必看:NTC熱敏電阻的6點(diǎn)電氣操作
2020-08-31 17:20:44閱讀量:924
NTC熱敏電阻體積可以小到一粒綠豆那么大,但功能卻非常重要。如果使用不當(dāng),就等同于玩火,毀壞整個(gè)電路或設(shè)備。以下以株式會(huì)社村田制作所的FTN系列NTC熱敏電阻(扁薄頭絕緣溫度傳感器)為例,介紹NTC熱敏電阻的6項(xiàng)電氣操作。
(1)電阻- 溫度特性
NTC熱敏電阻產(chǎn)品的電阻-溫度(R-T)特性非常關(guān)鍵,電阻值相對(duì)于溫度呈指數(shù)級(jí)變化。R-T曲線顯示了每一攝氏度階躍時(shí)的電阻值,其中“R-中心”是各溫度時(shí)的典型電阻,“R-低”和“R-高”分別是電阻的下限和上限。
在常用的溫度傳感電路中,通常將熱敏電阻和普通電阻器串聯(lián)連接,并施加以恒定電壓(Vin)。這被稱為恒定電壓驅(qū)動(dòng),熱敏電阻上的電壓(Vout)可以通過公式計(jì)算:
Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R )
在寬泛的檢測溫度范圍,可獲取顯著的電壓變化。該電壓變化與溫度相關(guān)。具體地說,直接將熱敏電阻連接至微控制器裝置(MCU)的模擬-數(shù)字(A/D)端口上以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,可以通過MCU的邏輯將A/D轉(zhuǎn)換值視為溫度信息。
例如,為了在一定溫度時(shí)顯示警告,需要編程MCU以便在檢測到A/D轉(zhuǎn)換值相當(dāng)于溫度時(shí)發(fā)出警告。
(3)A/D轉(zhuǎn)換器電壓增益和分辨率
相對(duì)于溫度的電壓變化(增益)。即便處于溫度檢測范圍(-20至+85℃)的下限和上限,增益變?yōu)樽钚r(shí),仍可以獲得超過10mV/℃的增益。
在使用具有±1%電阻偏差偏差的熱敏電阻和電阻器時(shí)獲取的電壓-溫度特性,給出了電壓的典型值、下限和上限。
在中心值為零(0)時(shí),幾乎沒有什么溫度差別。+60℃時(shí)可觀察到約±1.0℃的溫度誤差,+85℃時(shí)可觀察到約±1.5℃的溫度誤差。
雖然熱敏電阻精度可能不佳,但其用于監(jiān)測電子設(shè)備中的溫度仍足夠可靠。使用熱敏電阻和電阻器的正常允許公差,可以提供非常高的性價(jià)比。
(5)熱敏電阻和ADC的外施電壓
熱敏電阻的外施電壓(Vin)和MCU中的ADC的電壓(Vref)來自相同的電壓源。ADC的輸入電壓(VNTC)將根據(jù)Vin(=Vref)變化,電壓變化在理論上取消。
電壓源將被加以規(guī)范,但它還是有一定的誤差或波動(dòng)。該誤差對(duì)溫度感應(yīng)精度有直接的負(fù)面影響。因此,強(qiáng)烈推薦使用此類差分電壓檢測。
(6)取消低頻率噪聲的電容器
(1)電阻- 溫度特性
NTC熱敏電阻產(chǎn)品的電阻-溫度(R-T)特性非常關(guān)鍵,電阻值相對(duì)于溫度呈指數(shù)級(jí)變化。R-T曲線顯示了每一攝氏度階躍時(shí)的電阻值,其中“R-中心”是各溫度時(shí)的典型電阻,“R-低”和“R-高”分別是電阻的下限和上限。

電阻的溫度特性
在常用的溫度傳感電路中,通常將熱敏電阻和普通電阻器串聯(lián)連接,并施加以恒定電壓(Vin)。這被稱為恒定電壓驅(qū)動(dòng),熱敏電阻上的電壓(Vout)可以通過公式計(jì)算:
Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R )
在寬泛的檢測溫度范圍,可獲取顯著的電壓變化。該電壓變化與溫度相關(guān)。具體地說,直接將熱敏電阻連接至微控制器裝置(MCU)的模擬-數(shù)字(A/D)端口上以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,可以通過MCU的邏輯將A/D轉(zhuǎn)換值視為溫度信息。
例如,為了在一定溫度時(shí)顯示警告,需要編程MCU以便在檢測到A/D轉(zhuǎn)換值相當(dāng)于溫度時(shí)發(fā)出警告。
(3)A/D轉(zhuǎn)換器電壓增益和分辨率
相對(duì)于溫度的電壓變化(增益)。即便處于溫度檢測范圍(-20至+85℃)的下限和上限,增益變?yōu)樽钚r(shí),仍可以獲得超過10mV/℃的增益。
在使用具有±1%電阻偏差偏差的熱敏電阻和電阻器時(shí)獲取的電壓-溫度特性,給出了電壓的典型值、下限和上限。
在中心值為零(0)時(shí),幾乎沒有什么溫度差別。+60℃時(shí)可觀察到約±1.0℃的溫度誤差,+85℃時(shí)可觀察到約±1.5℃的溫度誤差。
雖然熱敏電阻精度可能不佳,但其用于監(jiān)測電子設(shè)備中的溫度仍足夠可靠。使用熱敏電阻和電阻器的正常允許公差,可以提供非常高的性價(jià)比。
(5)熱敏電阻和ADC的外施電壓
熱敏電阻的外施電壓(Vin)和MCU中的ADC的電壓(Vref)來自相同的電壓源。ADC的輸入電壓(VNTC)將根據(jù)Vin(=Vref)變化,電壓變化在理論上取消。
電壓源將被加以規(guī)范,但它還是有一定的誤差或波動(dòng)。該誤差對(duì)溫度感應(yīng)精度有直接的負(fù)面影響。因此,強(qiáng)烈推薦使用此類差分電壓檢測。
(6)取消低頻率噪聲的電容器
建議使用與熱敏電阻或電阻器并聯(lián)的電容器。由于ADC的采樣周期和/或電路中周圍部件的影響,將觀察到VNTC的低頻率噪聲。此類噪聲可使用并聯(lián)電容器去除。普遍使用的電容器靜電容量為0.01uF至1uF。在選擇靜電容量時(shí),請(qǐng)參考ADC和/或MPU的數(shù)據(jù)表和/或應(yīng)用說明。
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