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一：介紹

熱敏電阻是一種固態(tài)溫度傳感裝置，其作用有點(diǎn)像電阻器，但對(duì)溫度敏感。熱敏電阻可用于產(chǎn)生隨環(huán)境溫度變化的模擬輸出電壓，因此可稱為傳感器。這是因?yàn)橛捎跓崃康耐獠亢臀锢碜兓?，它?huì)導(dǎo)致其電氣特性發(fā)生變化。熱敏電阻基本上是一個(gè)兩端固態(tài)熱敏傳感器，使用敏感的基于半導(dǎo)體的金屬氧化物構(gòu)造，金屬化或燒結(jié)連接引線形成陶瓷盤或珠。這允許熱敏電阻與環(huán)境溫度的微小變化成比例地改變其電阻值。換句話說，隨著它的溫度變化，它的電阻也會(huì)發(fā)生變化，因此它的名字，“Thermistor”是THERM-allysensitive res-ISTOR這兩個(gè)詞的組合。 二：應(yīng)用 雖然在標(biāo)準(zhǔn)電阻器中通常不希望因溫度變化而引起電阻變化，但這種效應(yīng)可以在許多溫度檢測(cè)電路中得到很好的利用。雖然熱敏電阻的主要用途是作為電阻式溫度傳感器，但它們也可以與另一個(gè)組件或設(shè)備串聯(lián)連接以控制流過它們的電流。換言之，它們可以用作熱敏限流器件。

三：分類

熱敏電阻有多種類型、材料和尺寸可供選擇，其特點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間和工作溫度。此外，密封熱敏電阻消除了由于濕氣滲透導(dǎo)致的電阻讀數(shù)誤差，同時(shí)仍提供高工作溫度和緊湊的尺寸。三種最常見的類型是：珠狀熱敏電阻、盤狀熱敏電阻和玻璃封裝熱敏電阻。隨著溫度的變化增加，電阻值有的是增大，有的是減小。所以對(duì)應(yīng)了兩種類型的熱敏電阻可用：電阻的負(fù)溫度系數(shù)（NTC）和電阻的正溫度系數(shù)（PTC）。

四：NTC及相關(guān)系數(shù)

NTC 熱敏電阻：負(fù)溫度系數(shù)，會(huì)隨著周圍工作溫度的升高而降低其電阻值。通常，NTC 熱敏電阻是最常用的溫度傳感器類型，因?yàn)樗鼈儙缀蹩梢杂糜谌魏晤愋偷臏囟绕鹱饔玫脑O(shè)備。NTC 溫度熱敏電阻具有負(fù)電阻與溫度 (R/T) 關(guān)系。NTC熱敏電阻相對(duì)較大的負(fù)響應(yīng)意味著即使溫度的微小變化也會(huì)導(dǎo)致其電阻發(fā)生顯著變化。這使它們成為精確溫度測(cè)量和控制的理想選擇。我們之前說過，熱敏電阻是一種電子元件，其電阻高度依賴于溫度，因此如果我們通過熱敏電阻發(fā)送恒定電流，然后測(cè)量其上的電壓降，我們就可以確定它在特定溫度下的電阻。 01

系數(shù)：基極電阻

NTC 熱敏電阻通常是它們?cè)谑覝叵碌幕鶚O電阻，即 25℃(77°F)，因?yàn)檫@提供了一個(gè)方便的參考點(diǎn)。例如，25℃時(shí)為 2.2KΩ，25℃時(shí)為10kΩ或 25℃時(shí)為 47kΩ，等等。02

B值及溫度曲線

熱敏電阻的另一個(gè)重要特性是它的“B”值。B 值是由制造它的陶瓷材料決定的材料常數(shù)。它描述了兩個(gè)溫度點(diǎn)之間特定溫度范圍內(nèi)的電阻 (R/T) 曲線的梯度。每種熱敏電阻材料將具有不同的材料常數(shù)，因此具有不同的電阻與溫度曲線。因此，B 值將定義熱敏電阻在第一個(gè)溫度或基點(diǎn)（通常為 25℃）的電阻值，稱為 T1，以及在第二個(gè)溫度點(diǎn)（例如 100℃）的熱敏電阻電阻值，稱為 T2。因此，B 值將定義 T1 和 T2 范圍之間的熱敏電阻材料常數(shù)。即 B（T1/T2）或 B25/100，典型的 NTC 熱敏電阻 B 值在大約 3000 到大約 5000 之間。

注意，T1 和 T2 的溫度點(diǎn)均以開爾文的溫度單位計(jì)算，其中 0℃= 273.15K。因此，250℃的值等于 25°+ 273.15 = 298.15K，100℃等于 100°+ 273.15 = 373.15K，以此類推。

因此，通過了解特定熱敏電阻的 B 值（從制造商數(shù)據(jù)表獲得），可以生成溫度與電阻表，以使用以下歸一化方程構(gòu)建合適的圖表：

T1：第一個(gè)溫度點(diǎn)
T2 ：第二個(gè)溫度點(diǎn)
R1：是溫度 T1 下的熱敏電阻電阻，單位為歐姆
R2：溫度 T2 下的熱敏電阻電阻，單位為歐姆

舉例：

一個(gè) 10kΩ NTC熱敏電阻在 25℃和100℃的溫度范圍之間的“B”值為 3455。計(jì)算它在 25℃和 100℃時(shí)的電阻值：給出的數(shù)據(jù)：B = 3455，R1 = 10kΩ，25℃。為了將溫度標(biāo)度從攝氏度（℃）轉(zhuǎn)換為開爾文度數(shù)，請(qǐng)?zhí)砑訑?shù)學(xué)常數(shù) 273.15。R1 的值已經(jīng)作為 10kΩ 基極電阻給出，因此 R2 在 100oC 時(shí)的值計(jì)算如下：

