NTCサーミスタとArduinoのガイド：配線、B定数の式、Steinhart-Hartの式

NTCサーミスタは、温度が上がると抵抗値が下がる、2本足の安価な温度センサーです。ArduinoでNTCサーミスタを使うには、10 kΩの固定抵抗と組み合わせて分圧回路を作り、中点の電圧をアナログピン（A0）で読み取ります。その値からサーミスタの抵抗値を求め、B定数の式で摂氏温度に変換します。ライブラリは不要で、アナログピンは1本で足ります。正しく組めば、室温で0.1 °Cの分解能が得られます。3Dプリンターのベッドとホットエンド、スマホやノートパソコンのバッテリー、エアコン、冷蔵庫、デジタル体温計も、ほとんどがNTCサーミスタで温度を測っています。

この記事では、10 kΩのNTCサーミスタの抵抗値が温度でどう変わるか、分圧回路の配線と固定抵抗の選び方、B = 3950を使ったB定数の式、より正確なSteinhart-Hartの式、3点キャリブレーションをステップごとに学びます。続いてI2C LCDを使った温度計を作り、同じ測定をESP32とRaspberry Pi PicoのADCでも行います。さらに、NTCとPTCの違い、3Dプリンターやバッテリーでの応用、よくある間違いも見ていきます。

NTCサーミスタとは？その仕組みは？

サーミスタ（thermistor）という名前は、英語の「thermal」（熱の）と「resistor」（抵抗）を組み合わせたもので、温度によって値が大きく変わる抵抗です。NTCはNegative Temperature Coefficient（負の温度係数）の略です。マンガン、ニッケル、コバルトなどの金属酸化物を高温で焼き固めて（焼結）作る半導体セラミックでできています。温まると導電に加わる電荷キャリアが増えるため、抵抗値が下がります。変化は大きく、B = 3950のNTCでは25 °C付近で1度あたり約4.4%抵抗値が下がります。比べると、一般的な金属皮膜抵抗の変化は1度あたりわずか50〜100 ppm、つまり0.005〜0.01%です。この高い感度のおかげで、NTCは安価でも非常に反応のよいセンサーになります。その代わり、温度との関係は直線的ではありません。

抵抗値と温度の関係：なぜ直線にならない？

NTCの抵抗値は温度に対して指数関数的に変化します。低温では非常に速く、高温ではよりゆっくり下がります。下の表は、10 kΩ、B = 3950のNTCについてB定数の式で計算した抵抗値と、このNTCを5 Vで動作する10 kΩの分圧回路の上側に入れたとき（次のセクションの配線）にArduino UnoのA0ピンで見られる電圧とanalogReadの値を示しています。最後の列は、ADCの1ステップが何度に相当するか、つまり測定の分解能です。実際のメーカーの表は、特に範囲の両端でこれらの値と数パーセント異なることがあります。

この表から2つの重要なことがわかります。1つ目は、分圧回路の感度がいちばん高くなるのはNTCの抵抗値が固定抵抗と等しいときで、この例では25 °C付近だということです。そこでは1度あたりA0の電圧が約55 mV変化し、10ビットのUnoでも0.09 °C刻みで測れます。これは、5 Vの基準電圧で0.49 °Cの分解能しか得られないLM35の5倍の細かさです。2つ目は、その点から離れるほど分解能が悪くなることです。100 °Cでは1ステップが0.57 °C、125 °Cでは1.2 °Cになります。そのため、固定抵抗は、いちばんよく測る温度でのNTCの抵抗値に近いものを選びましょう。ある範囲でA0の電圧の振れ幅を最大にするには、固定抵抗を範囲の両端でのNTCの抵抗値の幾何平均にします。0〜100 °Cなら√(33.6 kΩ × 0.70 kΩ) ≈ 4.8 kΩなので標準値の4.7 kΩ、60〜100 °Cなら約1.3 kΩなので1.2 kΩか1.5 kΩです。

