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    NTC熱敏電阻測溫電路圖和電路中讀取方法
  • NTC熱敏電阻測溫電路圖和電路中讀取方法
  •   發(fā)布日期: 2021-11-15  瀏覽次數(shù): 5,708

    ? ? ? ? ? ?NTC熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是一種阻值隨溫度升高而下降的電阻器件。本質(zhì)上是一種具有較大負溫度系數(shù)的電阻器,利用它所具有的這一溫度特性(即阻值R與溫度T之間的負相關(guān)性R-T圖)。它不僅被廣泛的應(yīng)用在各種電源,電機控制等大電流、高電壓電路場合中用來抑制吸收、消除電路暫態(tài)過程中的浪涌電壓和電流(功率型NTC熱敏電阻主要功能),而且它還廣泛的應(yīng)用于各種電子溫度測量儀表、電子開關(guān)、家用電器等設(shè)備中,其主要作用是用來作為精確測量和溫度精確控制的敏感元件,它和熱電偶,鉑電阻(PT100、Cu100等),被稱為測溫領(lǐng)域中最常用的三大敏感元件之一。

     ntc熱敏電阻測溫電路圖(一)

      先進的充電技術(shù)不僅需要電池具備盡可能大的容許溫度,而且還需確保最高容許溫度下的充電電流低于電池最大充電電流。當充電電流導(dǎo)致電池達到溫度上限時,充電電池必須非常準確地減小電流,避免發(fā)生損壞。電池溫度變化檢測越準確、越迅速,充電電流調(diào)節(jié)就越精確、越快速。這一技術(shù)既能確保電池在最短的時間內(nèi)完成充電,也能避免電池過熱。

      對于快速充電等應(yīng)用,有必要也測量環(huán)境溫度,以避免環(huán)境與電池之間的溫差過大。為此,客戶需將第二個NTC熱敏電阻直接置于至充電電路板上。下圖展示了此類典型電路。

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      ntc熱敏電阻測溫電路圖(二)

      D-53為NTC熱敏電阻溫度傳感器(temperaturesensor)25度時電阻5K控溫范圍0-150度

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      ntc熱敏電阻測溫電路圖(三)

      參見圖中所示的簡單直流橋式電路,用于使用熱敏電阻生產(chǎn)廠家進行精密測量。電阻R2和R3的正確選擇將消除ΔV的平均DC值。

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      ntc熱敏電阻測溫電路圖(六)

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      如圖2為熱敏電阻傳感器運用同相放大電路進行溫度測量的接口電路,該接口電路利用電阻器對熱敏電阻傳感器進行線性化,接口電路有電壓模式和電阻模式。二者的作用都是實現(xiàn)線性化。圖2用固定電阻器R1就可以實現(xiàn)線性化,稱為電壓模式。

      電阻R1將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓,一般它與ADC的參考電壓一致,因此如果ADC的參考電壓是5V,Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯(lián)產(chǎn)生分壓,其阻值變化使得節(jié)點處的電壓V1也產(chǎn)生變化,該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。

    ntc熱敏電阻測溫電路圖(四)

      為了確保功率半導(dǎo)體元件、邏輯元件、微控制器和處理器正常運行,必須極力避免過熱現(xiàn)象。憑借緊湊的尺寸(如EIA0402),新型SMDNTC熱敏電阻可直接置于微控制器及電路板上的其他熱點附近。由于焊點與電路板可形成良好的熱接觸,而且元件的自發(fā)熱微乎其微,因此新型熱敏電阻能夠?qū)Π雽?dǎo)體敏感部件進行高精度溫度監(jiān)測。由于愛普科斯(EPCOS)SMDNTC熱敏電阻具有極高的耐熱沖擊性能,因此該系列熱敏電阻不僅適合回流焊接工藝,而且適合波峰焊接。設(shè)計人員可將熱敏電阻放置在電路板底面,如微控制器背面,確保即使大尺寸微控制器也能形成極佳的熱接觸。下圖展示了典型的微控制器保護電路。

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      ntc熱敏電阻測溫電路圖(五)

      在LED照明系統(tǒng)中,SMDNTC熱敏電阻既能幫助實現(xiàn)較高發(fā)光效率,也能延長LED的使用壽命。LED光源效率很大程度上取決于半導(dǎo)體結(jié)的溫度。由于極端溫度將導(dǎo)致功率退化加快、光強減弱、色偏以及使用壽命顯著縮短,甚至導(dǎo)致LED系統(tǒng)完全損壞,而溫度過低則會導(dǎo)致發(fā)光效率降低,進而導(dǎo)致每體積單位的流明值降低,因此客戶必須極力避免此類現(xiàn)象發(fā)生。為了獲得最大效率,溫度必須處于規(guī)定的最佳溫度范圍內(nèi)(典型的LED應(yīng)用為70℃至90℃)。

