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NTC熱敏電阻設(shè)計數(shù)字顯示溫度計的方法
返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2020.06.03

(一)基本原理:
        數(shù)字顯示(電子)溫度中的溫度傳感元件,目前主要采用P-N型半導體、PT100鉑電阻和NTC熱敏電阻,從測溫原理上來說,他們都有一個共同的特性就是自身材料的阻值能夠隨溫度變化而變化(P-N結(jié)的伏安特性具有-2.2mv/℃特性)。NTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)大、反應(yīng)速度快、一致性好、可靠性高、具有較高的性價比,所以,近十多年來數(shù)字(電子)顯示溫度計得到了非常廣泛的應(yīng)用,其中數(shù)字顯示體溫計因其讀數(shù)直觀、準確、方便、使用安全,迅速取代了玻璃水銀溫度計。
      用NTC熱敏電阻作為溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字(電子)顯示溫度計的基本工作原理如圖(1)所示。 

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        NTC熱敏電阻作為溫度數(shù)據(jù)采集的最前端輸入,進入放大電路進行充分的放大處理后,進入CPU中的A/D變換電路,高位雙積分式的A/D電路將采集到的溫度值(模擬)轉(zhuǎn)換成精細的數(shù)字bit信號,再給CPU的一系列運作變換處理驅(qū)動顯示出來,實現(xiàn)對被測物體的溫度實時顯示。
       (二)NTC熱敏電阻的應(yīng)用方法:
       根據(jù)設(shè)計精度、分辨率和溫度范圍等要求,選擇材料常數(shù)(B值)較高的,測溫區(qū)間線性度較好的,響應(yīng)速度封裝尺寸符合要求的NTC熱敏電阻;由于要便于攜帶和小體積使用扣式電池供電,電路上偏置電壓都很小(一般為2V),這往往和設(shè)計要求的精度和分辨率有較大沖突,因此要特別注意盡量減小系統(tǒng)誤差帶來的影響,前置放大要足夠大。具體設(shè)計時注意:
(1)NTC熱敏電阻的自熱效應(yīng)盡量要小,即NTC熱敏電阻的偏置電流盡量小(uA~mA級)。
(2)NTC熱敏電阻的額定阻值盡可能要準,即一般選精度>5%的品種。
(3)以所選的 NTC熱敏電阻的R25值來校正整個系統(tǒng)的基準溫度。
(4)做好非線性的校正。 

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       圖(2)為采用NTC熱敏電阻作為敏感元件采集溫度數(shù)據(jù),再用一塊運放放大器,將溫度數(shù)據(jù)放大至0~2V的,當然,用普通單片機方式也很容易實現(xiàn),亦可用專用ICL7136系列芯片電路來實現(xiàn)。 
      用NTC熱敏電阻來設(shè)計制作的數(shù)字顯示體溫計可以輕松實現(xiàn):測量范圍為30℃~43℃;顯示精度達0.1℃;溫度分辨率達到0.02℃,響應(yīng)速度≤2.8秒,其中NTC熱敏電阻平漂移率≤0.1%(相當于≤0.025℃)。

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