NTCサーミスタの配線：分圧回路（Uno、ESP32、Pico）

Arduinoのアナログ入力が測るのは、抵抗ではなく電圧です。そのため、NTCを固定抵抗と直列につないで分圧回路を作ります。2つの抵抗の接続点の電圧は、NTCの抵抗値、つまり温度によって変わります。LDRで使う回路とまったく同じで、違いは抵抗が光ではなく温度に反応することだけです。この記事のコードでは、NTCを上側（電源側）、10 kΩの抵抗を下側（GND側）に置いています。こうすると温まるほど読み取り値が上がるので、直感的にわかりやすくなります。抵抗値を変えたときの出力電圧は「分圧回路」ツールで計算でき、固定抵抗のカラーコードは「抵抗のカラーコード」ツールで確認できます。

この回路には便利な性質があります。レシオメトリック測定になることです。UnoのADCは標準で5 Vの電源を基準電圧に使い、分圧回路も同じ5 Vで動作します。USBから来る電圧が5.0 Vではなく4.8 Vでも、分圧回路の出力とADCの基準電圧が同じ割合で下がるので、analogReadの値は変わりません。そのため、NTCの測定では電源電圧を知る必要がなく、LM35のように基準電圧に悩まされることもありません。同じ理由で、NTCの回路ではanalogReference(INTERNAL)を使わないでください。基準電圧が1.1 Vになると比率が崩れ、計算が狂います。精度を本当に左右するのは固定抵抗の値で、誤差5%の抵抗だけで約1 °Cの誤差が出ることがあります。誤差1%の金属皮膜抵抗を使うか、抵抗の実際の値をテスターで測ってコードに入力しましょう。

B定数の式（B = 3950）で温度を計算する

メーカーはNTCを2つの数値で表します。25 °Cでの抵抗値（R0 = 10 kΩ）とB定数（Beta）です。この2つの数値があれば、B定数の式でどんな抵抗値からも温度が求められます：1/T = 1/T0 + (1/B) × ln(R/R0)。ここでTとT0はケルビン（T0 = 25 + 273.15 = 298.15 K）、lnは自然対数です。結果から273.15を引くと摂氏になります。例：NTCの抵抗値が5300 Ωなら、ln(5300/10000) = −0.635、1/T = 0.003354 − 0.000161 = 0.003193で、T = 313.2 K、つまり約40 °Cです。B定数の横にある小さな数字は、どの2つの温度の間で測ったかを表します。B25/50 = 3950は、25 °Cと50 °Cの抵抗値からBを計算したという意味です。データシートがない場合は、自分でBを求めることもできます。2つの温度で抵抗値を測り、B = ln(R1/R2) / (1/T1 − 1/T2)を使います。たとえば25 °Cで10,000 Ω、50 °Cで3588 Ωと測れたなら、B ≈ 3950になります。

Arduinoで最初の測定をする手順

1. NTCと10 kΩの抵抗をブレッドボードに挿します。NTCの片方の足を5Vに、もう片方の足を抵抗の片側につなぎます。
2. 抵抗のもう片側をGNDにつなぎ、NTCと抵抗の接続点からA0へジャンパーワイヤーを配線します。
3. 下のコードを書き込み、シリアルモニタを9600ボーで開きます。
4. 室温では20〜25 °C前後の値が表示されるはずです。NTCを2本の指でつまむと、数秒で値が30 °Cに向かって上がっていきます。
5. 温まると値が下がる場合は、NTCと抵抗が逆になっています。配線を直すか、コードの式を「NTCが下側」の式に置き換えてください。

