NTC熱敏電阻如何使用惠斯通電橋來精確進行溫度測量-華巨電子


05年太阳vs小牛:用于溫度測量的熱敏電阻

太阳vs国王 www.xduhp.club NTC熱敏電阻為要求精確測量溫度的應用提供了極好的解決方案。 由于其高靈敏度 , NTC熱敏電阻是檢測溫度變化的理想選擇 。 然而,這些熱敏電阻的特性曲線非線性。 電阻通常是溫度指數函數 ,如等式(1)所示,

 

Equation 1

 

其中R 0是參考溫度下的電阻T0,而ß是常數,材料特性T 0 ,參考溫度通常取為298°K(25°C)。

 

如果用戶可以電氣測量電阻,通過Ametherm為特定NTC熱敏電阻提供的電阻對溫度曲線 ,可以很容易解決溫度問題。

然而,如果將10K/3435熱敏電阻嵌入電路中,則電阻變化將根據相應的電壓或電流變化進行記錄。 在這種情況下,用戶必須先計算電量 (例如電壓),然后才能從此類電氣計算溫度。

 

wheatstone-bridge-NTC-Thermistor

                                     圖1:惠斯通電橋
惠斯通大橋為什么?

惠斯通電橋用于測量精確的電阻。

在圖1的惠斯通電橋中,R 1 ,R 2和R 3是已知的,R x是未知電阻。 當電位(電壓)P1(見圖)與電位P2相同時,橋稱為平衡。

在這種情況下,沒有電流流過(如通過電流表的“零”讀數所示),并且R 1 -R 2路徑中的電阻比必須等于R 3 -R x路徑中的比率。

 

精確電阻測量的主要挑戰是減輕儀表對電路的負載影響。

盡管從電路中抽取的功率可以忽略不計,即使電阻具有非常高的阻抗(例如10MΩ),這種不準確性也是由儀表引入功率引起的。

對于R x的精確測量,惠斯登電橋起著重要的作用,因為電流計在平衡狀態下不會從電路中吸取任何電力。 這可以通過減輕儀表對電路的“負載”效應來提高精度。

惠斯通電橋被稱為空比較器,因為它通過比較兩個量 ,一個已知值,另一個未知量來進行測量 。

未知值被調整,直到它等于已知值,并且跨過它們的檢測器給出零或零讀數。

平衡的惠斯登電橋滿足以下條件:

 

 

惠斯通電橋測量溫度

對于測量溫度,惠斯通電橋不平衡使用,其中可以測量不平衡電壓 ΔV并與100K/3950熱敏電阻的電阻相關。 
參見圖2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R 2和R 3的正確選擇將消除ΔV的平均DC值。

wheatstone fig2

圖2.使用NTC熱敏電阻的溫度測量

 

考慮到這個電路,我們現在推導出T和.V之間的關系。 一般來說,

麥克斯頓eq3

 

假設R1 = R3。 然后,

麥克斯頓eq4

重新安排RT,

麥克斯頓eq5

T和RT之間的關系由下式給出:

麥子石eq6

要么,

麥克斯頓方程式7

 

我們有等式5代替RT

麥克斯頓eq8

 

如果我們進一步假設R1 = R2 = R3 = Rb,我們有

麥克斯頓eq9

 

盡管T不是電壓線性函數 ,但對于溫度范圍較小,可以將其視為線性的,并且在計算溫度時誤差可以忽略不計(見圖3)。Ametherm提供等式9的R0和ß的值。

小麥粉fig3

圖3:橋接電路的典型電壓溫度曲線

注意:

NTC熱敏電阻也受到自熱效應的影響,惠斯通電橋電路中的電阻選擇取決于應用和溫度測量范圍。

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