熱敏電阻及其原理應(yīng)用

檢測(cè)時(shí)，用萬用表歐姆檔(視標(biāo)稱電阻值確定檔位，一般為R×1擋)，具體可分兩步操作：首先常溫檢測(cè)(室內(nèi)溫度接近25℃)，用鱷魚夾代替表筆分別夾住PTC熱敏電阻的兩引腳測(cè)出其實(shí)際阻值，并與標(biāo)稱阻值相對(duì)比，二者相差在±2Ω內(nèi)即為正常。實(shí)際阻值若與標(biāo)稱阻值相差過大，則說明其性能不良或已損壞。其次加溫檢測(cè)，在常溫測(cè)試正常的基礎(chǔ)上，即可進(jìn)行第二步測(cè)試—加溫檢測(cè)，將一熱源(例如電烙鐵)靠近熱敏電阻對(duì)其加熱，觀察萬用表示數(shù)，此時(shí)如看到萬用示數(shù)隨溫度的升高而改變，這表明電阻值在逐漸改變(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器NTC阻值會(huì)變小，正溫度系數(shù)熱敏電阻器PTC阻值會(huì)變大)，當(dāng)阻值改變到一定數(shù)值時(shí)顯示數(shù)據(jù)會(huì)逐漸穩(wěn)定，說明熱敏電阻正常，若阻值無變化，說明其性能變劣，不能繼續(xù)使用。測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)Rt是生產(chǎn)廠家在環(huán)境溫度為25℃時(shí)所測(cè)得的，所以用萬用表測(cè)量Rt時(shí)，亦應(yīng)在環(huán)境溫度接近25℃時(shí)進(jìn)行，以保證測(cè)試的可信度。(2)測(cè)量功率不得超過規(guī)定值，以免電流熱效應(yīng)引起測(cè)量誤差。(3)注意正確操作。測(cè)試時(shí)，不要用手捏住熱敏電阻體，以防止人體溫度對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。(4)注意不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻，以防止將其燙壞。

8應(yīng)用

熱敏電阻熱敏電阻也可作為電子線路元件用于儀表線路溫度補(bǔ)償和溫差電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)?。利用NTC熱敏電阻的自熱特性可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，構(gòu)成RC振蕩器穩(wěn)幅電路，延遲電路和保護(hù)電路。在自熱溫度遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度時(shí)阻值還與環(huán)境的散熱條件有關(guān)，因此在流速計(jì)、流量計(jì)、氣體分析儀、熱導(dǎo)分析中常利用熱敏電阻這一特性，制成專用的檢測(cè)元件。PTC熱敏電阻主要用于電器設(shè)備的過熱保護(hù)、無觸點(diǎn)繼電器、恒溫、自動(dòng)增益控制、電機(jī)啟動(dòng)、時(shí)間延遲、彩色電視自動(dòng)消磁、火災(zāi)報(bào)警和溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?/p>

9主要缺點(diǎn)

熱敏電阻①阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重;

②元件的一致性差，互換性差;

③元件易老化，穩(wěn)定性較差;

④除特殊高溫?zé)崦綦娮柰猓^大多數(shù)熱敏電阻僅適合0～150℃范圍，使用時(shí)必須注意。

10問題

如果您打算在整個(gè)溫度范圍內(nèi)均使用熱敏電阻溫度傳感器件，那么該器件的設(shè)計(jì)工作會(huì)頗具挑戰(zhàn)性。熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件，因此當(dāng)您需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí)，該器件可以簡(jiǎn)化其中的一個(gè)接口問題。然而更具挑戰(zhàn)性的接口問題是，如何利用線性 ADC 以數(shù)字形式捕獲熱敏電阻的非線性行為。

“熱敏電阻”一詞源于對(duì)“熱度敏感的電阻”這一描述的概括。熱敏電阻包括兩種基本的類型，分別為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測(cè)量。要確定熱敏電阻周圍的溫度，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))來實(shí)現(xiàn)。其中，T為開氏溫度;RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的阻值;而 A0、A1和A3則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠商提供的常數(shù)。

熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的改變而改變，而這種改變是非線性的，Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流，以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓，該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以使用配備在微控制器上的參照表，嘗試對(duì)熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微控制器固件上運(yùn)行此類算法，但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。

另一種方法是，您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的 ADC。(Figure 1)其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSER與熱敏電阻RTHERM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)(見圖1)。將 PGA(可編程增益放大器)設(shè)置為1V/V，但在這樣的電路中，一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度范圍(大約±25°C)。

Figure 1,請(qǐng)注意，在圖1中對(duì)高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益，就可以將 PGA 的輸出信號(hào)控制在一定范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi) ADC 能夠提供可靠地轉(zhuǎn)換，從而對(duì)熱敏電阻的溫度進(jìn)行識(shí)別。微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值，并將其傳送到PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會(huì)校驗(yàn) PGA 增益設(shè)置，并將 ADC 數(shù)字值與圖1顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值，則微控制器會(huì)將 PGA 增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要，微控制器會(huì)再次獲取一個(gè)新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會(huì)被傳送到一個(gè)微控制器分段線性內(nèi)插程序。

從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會(huì)被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”。您可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微控制器、一個(gè) 10 位 ADC 以及一個(gè) PGA 合理的配合使用，以解決非線性熱敏電阻在超過±25°C溫度以后所帶來的測(cè)量難題[2]。

11區(qū)別

1.熱敏電阻符號(hào)是PTC，