SCD----NTC測溫電路

引言：高精度的NTC溫度測量也需要精密信號測量，ADC采集，甚至是電路線性化和補償。熱敏電阻是無源器件，本身自己不會產生任何電信號，所以需要使用輸入電流或電壓來測量傳感器的電阻，即讓一個小電流經過傳感器以產生電壓，如下是三個考慮要點：

1：選擇激勵電壓/電流

2：優化熱敏電阻信號

3：如何選擇熱敏電阻

1.電流源輸入

圖18-1：電流源輸入NTC配置

如圖18-1所示，采用恒定電流作為輸入，Rsense為固定電阻，那么VRsense上就會產生固定的參考基準電壓，RTH上就會產生浮動電壓。ADC采集Vout進行轉換計算就可以得到當前NTC位置的溫度。因為這種配置有固定參考基準電壓的存在，恒流Iout的任何誤差都會被抵消，所以Iout本身就不需要非常精準穩定。恒流配置通常比恒壓配置更受歡迎，因為它能出色地控制靈敏度，而且當傳感器位于遠點時，它具有更好的抗干擾能力。這種類型的偏置常用于電阻值較低的熱敏電阻（因為輸入電流通常不會很小，較大的阻值會帶來額外的功耗）。

但是對于電阻值較大且靈敏度較高的熱敏電阻，溫度變化所產生的信號電平會較大，此時應使用固定電壓輸入。

2.電壓源輸入

圖18-2：電壓源輸入配置

如圖18-2所示為恒壓配置，也是使用最為廣泛的配置，恒壓配置如圖左采用普通的參考配置電阻R，測量R兩端電壓，通過歐姆定律分配得到RTH的值，就可以計算此時NTC所處的溫度。圖右是采用精密的參考配置電阻Rsense，其中激勵電壓也用作ADC基準電壓。

3.配置方式

無論使用恒流還是恒壓配置，建議都使用比率式配置，即Rsense=RTH（25℃），以便將它處于25°C標稱溫度時的輸出電壓設置為基準電壓的中間值，其中基準電壓和NTC電壓是從同一恒定源獲得（串聯），這意味著輸入源的任何變化都不會影響測量的精度。選擇用來為熱敏電阻和Rsense供電的基準電壓與用于測量的ADC基準電壓相同，則整個測溫系統就是比率式測量配置，任何與恒壓源相關的誤差都會被消除。

比率式配置小結：

1：Rsense=RTH

2：Vin=V_ADC

常用的配置結構：

一般來說，NTC的阻值常用有以下幾種：10KΩ、47KΩ、100KΩ、150KΩ、220KΩ、470KΩ，并以10KΩ和100KΩ居多，下面的式子我們均以100KΩ代入演示。

圖18-3：常規配置

圖18-4：拓展配置

4.兩種計算方式

第一種就是器件讀取到某一溫度下的RTH值之后，MCU的ADC采集到電壓換算到當前溫度電阻值RT后，使用如下公式計算出T1：

T1：環境溫度

T2：(273.15+25)

B值：熱敏電阻的重要參數

RT：熱敏電阻在T1溫度下的阻值

第二種就是分段法，獲取NTC的R-T表，將測溫范圍劃分為若干個區間，假設0-100℃劃分為10個區間，這樣就可以得到9個線段，然后求出9個一元一次方程的解，把ADC測出的RTH值代入對應阻值所屬區間方程里，就可以求出對應溫度，當然隨著劃分的區間越多，結果越精確。不過還有另外一種查表法則更為準確，即將R-T表整個錄入程序中，將采集到的RTH進行查表匹配，缺點是耗費計算資源。

5.NTC的選擇

NTC在25℃時的標稱電阻從幾歐姆到10MΩ不等，與RTD相比，熱敏電阻每攝氏度的阻值變化更大。NTC的高靈敏度和高阻值使得其前端電路比RTD簡單的多，因為熱敏電阻不需要任何特殊的接線配置來補償引線電阻，熱敏電阻設計僅僅使用簡單的2線式配置。

標稱電阻較低的熱敏電阻，支持的溫度范圍通常也較低，例如-50℃-70℃，標稱電阻較高的熱敏電阻，則可支持最高300℃的溫度。

熱敏電阻元件有珠狀、徑向和SMD等形態，珠狀熱敏電阻采用環氧樹脂涂層或玻璃封裝，以提供額外保護。環氧樹脂涂層珠狀熱敏電阻、徑向和SMD熱敏電阻適用于最高150°C的溫度，玻璃涂層珠狀熱敏電阻適用于高溫測量。所有類型熱敏電阻的涂層/封裝還能防止腐蝕，一些熱敏電阻還具有額外的外殼，以在惡劣環境中提供進一步的保護。

與徑向/SMD熱敏電阻相比，珠狀熱敏電阻具有更快的響應時間，但是后者不如前者那么穩健，因此使用何種熱敏電阻取決于最終應用和熱敏電阻所處的環境。熱敏電阻的長期穩定性取決于制造材料及其封裝和結構，例如環氧樹脂涂層的NTC熱敏電阻每年可能變化0.2℃，而密封的熱敏電阻每年僅變化0.02℃，不同熱敏電阻有不同的精度，標準熱敏電阻的精度通常為0.5°C至1.5°C。