      如果LED電路安裝了SMDNTC熱敏電阻,最佳工作溫度的每一次變化都會引起NTC部件阻值的顯著變化。經(jīng)過比較器評估,流經(jīng)LED的電流會隨即減少,LED的功率損耗也會隨之降低,進而延長使用壽命。下圖展示了相應(yīng)的電路。我們提供配備愛普科斯(EPCOS)SMDNTC熱敏電阻的樣品工具包,專供LED照明系統(tǒng)開發(fā)人員使用。

      除了標準系列,我們還開發(fā)了汽車系列。新型汽車系列NTC熱敏電阻已通過AEC-Q200認證,適合最高溫度+150℃的應(yīng)用,可用于ECU、空調(diào)系統(tǒng)等汽車電子設(shè)備及電池溫度監(jiān)測或充電系統(tǒng)。

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    測溫型NTC熱敏電阻在電路中的讀取方法:

    NTC熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是一種阻值隨溫度升高而下降的電阻器件。本質(zhì)上是一種具有較大負溫度系數(shù)的電阻器,利用它所具有的這一溫度特性(即阻值R與溫度T之間的負相關(guān)性R-T圖)。它不僅被廣泛的應(yīng)用在各種電源,電機控制等大電流、高電壓電路場合中用來抑制吸收、消除電路暫態(tài)過程中的浪涌電壓和電流(功率型NTC熱敏電阻主要功能),而且它還廣泛的應(yīng)用于各種電子溫度測量儀表、電子開關(guān)、家用電器等設(shè)備中,其主要作用是用來作為精確測量和溫度精確控制的敏感元件,它和熱電偶,鉑電阻(PT100、Cu100等),被稱為測溫領(lǐng)域中最常用的三大敏感元件之一。

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    由于NTC電阻的阻值R和溫度T有某種函數(shù)關(guān)系,因此,就可以根據(jù)NTC熱敏電阻的阻值來間接感知被測對象的溫度值,這樣一來,測量(感知)被測對象的溫度值就變成了如何去檢測NTC熱敏電阻的阻值問題,常用的具體的讀取電路(采樣值的獲取電路)如下:

    (三)變形的惠斯頓電橋讀取電路:見圖(4)。

    原理:眾所周知,NTC熱敏電阻的R-T特性總在某段溫區(qū)內(nèi)存在著非線性,這種非線性給某些需要寬溫區(qū)全程測量的應(yīng)用帶來了一定的困難,就是需在讀取阻值變化值時要進行適當?shù)姆蔷€性矯正,非線性越大矯正起來越難。為降低非線性矯正的難度通常在NTC熱敏電阻Rt的兩端,并聯(lián)適當電阻R4,其目的就是降低Rt阻值在隨溫度變化時的非線性程度,以利于矯正電路的設(shè)計。但同時也會相應(yīng)降低NTC熱敏電阻對溫度的敏感性。

    特點:讀取數(shù)據(jù)精度較高,溫度覆蓋范圍廣,成本略高。

    △V的數(shù)值與恒壓源的穩(wěn)定性和精度有關(guān),與NTC熱敏電阻的自熱有關(guān)?!鱒的大小范圍與恒壓源的大小及R1,R2,R3的大小有關(guān)。

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    (四)高精度、寬范圍數(shù)據(jù)讀取采樣電路(凱爾文電橋電路)。

    當需要測量溫度的精度達到萬分之一,千分之一攝氏度時,被測電阻的引線電阻值和電橋電路構(gòu)成的引線電阻值都不能忽略時,在現(xiàn)代電測技術(shù),精準自控測量領(lǐng)域普通使用凱爾文電橋技術(shù)來完成隨溫度變化的阻值數(shù)據(jù)讀取方式,電路如圖(5)所示。

    電路采用雙臂橋路構(gòu)成,有效的消除了測溫元件和電路構(gòu)成引線電阻值和相應(yīng)的接觸電阻對測量精度的影響。此種電路廣泛的應(yīng)用于科學(xué)研究、天體空間之間和某些軍工制造等測量領(lǐng)域中。目前,用此種電路構(gòu)成的測溫電路,可測溫度范圍已達到K~K 范圍。

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