서미스터를 이용한 아날로그 온도 센서 만들기

안녕하세요! “Circuit DesCY” 입니다. 오늘도 방문해주셔 감사드립니다. NTC 서미스터는 저렴하고 간단한 온도 측정용 센서로 널리 사용됩니다. 이번 글에서는 서미스터를 이용해 아날로그 방식의 온도 센서 회로를 직접 구성해보는 방법을 설명합니다.

1. NTC 서미스터란?

NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터는 온도가 올라갈수록 저항값이 감소하는 특성을 가진 부품입니다. 이 특성을 활용하면 간단한 회로로 온도에 따라 변하는 전압을 측정할 수 있습니다.

2. 회로 구성 원리

NTC 서미스터와 일반 저항을 직렬로 연결하여 전압 분배 회로(voltage divider)를 구성하면, 온도에 따라 변하는 전압을 쉽게 읽을 수 있습니다.

🧩 기본 구성:

[VCC] ─ [NTC 서미스터] ─┬─ [저항 R] ─ GND
                         │
                     [출력 전압 측정]
    

• NTC: 온도 감지용
• R: 기준 저항 (보통 NTC와 같은 R25값 사용)
• 중간 노드에서 전압을 측정 → 아날로그 입력(ADC)에 연결

3. 필요한 부품

• ✔️ NTC 서미스터 (예: R25 = 10kΩ, B = 3950K)
• ✔️ 기준 저항 10kΩ (±1%)
• ✔️ 전원: 5V 또는 3.3V
• ✔️ 아두이노, STM32 등 아날로그 입력 가능한 마이컴 (선택)
• ✔️ 멀티미터 (테스트용)
• ✔️ 브레드보드, 점퍼 와이어

4. 출력 전압 계산 공식

아래는 서미스터-저항 분압 회로에서 출력 전압을 계산하는 공식입니다:

Vout = Vcc × (R / (R + Rntc))
    

• Vcc: 전원 전압 (예: 5V)
• R: 고정 저항
• Rntc: 현재 온도에서의 NTC 저항값

온도가 상승하면 Rntc ↓ → Vout ↑ 또는 ↓ (구성 방식에 따라 달라짐)

5. 실전 회로 예시

예: Rntc = 10kΩ, R = 10kΩ, Vcc = 5V일 때

• 25℃일 때 Rntc ≈ 10kΩ → Vout ≈ 2.5V
• 50℃일 때 Rntc ≈ 3.5kΩ → Vout ≈ 3.7V
• 0℃일 때 Rntc ≈ 32kΩ → Vout ≈ 1.2V

즉, 온도에 따라 Vout이 부드럽게 변화하므로 ADC로 읽어서 온도로 환산할 수 있습니다.

6. 아두이노 예제 코드

const int sensorPin = A0;
float Vcc = 5.0;
float R_fixed = 10000.0; // 고정 저항 10k

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int adcValue = analogRead(sensorPin);
  float Vout = adcValue * Vcc / 1023.0;

  // NTC 저항값 계산
  float R_ntc = (Vcc * R_fixed / Vout) - R_fixed;

  Serial.print("Vout: ");
  Serial.print(Vout);
  Serial.print(" V, Rntc: ");
  Serial.print(R_ntc);
  Serial.println(" ohm");

  delay(1000);
}
    

이 값을 기반으로 온도를 역산하거나, 테이블 매칭 방식으로 온도를 추정할 수 있습니다.

7. 확장 팁

• 📌 정밀한 온도 측정이 필요하면 B값 공식 또는 보정 테이블 사용
• 📌 외부 열 영향 최소화 위해 열전도 잘 되는 위치에 배치
• 📌 서미스터의 R25 및 B값은 데이터시트 기반으로 설정

8. 마무리 요약

서미스터를 활용한 아날로그 온도센서는 간단하고 경제적인 방식으로 온도를 감지할 수 있는 유용한 회로입니다.

• ✔ NTC 특성 = 온도 ↑ → 저항 ↓
• ✔ 분압 회로로 아날로그 출력 생성
• ✔ MCU 에서 ADC로 온도 변환 가능

전자기초 입문자나 센서 회로를 처음 설계해보는 분들에게 추천드리는 실전 예제입니다.