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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:710
ntc熱敏電阻測溫原理
NTC是NegaTIve Temperature Coefficient 的縮寫,意思是負的溫度系數(shù),泛指負溫度系數(shù)很大的半導體材料或元器件,所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鋅(Zn)等兩種或者兩種以上高純度金屬氧化物為主要材料, 經共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料,后經球磨充分混合、等靜壓成型、高溫燒結、半導體切片、劃片、玻封燒結或環(huán)氧包封等封結工藝制成的接近理論密度結構的半導體電子陶瓷材料,這些金屬氧化物材料都具有半導體性質,因為在導電方式上完全類似鍺、硅等半導體材料。它具有電阻值隨著溫度的變化而相應變化的特性。溫度低時,這些氧化物材料的載流子(電子和孔穴)數(shù)目少,所以其電阻值較高;隨著溫度的升高,載流子數(shù)目增加,所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在100~歐姆,溫度系數(shù)-2%~-5%。其電阻率和材料參數(shù)(B值)隨材料成分比例、燒結溫度、燒結氣氛和結構狀不同而變化,這種具有負溫度系數(shù)特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應快、壽命長、成本低等特點,NTC熱敏電阻器可廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合。
ntc熱敏電阻測溫電路圖(一)
為了確保功率半導體元件、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對半導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。
ntc熱敏電阻測溫電路圖(二)
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體結的溫度。由于極端溫度將導致功率退化加快、光強減弱、色偏以及使用壽命顯著縮短,甚至導致LED系統(tǒng)完全損壞,而溫度過低則會導致發(fā)光效率降低,進而導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(典型的LED應用為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。經過比較器評估,流經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℃的應用,可用于ECU、空調系統(tǒng)等汽車電子設備及電池溫度監(jiān)測或充電系統(tǒng)。
ntc熱敏電阻測溫電路圖(三)
先進的充電技術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,充電電流調節(jié)就越精確、越快速。這一技術既能確保電池在最短的時間內完成充電,也能避免電池過熱。
對于快速充電等應用,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。
ntc熱敏電阻測溫電路圖(四)
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
ntc熱敏電阻測溫電路圖(五)
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。
ntc熱敏電阻測溫電路圖(六)
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)產生分壓,其阻值變化使得節(jié)點處的電壓V1也產生變化,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。
溫度讀數(shù)的LCD輸出代碼
要將溫度讀數(shù)輸出到 16X2 LCD,請按照我們NTC熱敏電阻(溫度傳感器)電路基礎知識的教程,如何在Arduino上設置LCD顯示器,然后將此代碼上傳到電路板:
#include
int ThermistorPin=0;
int Vo;
float R1=;
float logR2, R2, T;
float c1=1.e-03, c2=2.e-04, c3=2.e-07;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Vo=analogRead(ThermistorPin);
R2=R1 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);
logR2=log(R2);
T=(1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
T=T - 273.15;
