。
恒流源電路
結構:熱敏電阻與固定電阻串聯(lián)
,接入恒流源(I)。
工作原理:
電流 I 恒定
,RT 兩端電壓 UT=I?RT
,UT 隨 RT 線性變化(僅適用于 NTC,因 PTC 非線性顯著)
。
優(yōu)點:電路簡單
,適合低成本場景;缺點是受電源波動影響大
。
分壓電路
結構:熱敏電阻與固定電阻串聯(lián)
,電源為 Vcc,輸出電壓為 RT 兩端電壓
。
特點:電路zui簡單
,但線性度差,需配合軟件校準
。
三
、信號處理:線性化、校準與放大
非線性補償(關鍵步驟)
熱敏電阻的電阻 - 溫度關系近似為Steinhart-Hart
線性化方法:
硬件補償:并聯(lián)固定電阻或熱敏電阻
,組成復合網絡
,使 RT 在目標溫度范圍內近似線性。
軟件補償:通過 MCU(微控制器)存儲 Steinhart-Hart 參數(shù)
,實時計算溫度值
;或采用多項式擬合(如二次函數(shù))簡化計算。
校準與溫度補償
單點校準:在某一已知溫度(如 25℃)下調整電路零點
,適用于精度要求不高的場景
。
多點校準:在多個溫度點(如 0℃、50℃
、100℃)測量電阻值
,擬合校準曲線,提高全溫域精度
。
環(huán)境補償:若傳感器受環(huán)境溫度(如電路板發(fā)熱)影響
,需通過溫度補償算法扣除干擾。
信號放大與濾波
電橋輸出電壓通常為 mV 級
,需通過 ** 運算放大器(如儀表放大器 AD620)** 放大至 ADC(模數(shù)轉換器)可接收的范圍(如 0~5V)
。
加入RC 濾波電路(電阻 - 電容網絡)抑制高頻噪聲(如電磁干擾)。
四
、信號輸出與應用:溫度值的呈現(xiàn)與控制
模數(shù)轉換(ADC)
放大后的模擬信號經 ADC 轉換為數(shù)字信號(如 12 位 ADC 可輸出 0~4095 的數(shù)值)
,輸入 MCU 或上位機(如 PC、PLC)
。
溫度計算與顯示
MCU 根據(jù)校準參數(shù)計算溫度值
,通過 LCD 屏幕、LED 數(shù)碼管或通信接口(如 UART
、I2C)輸出
。
例:若 ADC 輸出值為 2048,對應電壓 2.5V
,通過 Steinhart-Hart 方程反算得到溫度值為 50℃
。
閉環(huán)控制應用
在溫控系統(tǒng)中,MCU 將實測溫度與設定值比較
,輸出控制信號:
加熱場景:溫度低于設定值時
,驅動繼電器或固態(tài)繼電器(SSR)接通加熱元件。
冷卻場景:溫度高于設定值時
,啟動風扇或電磁閥散熱
。
典型案例:空調壓縮機啟?div id="d48novz" class="flower left">
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。
異常報警
當溫度超過閾值時(如電機過熱)
,通過蜂鳴器、指示燈或通信接口(如 RS485)發(fā)出警報
。
五
、關鍵影響因素與優(yōu)化措施
熱響應時間
定義:傳感器溫度變化達到zui終值 90% 所需時間,受封裝材料(如硅膠導熱系數(shù))
、尺寸(芯片越小響應越快)影響
。
優(yōu)化:采用超薄芯片(如 0402 封裝)或金屬引腳直接導熱。
自熱效應
測量電流通過熱敏電阻時產生焦耳熱
,導致自身溫度高于被測物體
,引起誤差(尤其 NTC 更敏感)。
控制:限制工作電流(如 < 1mA)
,或采用脈沖式供電(非持續(xù)通電)
。
長期穩(wěn)定性
高溫或高濕環(huán)境下,金屬氧化物可能老化
,導致電阻漂移
。
解決方案:選擇玻璃封裝或陶瓷封裝,避免有機材料(如環(huán)氧樹脂)長期接觸水汽