1const int NTC_PIN = A0;            // NTC ile 10k direncin birleştiği nokta / junction of the NTC and the 10k resistor
2const float SERIES_R = 10000.0;    // sabit direnç, ölçtüğün değeri yaz / fixed resistor, write your measured value
3const float R_NOMINAL = 10000.0;   // NTC'nin 25 °C'deki direnci / NTC resistance at 25 °C
4const float T_NOMINAL_K = 298.15;  // 25 °C kelvin cinsinden / 25 °C in kelvin
5const float BETA_K = 3950.0;       // B25/50 değeri (veri sayfası) / B25/50 value (datasheet)
6const int SAMPLES = 16;            // ortalama için ölçüm sayısı / number of samples to average
7
8void setup() {
9  Serial.begin(9600);
10}
11
12void loop() {
13  long sum = 0;
14  for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
15    sum += analogRead(NTC_PIN);
16    delay(2);
17  }
18  float adc = sum / (float)SAMPLES;                      // ortalama ham değer / average raw value
19
20  if (adc < 1.0 || adc > 1022.0) {                       // kablo kopuk ya da kısa devre / open or shorted wire
21    Serial.println(F("Sensor hatasi / Sensor error"));
22    delay(1000);
23    return;
24  }
25
26  float rNtc = SERIES_R * (1023.0 - adc) / adc;          // NTC üstte bağlantı / NTC on the high side
27  float tempK = 1.0 / (1.0 / T_NOMINAL_K + log(rNtc / R_NOMINAL) / BETA_K);   // Beta denklemi / Beta equation
28  float tempC = tempK - 273.15;                          // kelvin -> santigrat / kelvin -> Celsius
29
30  Serial.print(F("ADC: "));
31  Serial.print(adc, 1);
32  Serial.print(F("  R: "));
33  Serial.print(rNtc, 0);
34  Serial.print(F(" ohm  Sicaklik / Temp: "));
35  Serial.print(tempC, 2);
36  Serial.println(F(" C"));
37  delay(1000);
38}

このコードは測定のたびにA0を16回読み取って平均します。これでADCの1〜2ステップのふらつきがならされます。平均が1未満か1022を超える場合は、NTCの線が断線しているかショートしているので、意味のない温度ではなくエラーメッセージを表示します。続いて平均値からNTCの抵抗値を計算し、そこからB定数の式で温度を求めます。Arduinoのlog()関数は自然対数（ln）を返します。log10()は底が10の常用対数で、この2つを取り違えると、25 °Cから離れるほど結果がまったく違ってしまいます。シリアルモニタには「ADC: 512.3 R: 9969 ohm Sicaklik / Temp: 25.07 C」のような行が表示されます（Sicaklikはトルコ語で「温度」）。

Steinhart-Hartの式：より正確な結果

B定数の式は、Bを測定した範囲（通常は25〜50 °C）ではとても正確ですが、そこから離れるとずれていきます。実際のNTCのB定数は、温度によって少し変わるからです。0〜100 °Cのような広い範囲では、誤差が1 °Cを超えることもあります。より正確な結果を得るには、3つの係数を持つSteinhart-Hartの式を使います：1/T = A + B × ln(R) + C × (ln R)³。B定数の式は、実はこの式でC = 0とした特別な場合です。係数は、3つの異なる温度で測った3つの抵抗値から計算します。うまく選んだ3点を使えば、キャリブレーションした範囲内で通常0.1 °Cより高い精度が得られます。A、B、Cを手で解く代わりに、下のコードは測った3点からsetup()の中で係数を自動的に計算します。

1const int NTC_PIN = A0;
2const float SERIES_R = 10000.0;    // ölçtüğün sabit direnç / your measured fixed resistor
3
4// Kalibrasyon noktaları: örnek değerler, kendi ölçümlerini yaz / calibration points: sample values, use your own
5const float CAL_T1 = 0.0,  CAL_R1 = 32900.0;   // buzlu su / ice water
6const float CAL_T2 = 25.0, CAL_R2 = 10000.0;   // oda, referans termometreyle / room, against a reference thermometer
7const float CAL_T3 = 98.5, CAL_R3 = 690.0;     // kaynayan su / boiling water
8
9float shA, shB, shC;               // Steinhart-Hart katsayıları / coefficients
10
11void computeCoefficients() {
12  float L1 = log(CAL_R1), L2 = log(CAL_R2), L3 = log(CAL_R3);
13  float Y1 = 1.0 / (CAL_T1 + 273.15);
14  float Y2 = 1.0 / (CAL_T2 + 273.15);
15  float Y3 = 1.0 / (CAL_T3 + 273.15);
16  float g2 = (Y2 - Y1) / (L2 - L1);
17  float g3 = (Y3 - Y1) / (L3 - L1);
18  shC = ((g3 - g2) / (L3 - L2)) / (L1 + L2 + L3);
19  shB = g2 - shC * (L1 * L1 + L1 * L2 + L2 * L2);
20  shA = Y1 - (shB + shC * L1 * L1) * L1;
21}
22
23float readResistance() {
24  long sum = 0;
25  for (int i = 0; i < 16; i++) {
26    sum += analogRead(NTC_PIN);
27    delay(2);
28  }
29  float adc = sum / 16.0;
30  if (adc < 1.0 || adc > 1022.0) return -1.0;            // sensör hatası / sensor error
31  return SERIES_R * (1023.0 - adc) / adc;                // NTC üstte / NTC on the high side
32}
33
34void setup() {
35  Serial.begin(9600);
36  computeCoefficients();           // katsayıları bir kez hesapla / compute the coefficients once
37}
38
39void loop() {
40  float r = readResistance();
41  if (r < 0) {
42    Serial.println(F("Sensor hatasi / Sensor error"));
43  } else {
44    float lnR = log(r);
45    float tempK = 1.0 / (shA + shB * lnR + shC * lnR * lnR * lnR);   // Steinhart-Hart
46    Serial.print(F("R: "));
47    Serial.print(r, 0);
48    Serial.print(F(" ohm  Sicaklik / Temp: "));
49    Serial.print(tempK - 273.15, 2);
50    Serial.println(F(" C"));
51  }
52  delay(1000);
53}