T=(T * 9.0)/ 5.0 + 32.0;
lcd.print("Temp=");
lcd.print(T);
lcd.print(" F");
delay(500);
lcd.clear();
}
NTC熱敏電阻典型應用參考電路:
本實用新型涉及電力電子技術,特別涉及一種NTC溫度傳感器信號檢測電路。
背景技術:
目前很多加熱裝置采用NTC溫度傳感器來檢測溫度。NTC溫度傳感器具有隨著溫度下降阻值增加的特點。現(xiàn)有的普通的NTC溫度傳感器檢測時,通過具有AD采集功能的單片機檢測NTC溫度傳感器與一個固定電阻的分壓,以采集到的AD值反映NTC溫度傳感器溫度。然而這種NTC溫度傳感器檢測方式,由于NTC溫度傳感器在低溫度時變化的阻值很大,對同樣的阻值匹配,會出現(xiàn)溫度輕微變化時,采集到AD值發(fā)生巨大變化;而NTC溫度傳感器在高溫度時變化的阻值很小,對同樣的阻值匹配,會出現(xiàn)溫度變化幾度,AD的采集發(fā)生變化。采用固定的阻值匹配難以及時準確地檢測出NTC溫度傳感器在低溫和高溫時的溫度變化。
技術實現(xiàn)要素:
為解決上述現(xiàn)有技術中提到的不足,本實用新型提供一種NTC溫度傳感器信號檢測電路,包括NTC溫度傳感器,電阻R1,電阻R2,電阻R3,電阻R4以及控制器;
所述NTC溫度傳感器的一端連接至直流電源;所述NTC溫度傳感器的另一端分別通過所述電阻R1連接至所述控制器的第一I/O端口,通過所述電阻R2連接至所述控制器的第二I/O端口,通過所述電阻R3連接至所述控制器的第三I/O端口,以及通過所述電阻R4連接至地線。
進一步地,所述電阻R1的電阻值為1kΩ,所述電阻R2的電阻值為330Ω,所述電阻R3的電阻值為4.7kΩ,所述電阻R4的電阻值為100kΩ。
進一步地,還包括電容C1,所述電容C1的一端連接至所述第一I/O端口,所述電容C1的另一端連接至地線。
進一步地,所述控制器為單片機。
進一步地,所述直流電源的輸出電壓為+5V。
本實用新型提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路,通過在不同的溫度區(qū)間,調整與NTC溫度傳感器構成分壓的電阻值,使得NTC溫度傳感器的阻值與分壓電阻的阻值相差較小,從而在不同的溫度區(qū)間,NTC溫度傳感器的溫度發(fā)生變化時,控制器都能夠檢測到較大的電壓值變化。采用本實用新型提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路,在不同的溫度區(qū)間,都能夠可靠地檢測出NTC溫度傳感器的溫度變化,有效提高溫度檢測的準確性和及時性。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路的電路原理圖。
附圖標記:
10 NTC溫度傳感器 20 控制器 30 直流電源
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
本實用新型實施例中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性,而只是用于區(qū)分不同的組成部分?!耙欢恕薄ⅰ傲硪欢恕钡阮愃圃~語,僅是指示裝置或元件的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作?!鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃圃~語意指出在該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件?!斑B接”或者“相連”等類似詞語并非限定于物理或者機械的連接,而是可以包括電性的連接,不管是直接的還是間接的。
圖1為本實用新型實施例提供的一種NTC溫度傳感器信號檢測電路的電路原理圖;如圖1所示,本實用新型實施例提供的TC溫度傳感器信號檢測電路,包括NTC溫度傳感器10,電阻R1,電阻R2,電阻R3,電阻R4以及控制器20;
所述NTC溫度傳感器10的一端連接至直流電源30;所述NTC溫度傳感器10的另一端分別通過所述電阻R1連接至所述控制器20的第一I/O端口,通過所述電阻R2連接至所述控制器20的第二I/O端口,通過所述電阻R3連接至所述控制器20的第三I/O端口,以及通過所述電阻R4連接至地線。
具體實施時,如圖1所示,NTC溫度傳感器10的一端連接至直流電源30,直流電源30的輸出電壓為+5V;NTC溫度傳感器10的另一端分別通過電阻R1連接至控制器20的第一I/O端口IO-NTC-L,通過電阻R2連接至控制器20的第二I/O端口IO-NTC-high,通過電阻R3連接至控制器20的第三I/O端口IO-NTC-low,以及通過電阻R4連接至地線;其中,第一I/O端口IO-NTC-L作為NTC溫度傳感器10的溫度檢測端口。本實用新型實施例中,控制器20為單片機,其中第一I/O端口IO-NTC-L為單片機的第12引腳,第二I/O端口IO-NTC-high為單片機的第11引腳,第三I/O端口IO-NTC-low為單片機的第13引腳。
優(yōu)選地,本實用新型實施例中電阻R1的電阻值為1kΩ,電阻R2的電阻值為330Ω,電阻R3的電阻值為4.7kΩ,電阻R4的電阻值為100kΩ,直流電源30的輸出電壓為+5V。
