berechnung in Kelvin umgerechnet werden. Das Ergebnis liegt ebenfalls in Kelvin.

Das Ergebnis

Code

Thermistor-Sketch (Arduino)

// Thermometer mit Thermistor
/* Thermistor-Parameter (aus Datenblatt):
 * RT0: 10.000 Ω
 * B: 3977 K ± 0,75%
 * T0: 25 °C
 * ± 5%
 */
#define RT0 10000   // Ω
#define B   3977    // K
//--------------------------------------
#define VCC 5       // Versorgungsspannung
#define R   10000   // Festwiderstand 10kΩ

float RT, VR, ln, TX, T0, VRT;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  T0 = 25 + 273.15; // T0 aus Datenblatt: Celsius in Kelvin
}

void loop() {
  VRT = analogRead(A0);                    // Analogwert lesen (0-1023)
  VRT = (5.00 / 1023.00) * VRT;            // In Spannung umrechnen (0-5V)
  VR = VCC - VRT;                          // Spannung am Festwiderstand
  RT = VRT / (VR / R);                     // Widerstand des Thermistors berechnen
  ln = log(RT / RT0);                      // Natürlicher Logarithmus
  TX = (1 / ((ln / B) + (1 / T0)));        // Temperatur in Kelvin (B-Gleichung)
  TX = TX - 273.15;                        // Umrechnung in Celsius

  Serial.print("Temperatur:");
  Serial.print("\t");
  Serial.print(TX);
  Serial.print("°C\t\t");
  Serial.print(TX + 273.15);               // Kelvin
  Serial.print("K\t\t");
  Serial.print((TX * 1.8) + 32);           // Fahrenheit
  Serial.println("°F");
  delay(500);
}

Schaltpläne