コードの3点は例です。自分のNTCを測って置き換えてください。このサンプル値では、Steinhart-Hartの式は0 °C、25 °C、98.5 °Cでぴったり正しい結果を出します。しかし同じ抵抗値をB定数の式（B = 3950）に入れると、0 °Cの点は0.4 °C、98.5 °Cの点は100.4 °Cと計算され、高温では約2 °Cの誤差になります。点は、測る範囲の両端と中央から選びましょう。キャリブレーションした範囲の外（たとえばこの係数での−20 °C）では、誤差がまた大きくなります。Unoのfloatは32ビットしかありませんが、この計算には十分です。結果は倍精度で計算した値と0.01 °C以内で一致します。

キャリブレーション：NTCを信頼できる温度計にする

1. 固定抵抗を測る：10 kΩの抵抗の実際の値をテスターで測り、コードのSERIES_Rに入力します。1%のずれだけで約0.2 °Cの誤差になります。
2. NTCを防水にする：むき出しのエポキシ型NTCを水に入れないでください。足を熱収縮チューブとシリコンで絶縁するか、ステンレス製プローブ入りの市販のNTCを使います。
3. 0 °Cの点：コップの縁まで砕いた氷を入れ、冷たい水を少し加えてかき混ぜます。NTCをコップの中央に2〜3分入れておき、値が落ち着いたらシリアルモニタのRの値を記録します。
4. 室温の点：風の当たらない場所で、NTCを信頼できるデジタル温度計の横に10分置きます。温度計の表示とNTCの抵抗値を記録します。
5. 高温の点：水は海面の高さでは100 °Cで沸騰しますが、標高300 mごとに沸点が約1 °C下がります（1000 mで約96.7 °C）。鍋の底に触れないようにNTCを沸騰したお湯に入れ、抵抗値を記録します。
6. 値をコードに入力する：3つの点をSteinhart-Hartのコードに入力します。室温付近しか測らない場合は、1点だけのオフセット補正（一定の差を引く）で十分なことも多いです。

LCDに表示するNTC温度計

パソコンなしで測定値を表示するために、16x2のI2C LCDを追加しましょう。ディスプレイのSDAピンをA4、SCLをA5、VCCを5V、GNDをGNDにつなぎます。NTCの回路はそのままです。コードでは、ライブラリマネージャからインストールできるLiquidCrystal I2Cライブラリを使います。ディスプレイのアドレスは通常0x27で、モジュールによっては0x3Fです。度の記号には、LCDの文字テーブルにある223番の文字を表示します。ディスプレイの下の行には、Arduinoの電源を入れてから測った最低温度と最高温度も表示されます。

