NTC熱敏電阻測溫原理,電路設計以及程序設計

2020-12-12 騰訊網

近日一位朋友在後臺發消息說,剛畢業入職一家小家電公司,正參與設計電磁爐控制電路,其中需要用到測溫元器件,想了解所用的溫度傳感器有沒有正負極、測溫原理等內容。以前正好做過這一塊內容,和大家學習一下。

電磁爐測溫用的溫度傳感器其實是一個負溫度係數的熱敏電阻NTC,不僅如此,NTC在家電產品的測溫中應用廣泛,例如熱水壺、咖啡機、消毒櫃等用的都是NTC測溫。既然NTC是一顆電阻,那麼就不存在正負極的問題。

NTC熱敏電阻測溫的工作原理

所謂熱敏電阻,就是指對溫度比較敏感的電阻,隨著溫度的變化NTC的電阻值也會隨之變化,環境溫度和電阻值之間存在一定的關係曲線,通過測量阻值的變化情況就可以確定當前的溫度值。這就是NTC測溫的工作原理,其阻值和溫度之間的關係曲線如下圖所示。

NTC測溫電路

在低成本的測溫應用中,NTC一般和一個精密的定值電阻串聯通過採集電阻兩端的電壓變化來確定環境溫度。常用的測溫電路如下圖所示。

如上圖的左側電路。NTC和定值電阻R串聯,當環境溫度發生變化後,NTC的電阻值發生變化,導致NTC兩端的電壓發生變化,單片機通過採集NTC兩端的電壓就可以反推出當前的溫度值。這是一種低成本常用的測溫電路。

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NTC測溫程序設計

NTC的電阻值和溫度是呈現一定的比例關係的,該比例關係和B值相關,各個廠家的Datasheet都會寫明該公式,公式如下:

NTC阻值和溫度公式:Rt = Rn *EXP(B*(1/T-1/Tn))

對上面的公式解釋如下:

1. Rt是熱敏電阻的當前阻值;

2. R是熱敏電阻在Tn常溫下的標稱阻值;

3. B值是熱敏電阻的溫度係數;

4. EXP是e的n次方;

5. 這裡T和Tn指的是K度即開爾文溫度,K度=273.15(絕對溫度)+攝氏度;

6. T為當前溫度;Tn為常溫25℃;

比如 B值為3950的10K阻值的NTC,10K就是25℃時的阻值,B值為3950。通過以上公示就可以確立阻值和溫度的關係。

部分程序代碼如下:

PT100測溫原理

這裡專指電阻測溫,除了NTC之外,還有PT100正溫度係數的熱敏電阻、熱電偶等。PT100相比較於NTC,更為精準主要用在工業產品的測溫中,一般通過惠斯通電橋來檢測電壓的變化進而反推出溫度值。如下圖就是惠斯通電橋電路。

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