NTC热敏电阻如何使用惠斯通电桥来精确进行温度测量-华巨电子
用于温度测量的热敏电阻NTC热敏电阻为要求精确测量温度的应用提供了极好的解决方案。 由于其高灵敏度 , NTC热敏电阻是检测温度变化的理想选择 。 然而,这些热敏电阻的特性曲线非线性。 电阻通常是温度的指数函数 ,如等式(1)所示, ![Equation 1](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge1.gif)
其中R 0是参考温度下的电阻T0,而ß是常数,材料特性T 0 ,参考温度通常取为298°K(25°C)。 如果用户可以电气测量电阻,通过Ametherm为特定NTC热敏电阻提供的电阻对温度曲线 ,可以很容易解决温度问题。 然而,如果将10K/3435热敏电阻嵌入电路中,则电阻变化将根据相应的电压或电流变化进行记录。 在这种情况下,用户必须先计算电量 (例如电压),然后才能从此类电气计算温度。 ![wheatstone-bridge-NTC-Thermistor](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge2.png)
图1:惠斯通电桥 惠斯通大桥为什么?惠斯通电桥用于测量精确的电阻。 在图1的惠斯通电桥中,R 1 ,R 2和R 3是已知的,R x是未知电阻。 当电位(电压)P1(见图)与电位P2相同时,桥称为平衡。 在这种情况下,没有电流流过(如通过电流表的“零”读数所示),并且R 1 -R 2路径中的电阻比必须等于R 3 -R x路径中的比率。 精确电阻测量的主要挑战是减轻仪表对电路的负载影响。 尽管从电路中抽取的功率可以忽略不计,即使电阻具有非常高的阻抗(例如10MΩ),这种不准确性也是由仪表引入功率引起的。 对于R x的精确测量,惠斯登电桥起着重要的作用,因为电流计在平衡状态下不会从电路中吸取任何电力。 这可以通过减轻仪表对电路的“负载”效应来提高精度。 惠斯通电桥被称为空比较器,因为它通过比较两个量 ,一个已知值,另一个未知量来进行测量 。 未知值被调整,直到它等于已知值,并且跨过它们的检测器给出零或零读数。 平衡的惠斯登电桥满足以下条件: ![](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge3.gif)
惠斯通电桥测量温度对于测量温度,惠斯通电桥不平衡使用,其中可以测量不平衡电压 ΔV并与100K/3950热敏电阻的电阻相关。 参见图2所示的简单直流桥式电路 ,用于使用热敏电阻生产厂家进行精密测量。 电阻R 2和R 3的正确选择将消除ΔV的平均DC值。 ![wheatstone fig2](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge4.gif)
图2.使用NTC热敏电阻的温度测量 考虑到这个电路,我们现在推导出T和.V之间的关系。 一般来说, ![麦克斯顿eq3](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge5.gif)
假设R1 = R3。 然后, ![麦克斯顿eq4](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge6.gif)
重新安排RT, ![麦克斯顿eq5](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge7.gif)
T和RT之间的关系由下式给出: ![麦子石eq6](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge8.gif)
要么, ![麦克斯顿方程式7](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge9.gif)
我们有等式5代替RT ![麦克斯顿eq8](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge10.gif)
如果我们进一步假设R1 = R2 = R3 = Rb,我们有 ![麦克斯顿eq9](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge11.gif)
尽管T不是电压的线性函数 ,但对于温度范围较小,可以将其视为线性的,并且在计算温度时误差可以忽略不计(见图3)。Ametherm提供等式9的R0和ß的值。 ![小麦粉fig3](http://www.sinochip.net/TechSheet/images/wheatstone-bridge12.gif)
图3:桥接电路的典型电压温度曲线 注意: NTC热敏电阻也受到自热效应的影响,惠斯通电桥电路中的电阻选择取决于应用和温度测量范围。 华巨电子-热敏电阻厂家 http://www.sinochip.net
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