本實用新型實施例提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路在具體工作時,根據(jù)NTC溫度傳感器10的特性設置高低兩個預設溫度,從而劃分出低溫狀態(tài)、中溫狀態(tài)和高溫狀態(tài),本實用新型實施例中,兩個預設溫度分別為150℃和80℃,即溫度小于80℃時為低溫狀態(tài),溫度大于80℃且小于150℃時為中溫狀態(tài),溫度大于150℃時為高溫狀態(tài)。
在低溫狀態(tài)時,第二I/O端口IO-NTC-low和第三I/O端口IO-NTC-high作為輸入,此時只有電阻R4和NTC溫度傳感器10構成分壓,由于NTC溫度傳感器10阻值與電阻R4的阻值相差較小,使得電阻R4的阻值與NTC溫度傳感器10的阻值之比在可識別的范圍內,第一I/O端口I0-NTC-L測量得到的電壓能夠清晰地反應出實際的溫度變化。
在中溫狀態(tài)時,第三I/O端口IO-NTC-high作為輸入,第二I/O端口IO-NTC-low輸出低電平,此時即為電阻R4和電阻R3并聯(lián)后作為NTC溫度傳感器10的分壓電阻,由于此時NTC溫度傳感器10的阻值與電阻R4和電阻R3并聯(lián)后的阻值的相差較小,使得電阻R4和電阻R3并聯(lián)后的阻值與NTC溫度傳感器10的阻值之比在可識別的范圍內,第一I/O端口I0-NTC-L測量得到的電壓能夠清晰地反應出實際的溫度變化。
在高溫狀態(tài)時,第二I/O端口IO-NTC-low作為輸入,第三I/O端口IO-NTC-high作為輸出低電平,此時即為電阻R2和電阻R4并聯(lián)后作為NTC溫度傳感器10的分壓電阻,由于此時NTC溫度傳感器10的阻值與電阻R2和電阻R3并聯(lián)后的阻值的相差較小,使得電阻R2和電阻R4并聯(lián)后的阻值與NTC溫度傳感器10的阻值之比在可識別的范圍內,第一I/O端口I0-NTC-L測量得到的電壓能夠清晰地反應出實際的溫度變化。
本實用新型實施例提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路,通過在不同的溫度區(qū)間,調整與NTC溫度傳感器構成分壓的電阻值,使得NTC溫度傳感器的阻值與分壓電阻的阻值相差較小,從而在不同的溫度區(qū)間,NTC溫度傳感器的溫度發(fā)生變化時,控制器都能夠檢測到較大的電壓值變化。采用本實用新型實施例提供的NTC溫度傳感器信號檢測電路,在不同的溫度區(qū)間,都能夠可靠地檢測出NTC溫度傳感器的溫度變化,有效提高溫度檢測的準確性和及時性。
優(yōu)選地,還包括電容C1,所述電容C1的一端連接至所述第一I/O端口,所述電容C1的另一端連接至地線。具體實施時,在第一I/O端口和地線之間還串聯(lián)連接有電容C1,電容C1的電容大小為1OOpF-1μF,優(yōu)選為O.O1μF。在第一I/O端口和地線之間串聯(lián)連接電容C1,能夠有效濾除各類干擾造成的電壓波動,從而提高溫度檢測的準確性。
盡管本文中較多的使用了諸如NTC溫度傳感器、控制器、單片機、分壓電阻、I/O端口等術語,但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質;把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
C4,用于高頻濾波
R2,用于分壓,輸出Vadc=Vcc*NTC/(NTC+R2),輸出電壓
/ NTC溫度對應的ADC值查找表
// R25=10k,B=3950,Rup=10k,ADC=12bit
static const uint16_t cNTCTable[]={
3887, 3874, 3860, 3845, 3830, 3813, 3796, 3778, 3760, 3740, // -29~-20
3720, 3698, 3676, 3653, 3629, 3604, 3578, 3551, 3524, 3495, // -19~-10
3465, 3435, 3403, 3371, 3337, 3303, 3267, 3231, 3194, 3156, // -9~0
3118, 3078, 3038, 2997, 2955, 2913, 2870, 2826, 2782, 2738, // 1~10
2693, 2648, 2602, 2556, 2510, 2464, 2417, 2371, 2324, 2278, // 11~20
2231, 2185, 2139, 2093, 2048, 2002, 1957, 1913, 1868, 1825, // 21~30
1781, 1739, 1697, 1655, 1614, 1574, 1534, 1495, 1456, 1419, // 31~40
1382, 1346, 1310, 1275, 1241, 1208, 1175, 1143, 1112, 1081, // 41~50
1052, 1023, 994, 967, 940, 914, 888, 863, 839, 815, // 51~60
792, 770, 748, 727, 707, 687, 668, 649, 631, 613, // 61~70