1#include <Wire.h>
2#include <LiquidCrystal_I2C.h>
3
4LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);   // adres 0x27 ya da 0x3F / address 0x27 or 0x3F
5
6const int NTC_PIN = A0;
7const float SERIES_R = 10000.0;
8const float R_NOMINAL = 10000.0;
9const float T_NOMINAL_K = 298.15;
10const float BETA_K = 3950.0;
11
12float minC = 999.0;                   // en düşük değer / lowest value
13float maxC = -999.0;                  // en yüksek değer / highest value
14
15float readTempC() {
16  long sum = 0;
17  for (int i = 0; i < 16; i++) {
18    sum += analogRead(NTC_PIN);
19  }
20  float adc = sum / 16.0;
21  if (adc < 1.0 || adc > 1022.0) return NAN;             // sensör hatası / sensor error
22  float r = SERIES_R * (1023.0 - adc) / adc;
23  return 1.0 / (1.0 / T_NOMINAL_K + log(r / R_NOMINAL) / BETA_K) - 273.15;
24}
25
26void setup() {
27  lcd.init();
28  lcd.backlight();
29}
30
31void loop() {
32  float t = readTempC();
33  lcd.clear();
34  if (isnan(t)) {
35    lcd.print(F("Sensor hatasi"));
36  } else {
37    if (t < minC) minC = t;
38    if (t > maxC) maxC = t;
39    lcd.print(F("Sicaklik "));
40    lcd.print(t, 1);
41    lcd.print((char)223);             // derece işareti / degree symbol
42    lcd.print('C');
43    lcd.setCursor(0, 1);              // ikinci satır / second row
44    lcd.print(F("Min"));
45    lcd.print(minC, 1);
46    lcd.print(F(" Max"));
47    lcd.print(maxC, 1);
48  }
49  delay(1000);
50}

ESP32でNTCサーミスタを使う

ESP32のADCは12ビット（0〜4095）で、チップは3.3 Vで動作するので、分圧回路は3V3ピンから給電します。NTCは必ずADC1のピン（GPIO 32〜39）につないでください。ADC2のピンは、Wi-Fiがオンの間は読み取れません。ボードのピン配置は「ピン配置」ツールで確認できます。ここには重要な違いがあります。ESP32のADCは電源電圧を基準にせず、約1.1 Vの内部基準電圧と選択した減衰（アッテネーション）を使います。そのため、Unoで得られるレシオメトリック測定は自動的には成り立たず、3V3ラインの実際の値を知る必要があります。そこでコードでは、工場でチップに書き込まれたキャリブレーションデータを使うanalogReadMilliVolts()でミリボルト単位の値を読み取り、テスターで測った3V3の値をもとに抵抗値を計算します。Espressifのドキュメントによると、無印ESP32は標準の11 dBの減衰で150〜3100 mVを測れますが、推奨される最も直線的な範囲は150〜2450 mVです。これらの限界によって、測れる温度範囲は配線ごとに次のように決まります。

1const int NTC_PIN = 34;            // ADC1_CH6, Wi-Fi açıkken de çalışır / works while Wi-Fi is on
2const float VCC_MV = 3300.0;       // 3V3 pinini multimetreyle ölçüp yaz / measure the 3V3 pin and write it here
3const float SERIES_R = 10000.0;
4const float R_NOMINAL = 10000.0;
5const float T_NOMINAL_K = 298.15;
6const float BETA_K = 3950.0;
7const int SAMPLES = 64;            // ortalama için ölçüm sayısı / number of samples to average
8
9void setup() {
10  Serial.begin(115200);
11  analogReadResolution(12);                     // 0–4095
12  analogSetPinAttenuation(NTC_PIN, ADC_11db);   // varsayılan zayıflatma / default attenuation
13}
14
15void loop() {
16  uint32_t sum = 0;
17  for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
18    sum += analogReadMilliVolts(NTC_PIN);       // kalibre edilmiş mV / calibrated millivolts
19    delay(1);
20  }
21  float mv = sum / (float)SAMPLES;
22
23  if (mv < 150.0 || mv > 3100.0) {              // ADC aralığı dışında / outside the ADC range
24    Serial.println("Aralik disi / Out of range");
25    delay(1000);
26    return;
27  }
28
29  float rNtc = SERIES_R * (VCC_MV - mv) / mv;   // NTC üstte / NTC on the high side
30  float tempC = 1.0 / (1.0 / T_NOMINAL_K + log(rNtc / R_NOMINAL) / BETA_K) - 273.15;
31  Serial.printf("Gerilim / Voltage: %.0f mV  R: %.0f ohm  Sicaklik / Temp: %.2f C\n", mv, rNtc, tempC);
32  delay(1000);
33}