給出以下兩點(diǎn)特征圖：

注意，在上面這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，只找到了兩個(gè)點(diǎn)，但通常熱敏電阻的電阻隨著溫度的變化呈指數(shù)變化，因此它們的特性曲線是非線性的，因此計(jì)算的溫度點(diǎn)越多，曲線就越準(zhǔn)確。

并且可以將這些點(diǎn)繪制成如下圖所示，以便為 B 值為 3455 的 10kΩ NTC 熱敏電阻提供更準(zhǔn)確的特性曲線。

由上圖可以看出，它具有負(fù)溫度系數(shù) (NTC)，即其電阻隨溫度升高而降低。

五：使用熱敏電阻測(cè)量溫度

下面我們講解一下如何使用熱敏電阻來測(cè)量溫度。 01

電路

我們肯定會(huì)想到，熱敏電阻的本質(zhì)就是一個(gè)電阻，我們通過測(cè)量電阻的變化即可測(cè)量出來溫度。因此根據(jù)歐姆定律，我們測(cè)量出來電阻兩端的電壓變化，就可以測(cè)量出來溫度變化。由于熱敏電阻是一種無源類型的傳感器，也就是說，它的工作需要一個(gè)激勵(lì)信號(hào)，因此其電阻因溫度變化而發(fā)生的任何變化都可以轉(zhuǎn)換為電壓變化。

最簡(jiǎn)單的方法是使用熱敏電阻作為分壓電路的一部分，如上圖所示。恒定電源電壓施加在電阻器和熱敏電阻串聯(lián)電路上，測(cè)量熱敏電阻兩端的電壓變化。例如，如果我們使用一個(gè) 10kΩ 的熱敏電阻和一個(gè) 10kΩ 的串聯(lián)電阻，那么在25℃的基礎(chǔ)溫度下，輸出電壓將是電源電壓的一半，即 10KΩ/(10KΩ+10KΩ) = 0.5V。當(dāng)熱敏電阻的電阻因溫度變化而變化時(shí)，熱敏電阻兩端的電源電壓比例也會(huì)發(fā)生變化。因此，分壓器電路是簡(jiǎn)單電阻電壓轉(zhuǎn)換器的示例，其中熱敏電阻的電阻由溫度控制，產(chǎn)生的輸出電壓與溫度成正比。所以熱敏電阻越熱，輸出電壓越低。如果我們顛倒串聯(lián)電阻 Rs和熱敏電阻 Rth的位置，則輸出電壓將沿相反方向變化，即熱敏電阻溫度越高，輸出電壓越高。關(guān)于熱敏電阻的其他用法（浪涌保護(hù)、橋型電路測(cè)溫等），歡迎關(guān)注本公眾號(hào)，將在以后的文章中繼續(xù)進(jìn)行介紹。 02

程序?qū)崿F(xiàn)

針對(duì)如何將電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的溫度值，一般有兩種方法：查表法和公式計(jì)算法，比較常用的是查表法。

上圖中，電阻R1和NTC R2組成串聯(lián)分壓電路，串聯(lián)的兩個(gè)電阻，電阻比等于電壓比，且單片機(jī)ADC的參考電壓為VCC，設(shè)單片機(jī)的ADC為10位，就可以求出NTC R2在相應(yīng)溫度下的阻值對(duì)應(yīng)ADC值的表達(dá)式為：ADC = R2 / ( R1+R2 ) *1024R1為已知，一般為10K，NTC R2在不同溫度下對(duì)應(yīng)的阻值，廠家的數(shù)據(jù)手冊(cè)上會(huì)有。以南京時(shí)恒的MF58-103F3435為例，如圖：

圖片未截取完全，詳情可參考NTC的手冊(cè)

由上圖可以看出，每個(gè)溫度下都有對(duì)應(yīng)的電阻值，通過上面的公式，就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻值下的ADC采集值。

將所有AD值轉(zhuǎn)換為HEX格式后，定位為const數(shù)組的形式：

有了上面的表，然后用單片機(jī)采集到的AD值，一個(gè)個(gè)從頭開始去查找對(duì)比就能知道溫度了。（由于AD值是按照由大到小的順序排列的，可以采用更高效的二分法查找，這里不再贅述）因?yàn)镹TC的AD值正好是表中的值概率很小，很可能查不到，但是我們可以知道落在了哪個(gè)區(qū)間，所以要處理的數(shù)據(jù)基本上在兩個(gè)溫度的區(qū)間，如果要顯示小數(shù)，兩個(gè)溫度區(qū)間可以看成是線性的，通過局部線性化就可以計(jì)算出溫度的值。什么是局部線性化，有網(wǎng)友解釋的很清楚，這里直接搬過來，假如ADC采樣的數(shù)字量為 0x80C，十進(jìn)制是2060，對(duì)應(yīng)在數(shù)據(jù)表的2048(25℃)和2095(24℃)中間，計(jì)算方式按照線性處理如下：

相關(guān)代碼如下：

ntcad=GetADCResult(1);//temp=NTCADBinarySearch(ntcad);//搜索NTCAD溫度表（得到數(shù)組標(biāo)號(hào)）searchwendu=temp-30;//計(jì)算溫度整數(shù)+小數(shù)wendu=searchwendu+(float)(NTC_ADArray[temp]-ntcad)/(float)(NTC_ADArray[temp]-NTC_ADArray[temp+1]);wendu=wendu*10;

審核編輯：李倩

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