Nachdem ich im letzten Teil die Installation der Arduino-Matlab Packages zum Laufen bekommen habe, kann es nun weitergehen. Ziel dieses kleinen Beispiels ist es ja, an einen Arduino Uno einen NTC-Widerstand anzuschließen. Dieser soll als analoger Temperatursensor dienen (was er ja ist 😀 ) und über einen der A/D – Eingänge des Arduino eingelesen werden. Matlab soll dann schlussendlich die eingelesenen A/D- Werte  in Temperaturwerte umrechnen. Das Ganze soll über eine gewisse Zeit laufen, wobei alle paar n-Sekunden ein Wert eingelesen wird. Am Ende soll ein wunderschöner Temperaturplot mit Temperatur über Zeit erstellt werden.

Gibt der ADC beispielsweise einen Wert von 558 aus, so entspricht dies einer Spannung am Eingang von 558*0.00488V = 2.72304V. Doch wie soll der NTC jetzt an den Eingang angeschlossen werden? Ganz einfach. Man nehme einen Spannungsteiler und dimensioniere ihn so, dass der Strom durch die beiden Widerstände nie so groß werden kann, dass er zum einen die Versorgung des Arduino gefährdet und zum anderen auch nie so groß werden kann, dass er den NTC selbst erwärmt. In der Skizze ist nun dargestellt wie der Spannungsteiler aufgebaut und angeschlossen ist. Jetzt gilt es noch herauszufinden, wie aus der Spannung am ADC der gemessene Widerstandswert berechnet werden kann. Hier hilft die Spannungsteilerregel:

In diesem Beispiel hier besteht der Spannungsteiler aus dem NTC (2k2 @ 25°C) und einem 2k2 Festwiderstand. Wenn der NTC null Ohm haben sollte (nur rein theoretisch), so fließt ein maximaler Strom von 0.002A durch die Widerstände (5V/2200Ohm). Wir lesen jetzt in Matlab den Spannungsabfall am NTC ein und können uns über den Spannungsteiler den Widerstandswert berechnen. Jetzt fehlt nur noch die Formel zur Berechnung der Temperatur. Und die ist, samt den notwendigen Konstanten A₁, B₁, C₁ und D₁, im Datenblatt angegeben:Das Ergebnis dieser Berechnung ist die Temperatur in Kelvin. Um die Temperatur aber in °Celsius angezeigt zu bekommen, rechnet man: °C = °K-273,15. Mit all diesen Informationen kann man jetzt ein Matlab-Script schreiben, das dann in etwa so aussieht:

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Beispielscript um mit ArduinoUno einen Temperaturverlauf aufzuzeichnen
% 02/2016 by I.Bihlo
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%a = arduino('com5','Uno');
  a = arduino('com5','Uno','TraceOn', true)
  analogpin=0;
  analog=0;
 
  %ein paar konstanten für die weiteren berechnungen
  %
  r=2200;  %Spannungsteilerwiderstand
  rt=0; %das wird der errechnete widerstand des NTC
  urt=0; %das wird der errechnete Spannungsabfall am NTC
 
  % konstanten für berechnung der Temperatur aus NTC Widerstand
  % B25=3977K
  a1=3.354016E-03;
  b1=3.2569850E-04;
  c1=2.61013E-06;
  d1=6.38309e-08;
  rref=2200;
 
 
 
  %Lesen eines Temperaturabhängigen Widerstandes am Analog Eingang A0
  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
  for x=1:50
  analog(x)=readVoltage(a, analogpin) %Liest den AnalogIn von A0 und gibt in Volt aus
  urt(x)=5-analog(x); %spannungsabfall am NTC
  rt(x)=(r/analog(x))*urt(x); %widerstand des NTC
 
  %berechung der temperatur
  rvsrref(x)=rt(x)/rref;
  temp(x)=1/(a1+(b1*log(rvsrref(x)))+(c1*(log(rvsrref(x)^2)))+(d1*(log(rvsrref(x)^3))));
  tempc(x)=temp(x)-273.15 %Kelin in Celsius umrechnen
  pause(2);
 
  end
 
  clear a;
 
  %plot den mist
  figure(1);
  time=1:50;
  plot(time,analog,'b');
  grid on; hold on;
  plot(time,rt/1000,'r');
  plot(time,urt,'g');
  plot(time,tempc,'m');
  legend('Analogspannung des ADC','Widerstand des NTC in kOhm','Spannung am NTC','Temperatur [°C]'); 
  %ende