室内や屋外の温度計には、NTCを上側に置く配線が最適です。電気ケトル、コーヒーメーカー、3Dプリンターのベッドなど、50 °Cを超える温度を測る場合は、NTCを下側に移し、式をRntc = Rs × mV / (Vcc − mV)に変えます。Wi-FiがオンだとESP32の電流の急増で3V3ラインに小さなリップルが生じます。64回の読み取りを平均し、GPIO 34とGNDの間に100 nFのコンデンサを入れると、結果がはっきり改善します。ESP32が初めての場合は、セットアップについて「ESP32とは？」の記事をご覧ください。

Raspberry Pi PicoとMicroPythonでNTCを使う

Picoの12ビットADCはGP26、GP27、GP28のピンにあり、MicroPythonのread_u16()は結果を0〜65535の範囲に拡大して返します。PicoのADCの基準電圧（ADC_VREF）は、ボード上で3.3 Vラインから小さなRCフィルタを通して作られています。分圧回路も3V3(OUT)ピンから給電すれば、Unoと同じようにほぼレシオメトリック測定になり、式も変わりません。1023の代わりに65535を使うだけです。PicoのADCは少しノイズが多く、特定のコードで値が小さく跳ぶことがあるので、ここでも平均は欠かせません。アナロググラウンドとしてAGND（ピン33）を使うと、ノイズが少し減ります。Picoを初めて使う場合は、MicroPythonのセットアップを「Raspberry Pi Picoとは？」の記事で紹介しています。

1from machine import ADC
2import math
3import time
4
5ntc = ADC(26)                # GP26 = ADC0, fiziksel pin 31 / physical pin 31
6SERIES_R = 10000             # sabit direnç / fixed resistor
7R_NOMINAL = 10000            # NTC'nin 25 °C'deki direnci / NTC resistance at 25 °C
8T_NOMINAL_K = 298.15         # 25 °C kelvin cinsinden / 25 °C in kelvin
9BETA_K = 3950                # B25/50 değeri / B25/50 value
10SAMPLES = 64                 # ortalama için ölçüm sayısı / number of samples to average
11
12
13def read_temp_c():
14    total = 0
15    for _ in range(SAMPLES):
16        total += ntc.read_u16()          # 0–65535
17    raw = total / SAMPLES
18    if raw < 100 or raw > 65435:
19        return None                      # kopuk ya da kısa devre / open or shorted
20    r_ntc = SERIES_R * (65535 - raw) / raw          # NTC üstte / NTC on the high side
21    temp_k = 1 / (1 / T_NOMINAL_K + math.log(r_ntc / R_NOMINAL) / BETA_K)
22    return temp_k - 273.15
23
24
25while True:
26    t = read_temp_c()
27    if t is None:
28        print("Sensor hatasi / Sensor error")
29    else:
30        print("Sicaklik / Temp: {:.2f} C".format(t))
31    time.sleep(1)

MicroPythonのmath.log()も自然対数なので、Arduinoのコードと同じ式を使います。Picoには内蔵の温度センサー（ADC(4)）もありますが、周囲ではなくチップ自体の温度を測るので、動作中はたいてい数度高く表示されます。周囲の温度を測るなら、外付けのNTCのほうがずっと正確です。Steinhart-Hartの係数を使いたい場合は、ArduinoのコードのcomputeCoefficients()関数を数行でPythonに書き換えられます。

NTCとPTCの違いは？

PTC（Positive Temperature Coefficient、正の温度係数）サーミスタでは、温度が上がると抵抗値が上がります。最も一般的なPTCは、測定ではなく保護に使われます。チタン酸バリウムのセラミックでできたスイッチング型PTCは、ある温度（キュリー点）までは低い抵抗値を保ち、それを超えると抵抗値が急に数百倍から数千倍に跳ね上がります。モーター巻線の過熱保護や、自己温度制御型のPTCヒーターはこの原理で動きます。ポリマー製の復帰型ヒューズ（ポリスイッチ）も同じようにふるまい、Arduino UnoのUSBラインにある500 mAのヒューズもその1つです。一方、KTY81のようなシリコンPTCセンサーは、約0.7〜0.8%/°Cでほぼ直線的に変化します。PT100やPT1000のような白金測温抵抗体（RTD）も正の係数を持ちますが、サーミスタではなく金属のセンサーです。0 °Cで100 Ωまたは1000 Ωを示し、500 °Cを超える温度まで測れ、読み取りにはMAX31865のようなアンプが必要です。

