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詳細(xì)說明無錫熱敏電阻傳感器的工作流程？

文章出處：新時(shí)恒動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯：深圳新時(shí)恒電子科技有限公司發(fā)表時(shí)間：2025-06-06

　　?熱敏電阻傳感器的工作流程可分為信號(hào)感知

、信號(hào)轉(zhuǎn)換

、信號(hào)處理

、信號(hào)輸出與應(yīng)用四個(gè)核心環(huán)節(jié)

，其核心是通過半導(dǎo)體材料的電阻 - 溫度特性實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量

。以下是具體流程及關(guān)鍵細(xì)節(jié)：

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一

、信號(hào)感知：溫度變化引起電阻值改變
材料特性驅(qū)動(dòng)電阻變化
熱敏電阻由金屬氧化物（如 MnO?

、Co?O?）或陶瓷材料制成，內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)對(duì)溫度敏感

。
NTC（負(fù)溫度系數(shù)）：溫度升高時(shí)

，材料中載流子（電子或空穴）濃度增加，電阻值呈指數(shù)級(jí)下降

。例如

，25℃時(shí) 10kΩ 的 NTC，溫度每升高 1℃

，電阻可能下降約 4%

。
PTC（正溫度系數(shù)）：溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，電阻緩慢上升

；超過居里點(diǎn)（如 120℃）后

，晶體結(jié)構(gòu)突變導(dǎo)致電阻驟增（可增大 103~10?倍）

。
物理接觸與熱傳導(dǎo)
傳感器通過直接接觸被測(cè)物體（如嵌入電機(jī)繞組）或環(huán)境熱輻射感知溫度。
熱傳導(dǎo)效率受封裝材料影響：玻璃封裝導(dǎo)熱性差（適用于絕緣場(chǎng)景）

，金屬外殼導(dǎo)熱快（適用于快速響應(yīng)場(chǎng)景）

。
二、信號(hào)轉(zhuǎn)換：電阻值→電信號(hào)（電壓 / 電流）
熱敏電阻無法直接輸出溫度值

，需通過測(cè)量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)

，常見電路包括：
惠斯通電橋電路（zui常用）
結(jié)構(gòu)：熱敏電阻（RT）與三個(gè)固定電阻（R1、R2

、R3）組成橋式電路

，電源為直流電壓（Vcc）。
工作原理：
當(dāng)溫度為參考溫度（如 25℃）時(shí)

，電橋平衡

，輸出電壓 Vout=0。
溫度變化導(dǎo)致 RT 阻值改變

，電橋失衡

，Vout 與 RT 成非線性關(guān)系。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

，抗干擾能力強(qiáng)

，適合精密測(cè)量。
恒流源電路
結(jié)構(gòu)：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(diǎn)：電路簡(jiǎn)單

，適合低成本場(chǎng)景

；缺點(diǎn)是受電源波動(dòng)影響大。
分壓電路
結(jié)構(gòu)：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(diǎn)：電路zui簡(jiǎn)單

，但線性度差

，需配合軟件校準(zhǔn)。
三

、信號(hào)處理：線性化

、校準(zhǔn)與放大
非線性補(bǔ)償（關(guān)鍵步驟）
熱敏電阻的電阻 - 溫度關(guān)系近似為Steinhart-Hart
線性化方法：
硬件補(bǔ)償：并聯(lián)固定電阻或熱敏電阻，組成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，使 RT 在目標(biāo)溫度范圍內(nèi)近似線性

。
軟件補(bǔ)償：通過 MCU（微控制器）存儲(chǔ) Steinhart-Hart 參數(shù)

，實(shí)時(shí)計(jì)算溫度值；或采用多項(xiàng)式擬合（如二次函數(shù)）簡(jiǎn)化計(jì)算

。
校準(zhǔn)與溫度補(bǔ)償
單點(diǎn)校準(zhǔn)：在某一已知溫度（如 25℃）下調(diào)整電路零點(diǎn)

，適用于精度要求不高的場(chǎng)景。
多點(diǎn)校準(zhǔn)：在多個(gè)溫度點(diǎn)（如 0℃

、50℃

、100℃）測(cè)量電阻值

，擬合校準(zhǔn)曲線

，提高全溫域精度。
環(huán)境補(bǔ)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(bǔ)償算法扣除干擾

。
信號(hào)放大與濾波
電橋輸出電壓通常為 mV 級(jí)，需通過 ** 運(yùn)算放大器（如儀表放大器 AD620）** 放大至 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）可接收的范圍（如 0~5V）

。
加入RC 濾波電路（電阻 - 電容網(wǎng)絡(luò)）抑制高頻噪聲（如電磁干擾）

。
四、信號(hào)輸出與應(yīng)用：溫度值的呈現(xiàn)與控制
模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）
放大后的模擬信號(hào)經(jīng) ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（如 12 位 ADC 可輸出 0~4095 的數(shù)值）