NTC 서미스터 계산기

저항으로 온도를 재는 구조

NTC 서미스터는 온도가 오르면 저항이 내려갑니다. 그 저항을 고정 저항과 직렬로 연결해 분압을 만들고, 가운데 전압을 ADC로 읽습니다. ADC 카운트에서 저항을, 저항에서 온도를 역산하는 것이 이 계산기가 하는 일입니다.

관계가 직선이 아니라는 점이 핵심입니다. 지수 곡선이라 같은 1도라도 구간에 따라 ADC 카운트 변화량이 다릅니다.

두 가지 모델

베타식은 두 온도점의 저항으로 곡선을 근사합니다. 계수가 하나뿐이라 계산이 가볍고 데이터시트에 그 값이 바로 적혀 있습니다.

Steinhart-Hart식은 세 개의 계수로 더 넓은 범위를 맞춥니다. 계산이 무겁지만 정확합니다.

차이는 기준점에서 멀어질수록 벌어집니다. 실온 ±20도에서는 0.5도 이내로 거의 같지만, −20도나 100도 근처에서는 몇 도까지 차이가 납니다. 이 계산기는 두 값을 나란히 놓아, 쓰려는 범위에서 베타식으로 충분한지 직접 볼 수 있게 합니다.

B25/85라는 표기

베타는 어느 두 점에서 구했는지에 따라 값이 달라집니다. B25/85는 25도와 85도의 저항으로 계산했다는 뜻입니다.

같은 서미스터라도 B25/50과 B25/85가 다릅니다. 데이터시트가 여러 개를 적어 두었다면 실제 사용 범위에 가까운 쪽을 쓰세요. 냉장고 온도를 잰다면 B25/50이, 발열체를 감시한다면 B25/85가 적합합니다.

분압 저항이 해상도를 정합니다

고정 저항 값에 따라 같은 온도 변화가 만드는 ADC 카운트 차이가 달라집니다. 측정 범위 가운데에서 서미스터 저항과 같은 값일 때 가장 민감합니다.

실온 근처를 본다면 R25와 같은 값이 출발점입니다. 10k 서미스터에 10k 고정 저항이 흔한 조합인 이유가 그것입니다. 범위가 넓으면 양 끝의 해상도가 떨어지므로, 정확도가 중요한 구간을 기준으로 잡으세요.

자기발열

분압에 전류가 흐르면 서미스터가 스스로 데워지고, 그 열만큼 측정값이 올라갑니다. 소비 전력을 열저항과 곱한 값이 그 크기입니다.

0.1도 단위가 중요하지 않다면 대개 무시할 수 있습니다. 줄이려면 분압 저항을 키우거나 — 대신 해상도가 떨어집니다 — 측정할 때만 전원을 공급하는 방법을 씁니다. 이 계산기가 크기를 함께 보여 주므로 무시해도 되는지 판단할 수 있습니다.

계산에 없는 것

서미스터의 허용오차가 가장 큰 변수입니다. ±1% 제품과 ±5% 제품은 같은 조건에서도 결과가 다릅니다. 분압 저항의 허용오차와 ADC 기준 전압의 정확도도 그대로 더해집니다.

분압 자체를 설계하고 있다면 전압 분배기 계산기가 표준값과 오차 범위를 함께 보여 줍니다.