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NTC热敏电阻的线性化及其应用(2)2004年9月

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利用单片机很容易测出每一路温度所对应的 比值,进而计算出 值,再根据外部存储器中的 与温度对照表确定该路温度值。测量过程中,若检测到第3路热敏电阻 发生了开路或短路故障,则输出的第3个脉宽信号就变成了脉宽仅为122 的窄脉冲,称之为故障脉冲,其脉宽小于5% 。利用这一特点, 很容易识别出来并通过故障报警使扬声器发声。

3  改善NTC热敏电阻非线性的方法及使用注意事项

   NTC热敏电阻与温度呈非线性关系,必须进行线性化处理。具体方法是首先给 串联一只合适的外部电阻 ,然后接到1.24V基准电压 上,再利用MAX6691测量 上的电压,即可在所选温度范围内将NTC热敏电阻的非线性减至最小。

   计算 的步骤如下:

(1)       定所要测量的温度范围(例如0℃~+70℃);

(2)在该温度范围内确定热敏电阻的最小值 (对应于最高温度,例如+70℃)、最大值 (对应于最低温度,如0℃)和中间值 (对应于中间温度,这里为+35℃);

(3)最后,利用下式计算出 [3]

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               图3  与温度的关系曲线

仍以10K3A1IA型NTC热敏电阻为例,假定所需温度范围是0℃~+70℃。在70℃时 ;在0℃时, ;在中间温度35℃时, 。一并代入式(9)中计算出R 的最佳电阻值为2535.96 。当温度范围改变时,应重新确定 值。

串联上合适的 ,可显著改善NTC热敏电阻的非线性。使用10K3A1IA,选择 时, 与温度的关系曲线如图3所示。与图1相比,MAX6691输出的 值与温度的关系曲线更接近于线性。对10 IA进行线性化前后的电阻值对照情况见表1, 为线性化后的等效电阻值。根据表1所列出的数据绘出的电阻值-温度特性曲线如图4所示,图中的虚线表示线性化后的特性曲线。不难看出,在0℃~+70℃温度范围内10K3A1IA的非线性已得到明显改善。

                  表1  10K3A1IA 在线性化前后的电阻值对照表

℃                                                

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

                    图4 线性化前后的电阻值-温度特性曲线

在改善NTC热敏电阻非线性时应注意以下事项:

① NTC热敏电阻自身发热的问题。实际上,热敏电阻在+25℃时的标称电阻值( )和在规定温度下的电阻值( )以及所定义的B值,均指其内部发热量很小,所引起的电阻值变化量相对于总的测量误差可忽略不计,这时热敏电阻上的功耗接近于零,称作“零功率”。举例说明,一只典型的热敏电阻的热阻其每单位功耗所对应的温升为1 ℃。如果选用一只10 的NTC热敏电阻与5110 的外部电阻进行串联后接+5V电压,那么在+40℃时因热敏电阻发热而产生的测温误差大约为1.22℃。由于MAX6691使用很低的基准电压作激励源,并且在一个测量周期内每只热敏电阻的通电时间仅为25 ,因此在相同条件下热敏电阻的功耗还不足1 ,所产生的温度误差可忽略不计。

② MAX6691还可以配其他型号的NTC热敏电阻,例如D 公司生产的1M1002型、T 公司生产的C100Y103J型或国产与之相对应的其他型号。


 


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以上资料摘录自《自动化仪表》杂志
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