熱敏電阻是一種利用材料電阻隨溫度變化的特性來測量溫度的傳感器。它們通常分為兩類:負溫度系數(shù)(NTC)和正溫度系數(shù)(PTC)。NTC熱敏電阻的電阻隨溫度升高而降低,而PTC熱敏電阻的電阻隨溫度升高而增加。
熱敏電阻的工作原理基于其材料的電阻溫度系數(shù)。在NTC熱敏電阻中,隨著溫度的升高,材料的載流子濃度增加,導致電阻降低。這種特性使得NTC熱敏電阻非常適合用于溫度測量和控制應用。例如,在過熱保護電路中,NTC熱敏電阻可以檢測溫度的升高,并在達到特定閾值時觸發(fā)保護機制。
在溫度測量系統(tǒng)中,熱敏電阻通常與固定電阻器串聯(lián),形成一個分壓器電路。通過測量熱敏電阻兩端的電壓,可以確定其電阻值,進而根據(jù)已知的電阻-溫度關系計算出溫度。為了提高測量精度,系統(tǒng)可能需要進行信號調理、模數(shù)轉換、線性化和補償。
熱敏電阻的溫度測量系統(tǒng)設計面臨多種挑戰(zhàn),包括信號鏈的復雜性、電路板尺寸、成本和性能。高精度的測量需要精密的信號調理和模數(shù)轉換,以及可能的線性化和補償。一些集成解決方案,如ADI的AD7124-4/AD7124-8,提供了內(nèi)置的構建模塊,有助于簡化設計。
此外,熱敏電阻的溫度測量可以通過簡單的分壓器配置實現(xiàn)初步線性化。根據(jù)熱敏電阻值和Steinhart-Hart方程,可以確定溫度。Steinhart-Hart方程是確定NTC熱敏電阻溫度的最佳數(shù)學表達式。
總的來說,熱敏電阻在溫度測量和控制中的原理是利用其電阻隨溫度變化的特性,通過電路設計和信號處理技術,實現(xiàn)對溫度的精確測量和控制。