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重点解说使用温度传感器进行设计第二部分:热敏电阻

来源:发表时间:2019-05-15


      热敏电阻的价格从10美分到约25美元不等,可用于汽车监控和排气控制,冰检测,皮肤传感器,血液和尿液分析仪,家用电器,移动电话,基站激光驱动器和电池组充电。热敏电阻是NTC(负温度系数)或PTC(正温度系数)。NTC热敏电阻最适合精确温度测量,PTC器件最适合开关应用。本专栏重点介绍NTC设备。
      最流行的NTC热敏电阻配置使用器件的电阻 - 温度特性。热敏电阻必须在“零功率”状态下工作,这意味着热敏电阻的电流或电压激励不会引起自热。 图1显示了10kΩNTC热敏电阻的温度响应。注意非线性。
      通常,热敏电阻的25°C额定值为1kΩ至10MΩ。因为热敏电阻是电阻元件,所以它们需要来自电压或电流参考的电流激励。尽管热敏电阻具有比热电偶更好的线性度,但它们仍然需要在大多数温度传感电路中进行线性化。


      使用热敏电阻方程(参考文献1)或查找表的经验三阶多项式可以在软件中校正热敏电阻的非线性响应。Steinhart-Hart方程在热敏电阻的整个温度范围内提供大约±0.1°C的精度。在等式中,lnR T = B 0+ B 1 / T + B 3 / T 3,T是开尔文中热敏电阻的温度; B 0,B 1和B 3是热敏电阻制造商提供的常数; 和R ?是T.热电偶电阻


      上海自动化仪表三厂如果使用这些技术来确定温度,热敏电阻的非线性仍会产生带有电流源激励的非线性电压输出。在高温下10°C变化的差分电阻显着小于低温下的电阻。您可以使用高分辨率ADC解决此问题,但是会丢失一些位。另一种方法是使用模拟硬件实现线性化。
      对热敏电阻输出的第一级模拟线性化的简单方法是使用图2中的电路。热敏电阻与标准的1%容差金属膜电阻串联,系统的温度响应和线性表明它在有限的温度范围内以线性方式响应温度。线性化电阻的值R USER应该等于感兴趣的温度范围中点处的热敏电阻的幅度,从而产生响应,其中电阻网络在该中点处处于最陡的状态。如果您的设计要求高精度,则该范围通常在大约中点温度时为±25°C。
      图2中的电路使用上海自动化仪表三厂仪器来检测热敏电阻(R NTC)和串联电阻的串联配置的电压输出(V OUT)。如果仪器的采集速度较低,则转换器的输入电路将在转换前稳定下来。

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