
一:引言
热敏电阻是一种固态温度传感器件,其作用有点像电阻器,但对温度敏感。热敏电阻可以用来产生随环境温度变化的模拟输出电压,所以可以称为传感器。这是因为由于热的外部和物理变化,会导致其电学特性的变化。热敏电阻基本上是一种两端固态热敏电阻,采用敏感的半导体基金属氧化物结构,金属化或烧结连接引线,形成陶瓷圆片或珠粒。这允许热敏电阻器根据环境温度的微小变化成比例地改变其电阻值。换句话说,随着它的温度变化,它的电阻也会发生变化,所以它的名字“热敏电阻”是由两个词“thermo-THERM-ally sensitive RES-ISTOR”组合而成。二:应用虽然温度变化引起的电阻变化在标准电阻中通常是预料不到的,但在很多温度检测电路中可以很好地利用这种效应。虽然热敏电阻主要用作电阻式温度传感器,但它们也可以与另一个元件或器件串联,以控制流经它们的电流。换句话说,它们可以用作热电流限制器件。三:分类
热敏电阻有多种类型、材料和尺寸可供选择,其特点是响应时间和工作温度。此外,密封的热敏电阻消除了由湿气渗透引起的电阻读数误差,同时还提供了高工作温度和紧凑的尺寸。最常见的三种是:珠状热敏电阻、盘状热敏电阻和玻璃封装热敏电阻。随着温度的升高,电阻值有增有减。因此,有两种类型的热敏电阻可用:负温度系数(NTC)和正温度系数(PTC)。四:NTC和相关系数
NTC热敏电阻:负温度系数,随着周围工作温度的升高,其电阻值会降低。一般来说,NTC热敏电阻是最常用的温度传感器类型,因为它们可以用于几乎任何类型的具有温度效应的设备。NTC热敏电阻具有负阻与温度(R/T)的关系。NTC热敏电阻的相对较大的负响应意味着即使很小的温度变化也会导致其电阻的显著变化。这使得它们成为精确温度测量和控制的理想选择。我们之前说过,热敏电阻是一种电子元件,它的阻值对温度的依赖性很强,所以如果我们通过热敏电阻送一个恒定的电流,然后测量它上面的压降,就可以确定它在特定温度下的阻值。01系数:基极电阻
NTC热敏电阻通常是它们在室温下的基极电阻,即25(77),因为这提供了一个方便的参考点。比如25时为2.2K,25时为10k,25时为47k,以此类推。2b值和温度曲线
热敏电阻的另一个重要特性是它的“B”值。b值是由制造它的陶瓷材料决定的材料常数。它描述了在两个温度点之间的特定温度范围内电阻(R/T)曲线的梯度。每种热敏电阻材料将具有不同的材料常数,因此具有不同的电阻-温度曲线。因此,b的值将定义热敏电阻在第一温度点或基点(通常为25)的电阻值,称为T1,热敏电阻在第二温度点(例如100)的电阻值,称为T2。因此,b的值将在T1和T2之间定义热敏电阻材料常数。即B(T1/T2)或B25/100,典型的NTC热敏电阻的B值在约3000和约5000之间。注意T1和T2的温度点是用开尔文度-日计算的,其中0=273.15k.因此,250的值等于25 273.15=298.15k,100的值等于100 273.15=373.15k,以此类推。
因此,通过了解特定热敏电阻的B值(从制造商的数据手册中获得),可以使用以下归一化公式生成温度和电阻表,以构建合适的图表:
T1:第一个温度点
T2:第二个温度点
R1是温度T1时的热敏电阻阻值,单位为欧姆。
R2:T2温度下的热敏电阻,单位为欧姆。
示例:
10kNTC热敏电阻在25至100之间的“B”值为3455。计算它在25和100时的电阻:给出的数据是:B=3455,R1=10k,25。要将温标从摄氏度()转换为开尔文,请添加数学常数273.15。R1的值为10k的基极电阻,因此100时的R2值计算如下:
给出以下两个特征图:
