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NTC熱敏電阻的線性化及其應用(2)2004年9月

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利用單片機很容易測出每一路溫度所對應的 比值,進而計算出 值,再根據外部存儲器中的 與溫度對照表確定該路溫度值。測量過程中,若檢測到第3路熱敏電阻 發生了開路或短路故障,則輸出的第3個脈寬信號就變成了脈寬僅為122 的窄脈沖,稱之為故障脈沖,其脈寬小于5% 。利用這一特點, 很容易識別出來并通過故障報警使揚聲器發聲。

3  改善NTC熱敏電阻非線性的方法及使用注意事項

   NTC熱敏電阻與溫度呈非線性關系,必須進行線性化處理。具體方法是首先給 串聯一只合適的外部電阻 ,然后接到1.24V基準電壓 上,再利用MAX6691測量 上的電壓,即可在所選溫度范圍內將NTC熱敏電阻的非線性減至最小。

   計算 的步驟如下:

(1)       定所要測量的溫度范圍(例如0℃~+70℃);

(2)在該溫度范圍內確定熱敏電阻的最小值 (對應于最高溫度,例如+70℃)、最大值 (對應于最低溫度,如0℃)和中間值 (對應于中間溫度,這里為+35℃);

(3)最后,利用下式計算出 [3]

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               圖3  與溫度的關系曲線

仍以10K3A1IA型NTC熱敏電阻為例,假定所需溫度范圍是0℃~+70℃。在70℃時 ;在0℃時, ;在中間溫度35℃時, 。一并代入式(9)中計算出R 的最佳電阻值為2535.96 。當溫度范圍改變時,應重新確定 值。

串聯上合適的 ,可顯著改善NTC熱敏電阻的非線性。使用10K3A1IA,選擇 時, 與溫度的關系曲線如圖3所示。與圖1相比,MAX6691輸出的 值與溫度的關系曲線更接近于線性。對10 IA進行線性化前后的電阻值對照情況見表1, 為線性化后的等效電阻值。根據表1所列出的數據繪出的電阻值-溫度特性曲線如圖4所示,圖中的虛線表示線性化后的特性曲線。不難看出,在0℃~+70℃溫度范圍內10K3A1IA的非線性已得到明顯改善。

                  表1  10K3A1IA 在線性化前后的電阻值對照表

℃                                                

0                 32 650.8                 0.18                     34 939.3

10                19 903.5                 0.27                     20 743.4

20                12 493.7                 0.37                     13 065.5

30                8  056.0                 0.48                     8  313.3

40                5  324.9                 0.58                     5  556.8

50                3  601.0                 0.67                     3  779.3

60                2  487.1                 0.76                     2  422.6

70                1  751.6                 0.81                     1  799.1

                    圖4 線性化前后的電阻值-溫度特性曲線

在改善NTC熱敏電阻非線性時應注意以下事項:

① NTC熱敏電阻自身發熱的問題。實際上,熱敏電阻在+25℃時的標稱電阻值( )和在規定溫度下的電阻值( )以及所定義的B值,均指其內部發熱量很小,所引起的電阻值變化量相對于總的測量誤差可忽略不計,這時熱敏電阻上的功耗接近于零,稱作“零功率”。舉例說明,一只典型的熱敏電阻的熱阻其每單位功耗所對應的溫升為1 ℃。如果選用一只10 的NTC熱敏電阻與5110 的外部電阻進行串聯后接+5V電壓,那么在+40℃時因熱敏電阻發熱而產生的測溫誤差大約為1.22℃。由于MAX6691使用很低的基準電壓作激勵源,并且在一個測量周期內每只熱敏電阻的通電時間僅為25 ,因此在相同條件下熱敏電阻的功耗還不足1 ,所產生的溫度誤差可忽略不計。

② MAX6691還可以配其他型號的NTC熱敏電阻,例如D 公司生產的1M1002型、T 公司生產的C100Y103J型或國產與之相對應的其他型號。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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