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        2014年2月7星期五下午9:10:34
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        NTC熱敏電阻傳感器利用Arduino來實現溫度的測量
        來源:本站  更新時間:2018-12-24 21:56:17  查看次數:

               NTC熱敏電阻是電阻值隨溫度變化的半導體傳感器,其典型特點是阻值對溫度非常敏感,在不同的溫度下會表現出不同的電阻值,從而根據表現的電阻值可逆推導得到其所處的環境溫度值。具有靈敏度高、體積小、熱容量小、響應速度快、NTC熱敏電阻價格低廉,但是想要得到很高的測量精度,需要做很多優化工作,難度較大。
          按照溫度系數不同,可分為正溫度系數熱敏電阻(PTC)、負溫度系數熱敏電阻(NTC)和臨界負溫度系數熱敏電阻(CTR)。PTC隨著溫度升高,表現出的電阻值越大; NTC隨著溫度升高,表現出的電阻值越低;CTR具有負電阻突變特性,在某一溫度下,電阻值隨溫度的增加急劇減小,具有很大的負溫度系數。由于具有不同的特性,熱敏電阻的用途也是不同的。PTC一般用作加熱元件和過熱保護;NTC一般用于溫度測量和溫度補償;CTR一般用于溫控報警等應用。
          NTC的測溫范圍為-60~+300℃,標稱阻值一般在1Ω至100MΩ之間,采用精密電阻和熱敏電阻組合可擴大測量溫度線性范圍。圖1為NTC實物圖,圖中所示的為NTC 10D-9和NTC 5D-7。NTC表示為負溫度系數的熱敏電阻,10D-9和5D-7代表其型號,10D-9代表了常溫(25攝氏度)阻值10歐姆,直徑9毫米,5D-7代表了常溫(25攝氏度)阻值5歐姆,直徑7毫米。
          除了圖1所示的形狀之外,熱敏電阻制成的探頭有珠狀、棒桿狀、片狀和薄膜等,封裝外殼有玻璃、鎳和不銹鋼管等套管結構,如圖2所示。

        圖一 NTC實物圖                                           圖二 NTC的各種封裝形式

          NTC的測量溫度和其表現出的電阻值存在一個非線性的已知的關系,那么測量出NTC的電阻值也可以計算得到其測量的溫度值。NTC的電阻值與溫度值的關系如下所示:

          式中, Rt 是熱敏電阻在T1溫度下的阻值;R是熱敏電阻在T2常溫下的標稱阻值;B值是熱敏電阻的重要參數;T1和T2指的是K度即開爾文溫度,K度=273.15(絕對溫度)+攝氏度。
        逆向計算得到熱敏電阻的溫度值與電阻值的關系如下所示:
        T1=1/(ln(Rt/R) /B + 1/T2 )
          電阻值的測量一般都是利用串聯已知阻值的電阻并施加已知大小的電壓,通過測量已知阻值的電阻上的分壓值,來計算出得到被測電阻的阻值,如圖3所示。設施加的激勵電壓為Eb,熱敏電阻的阻值為Rt,串聯電阻阻值為Rs,則串聯電阻上的分壓值為:

          除了串聯測量法之外,還有惠斯登電橋測量法,如圖4所示。設電橋的激勵電壓為Eb,熱敏電阻的阻值為Rt,電橋電阻阻值為R1、R2和R3.

        圖三 串聯測量法                                                      圖四 電橋測量法




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