596, 579, 563, 547, 532, 517, 502, 488, 475, 462, // 71~80
449, 436, 424, 413, 401, 390, 380, 369, 359, 350, // 81~90
340, 331, 322, 314, 305, 297, 289, 282, 274, 267, // 91~100
260, 253, 247, 240, 234, 228, 222, 217, 211, 206 // 101~110
};
// NCT溫度表數(shù)目
#define NTC_TABLE_COUNT (sizeof(cNTCTable) / sizeof(cNTCTable[0]))
// NTC溫度表起始溫度
#define NTC_TABLE_T_FIRST (-29)
// 二分法查NTC溫度表
static uint8_t NTC_SearchTable(uint16_t adc_val)
{
uint8_t s_idx, m_idx, e_idx;
uint16_t m_val;
// 檢查數(shù)據(jù)合法性
if (adc_val > cNTCTable[0] || adc_val < cNTCTable[NTC_TABLE_COUNT - 1]) {
return 0xff;
}
s_idx=0;
e_idx=NTC_TABLE_COUNT - 1;
// 二分法查找
while (s_idx + 1 < e_idx) {
m_idx=(s_idx + e_idx) >> 1;
m_val=cNTCTable[m_idx];
if (adc_val < m_val) {
s_idx=m_idx;
} else if (adc_val > m_val) {
e_idx=m_idx;
} else {
return m_idx;
}
}
return s_idx;
}
// 測量NTC和固定電阻分壓
uint16_t NTC_ADCConv(void)
{
uint16_t val;
// Enable ADC1 clock
CLK_PeripheralClockConfig(CLK_Peripheral_ADC1, ENABLE);
ADC_DeInit(ADC1);
// Initialise and configure ADC1
ADC_Init(ADC1, ADC_ConversionMode_Single, ADC_Resolution_12Bit, ADC_Prescaler_1);
// ADC_CLK=2MHz, SamplingTime=8us
ADC_SamplingTimeConfig(ADC1, ADC_Group_SlowChannels, ADC_SamplingTime_16Cycles);
// Enable ADC1
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
// Enable ADC1 Channel 14
ADC_ChannelCmd(ADC1, ADC_Channel_17, ENABLE);
// Start ADC1 Conversion using Software trigger
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC)==RESET);
val=ADC_GetConversionValue(ADC1);
ADC_Cmd(ADC1, DISABLE);
CLK_PeripheralClockConfig(CLK_Peripheral_ADC1, DISABLE);
return val;
}
// 初始化
void NTC_Init(void)
{
// PB4, ADC1_IN14
GPIO_Init(GPIOB, GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_In_FL_No_IT);
}
// 取得溫度
// 參數(shù):返回溫度整數(shù)部分,返回溫度小數(shù)部分
// 返回:是否獲取溫度成功
uint8_t NTC_GetT(uint16_t adc_val)
{
// uint16_t adc_val;
uint8_t idx;
uint8_t tempreature;
const uint16_t *pt;
int8_t *t_z;
uint8_t *t_f;
// adc_val=NTC_ADCConv();
idx=NTC_SearchTable(adc_val);
if (idx==0xff) {
return FALSE;
}
pt=cNTCTable + idx;
*t_z=idx + NTC_TABLE_T_FIRST;
*t_f=(*pt - adc_val) * 10 / (*pt - *(pt + 1));
tempreature=*t_z+*t_f;
return tempreature;
}
測試出來的溫度值一直是20.就指教哪里錯了我的電路圖和你的電阻NTC是反的
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