PDF《NTC热敏电阻的温度测量技术及线性电路》

3 利用电阻器对热敏电阻传感器进行线性化的接 口电路 具有高增益的运算放大器 ,加上负反馈构成的 线性电路 ,其闭环增益和传输特性以及它的输入、 输 出阻抗基本上取决于外部的反馈元件 ,因此 ,使用运 算放大器进行线性信号的处理是非常方便的.实际 中常用运算放大器构成反相放大电路和同相放大电 路作为测量温度的接口电路 ,如图 2为热敏电阻传 感器运用同相放大电路进行温度测量的接口电路 , 该接口电路利用电阻器对热敏电阻传感器进行线性 化 ,接口电路有电压模式和电阻模式.二者的作用 都是实现线性化.图 2用固定电阻器 R1 就可以实 现线性化 ,称为电压模式 [

3 ] . 图 2热敏电阻传感器的测温接口电路 电阻 R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压 ,一 般它与 ADC的参考电压一致 ,因此如果 ADC的参考 电压是 5V, Vref也将是 5V.热敏电阻和电阻串联产 生分压 ,其阻值变化使得节点处的电压 V1也产生变 化 ,该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以 及参考电压的精度. V1 = RT RT + R1 Vref (2)

4 热敏电阻的输入标定 4. 1自热问题 由于热敏电阻是一个电阻 ,电流流过它时会产 生一定的热量 ,热敏电阻消耗的能量对温度的影响 用耗散常数来表示 ,它指将热敏电阻温度变化 1℃ 所 耗散的功率.耗散常数与热敏电阻的结构、 形状以 及所处介质的种类、 状态等有关 [

4 ] . 因此设计测温接口电路时应确保拉升电阻足够 大 ,拉升电阻的阻值必须进行计算 ,以限定整个测量 温度范围内的自热功耗 ,防止热敏电阻自热过度导 致系统产生测量误差.一般系统所允许的自热量及 限流电阻大小由测量精度决定 ,测量精度为 ± 5℃ 的 测量系统比精度为 ± 1℃ 测量系统可承受的热敏电 阻自热要大.给定出电阻值以后 ,由于热敏电阻阻 值变化 ,耗散功率在不同温度下也有所不同. 拉升电阻 R1的值由使用温度和热敏电阻传感 器的特性决定 ,可以用下式计算出来 [

3 ] ,即:R1 = 2RTL ・RTH - RT M (RTL + RTH ) 2RT M - (RTL + RTH ) (3) 式中 RTL是热敏电阻传感器在使用温度下限时 的电阻值 , RTH是热敏电阻传感器在使用温度上限时 ・

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1 ・ 彭俊珍 ,林凤华 : NTC热敏电阻的温度测量技术及线性电路 的电阻值 , RT M是热敏电阻传感器在使用温度范围的 中间值时的电阻值. 4. 2热敏电阻的输入标定 标定的目的不是检测热敏电阻传感器的电阻 值 ,而是知道当时的温度值 ,因此必须确定热敏电阻 的电阻值和检测温度的关系.标定的方法 : ①公式 计算确定电阻和温度关系的表格 ,这样得到的表格 在实际使用中效果并不好 ,原因是热敏电阻的电阻 值和温度的关系与理论公式有差异. ② 完全依靠实 际标定.利用可调式恒温装置进行实际标定 :从低 温端到高温端 ,每隔 1~5℃ 标定 1个点 ,从而得到比 较完整的温度与电阻关系表格.用这种方法得到的 表格在实际使用中精度比较高 ,因为这个表格完全 反映了真实情况.这种方法的缺点是 :必须采用可 调恒温设备进行标定 ,对测试设备要求比较高 ,否则,数据的精度没有保证. ③实际标定与公式计算 相结合 [

5 ] . 为了获得合适的温度分辨率 ,我们对热敏电阻 的输入采用实验标定 ,图 2是一个将 10~40℃ 温度 范围扩展到 ADC整个 0~5V 输入区间的电路 [