注意,在上面的简单例子中,只找到了两个点,但通常热敏电阻的阻值随温度的变化呈指数变化,所以它们的特性曲线是非线性的,所以计算的温度点越多,曲线越精确。
并且可以如下图所示绘制这些点,从而为B值为3455的10kNTC热敏电阻提供更精确的特性曲线。
从上图可以看出,它具有负温度系数(NTC),即其电阻随着温度的升高而降低。五:用热敏电阻测量温度。
下面我们来解释一下如何用热敏电阻测量温度。01电路
我们当然会认为热敏电阻的本质是一个电阻,我们可以通过测量电阻的变化来测量温度。所以根据欧姆定律,我们可以通过测量电阻两端的电压变化来测量温度的变化。由于热敏电阻是一种无源传感器,也就是说它的工作需要一个激励信号,所以它的电阻因温度变化而产生的任何变化都可以转化为电压的变化。
最简单的方法是使用热敏电阻作为分压电路的一部分,如上图所示。将恒定的电源电压加到电阻和热敏电阻的串联电路上,测量热敏电阻两端的电压变化。比如我们用一个10k的热敏电阻和一个10k的串联电阻,在基极温度为25时,输出电压为电源电压的一半,即10k/(10k/(10k10k)=0.5v,当热敏电阻的阻值因温度变化而变化时,热敏电阻两端的电源电压之比也会发生变化。因此,分压器电路是简单电阻-电压转换器的一个例子,其中热敏电阻的电阻由温度控制,并且产生的输出电压与温度成比例。所以热敏电阻越热,输出电压越低。如果我们颠倒串联电阻Rs和热敏电阻Rth的位置,输出电压就会反方向变化,即热敏电阻温度越高,输出电压越高。热敏电阻的其他用途(电涌保护、桥接电路温度测量等。)欢迎关注本微信官方账号,以后的文章会继续介绍。02计划实施
将电压值换算成相应的温度值一般有两种方法:查表法和公式计算法,常用的是查表法。
在上图中,电阻器R1和NTC R2形成了一个串联分压电路。串联的两个电阻的电阻比等于电压比,MCU ADC的基准电压为VCC。如果MCU ADC为10位,则对应温度下NTC R2的电阻对应的ADC值表达式可得如下:ADC=R2/(R1 R2) *1024R1已知,一般为10K,不同温度下NTC R2对应的电阻,厂家。以南京石亨MF58-103F3435为例,如图所示:
图片没有完全捕捉到。详情请参考NTC的手册。
从上图可以看出,每个温度都有对应的电阻值。通过上式,可以计算出对应电阻值下的ADC采集值。
将所有AD值转换为十六进制格式后,以const数组的形式定位它们:
有了上表,我们从一开始就可以通过寻找和比较单片机采集的AD值来知道温度。(因为AD值是按照从大到小的顺序排列的,我们可以用更高效的二分法来找,这里就不赘述了。)因为NTC的AD值只是表中的值,概率很小,所以我们可以知道它落在哪个区间,所以要处理的数据基本都在两个温度的区间。如果要显示小数,可以将两个温度区间视为线性,通过局部线性化计算出温度值。什么是局部线性化?有网友解释清楚了,我就直接搬到这里了。如果ADC采样的数字量为0x80C,十进制数为2060,对应2048(25)到2095(24)之间的数据表,计算方法如下:
相关代码如下:ntcad=getadc result(1);//temp=NTCADBinarySearch(ntcad);//搜索NTCAD温度计(获取数组标签)Search wendu=temp-30;//计算整数小数温度杜文=search wendu(float)(NTC _ Adaarray[temp]-NTCAD)/(float)(NTC _ Adaarray[temp]-NTC _ Adaarray[temp 1]);杜文=杜文* 10;
审核编辑:李倩