3Dプリンターとバッテリーでの応用

3Dプリンターでは、ホットエンドとベッドの温度のどちらも、ほとんどがNTCサーミスタで測られています。ここでは10 kΩではなく100 kΩのNTCが使われます。250 °Cでは10 kΩのNTCの抵抗値が35 Ω前後まで下がり、測定の分解能が失われるからです。人気のファームウェアMarlinの設定ファイルにも、汎用の10 kΩサーミスタについて「ホットエンドには使わないこと。高温では分解能が悪い」という警告が書かれています。RAMPSのような8ビットボードでは、サーミスタの入力は4.7 kΩの抵抗で5 Vにプルアップされており、MarlinはADCの値を用意された表で温度に変換します。100 kΩ B3950のサーミスタ向けに定義されたタイプの1つが11番です。サーミスタの線が切れるとADCは最大値を読み、ファームウェアはこれを極端な低温とみなしてErr: MINTEMPを表示します。ショートするとErr: MAXTEMPになります。サーミスタがソケットから抜けると、ヒーターは加熱を続けるのに測定値は上がりません。MarlinはこれをTHERMAL RUNAWAY（熱暴走）保護で検出し、ヒーターを切ります。この保護は絶対に無効にしないでください。

リチウムイオン電池は、0 °C未満や約45 °Cを超える温度で充電してはいけません。低温で充電するとセルの内部に金属リチウムが析出し、元に戻らない損傷を与えます。そのため、スマホ、ノートパソコン、電動自転車のバッテリーの多くにはセルにNTCが貼り付けてあり、バッテリーのコネクタの3つ目の端子（TまたはNTCと表示）はたいていこのサーミスタにつながっています。人気の充電ICTP4056の1番ピン（TEMP）は、この役目のためにあります。データシートによると、このピンの電圧が0.15秒を超えて入力電圧の45%未満または80%超のままだと、充電が一時停止されます。自分のバッテリープロジェクトでは、NTCをセルに貼り付けてArduinoで読み取り、温度が範囲外になったらMOSFETで充電回路を切ることができます。電源では、大きなディスク型NTCが、電源を入れたときにコンデンサに流れ込む突入電流を制限します。温まると抵抗値が数Ωから1 Ω未満に下がるので、通常の動作中の損失はごくわずかです。

NTCサーミスタを使ったプロジェクトのアイデア

• ヒステリシス付きのファン用サーモスタット：温度が30 °Cを超えたらリレーモジュールでファンをオンにし、28 °Cまで下がったらオフにします。2度の差があるので、リレーがカチカチと切り替わり続けることがありません。
• 防水プローブ付きのアクアリウム用温度計：ステンレス製のNTCプローブで水温を測り、ヒーターが故障したらブザーで知らせます。
• OLEDディスプレイ付きのポケット温度計：温度と直近1時間のグラフをOLEDディスプレイに表示します。
• 3Dプリンターのエンクロージャー監視：閉じたエンクロージャー内の温度を測り、45 °Cを超えたら排気ファンを回します。
• バッテリーの温度ガード：充電中のセルの温度を監視し、0〜45 °Cの範囲外では充電を止めてLEDで警告します。
• Wi-Fi温度ロガー：ESP32で1分ごとに測定値をSDカードに記録するか、スマホで開くWebページに表示します。

よくある間違いと対処法

NTCサーミスタを使うと、1本の抵抗と数行の計算で、安価な部品を正確な温度計に変える方法が身につきます。分圧回路、ADC、対数、キャリブレーションがすべてそろっています。同じ考え方は、この先ほかのアナログセンサーでも使います。測定値をさらになめらかにするには、「センサーデータのフィルタリング」の手法も見てみましょう。BlueGraysアプリには、「NTCと2x16 LCDディスプレイで温度を測定」、「DHT11で温度と湿度を測定」、LCD付きのESP32温度ステーション、温度データロガーのプロジェクトがあり、それぞれステップごとの回路図とすぐに使えるコードがそろっています。