NTC熱敏電阻如何使用惠斯通電橋來精確進(jìn)行溫度測量-華巨電子

用于溫度測量的熱敏電阻

NTC熱敏電阻為要求精確測量溫度的應(yīng)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。 電阻通常是溫度的指數(shù)函數(shù) ，如等式（1）所示，

其中R 0是參考溫度下的電阻T0，而ß是常數(shù)，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(jù)相應(yīng)的電壓或電流變化進(jìn)行記錄。 在這種情況下，用戶必須先計(jì)算電量 （例如電壓），然后才能從此類電氣計(jì)算溫度。

                                     圖1：惠斯通電橋
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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(dāng)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(shù)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(zhàn)是減輕儀表對電路的負(fù)載影響。

盡管從電路中抽取的功率可以忽略不計(jì)，即使電阻具有非常高的阻抗（例如10MΩ），這種不準(zhǔn)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?yàn)?strong style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; vertical-align: baseline;">電流計(jì)在平衡狀態(tài)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(fù)載”效應(yīng)來提高精度。

惠斯通電橋被稱為空比較器，因?yàn)?strong style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; vertical-align: baseline;">它通過比較兩個量 ，一個已知值，另一個未知量來進(jìn)行測量 。

未知值被調(diào)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(shù)。

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(guān)。 
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(chǎn)廠家進(jìn)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。

圖2.使用NTC熱敏電阻的溫度測量

考慮到這個電路，我們現(xiàn)在推導(dǎo)出T和.V之間的關(guān)系。 一般來說，

假設(shè)R1 = R3。 然后，

重新安排RT，

T和RT之間的關(guān)系由下式給出：

要么，

我們有等式5代替RT

如果我們進(jìn)一步假設(shè)R1 = R2 = R3 = Rb，我們有

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

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(yīng)的影響，惠斯通電橋電路中的電阻選擇取決于應(yīng)用和溫度測量范圍。

華巨電子-熱敏電阻廠家

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