Ⅰ NTC是什麼
NTC是一種金屬氧化膜電阻器,NTC為負溫度系數(Negative temperature coefficient)簡稱NTC
有一種負溫度系數熱敏電阻為NTC熱敏電阻。
Ⅱ NTC熱敏電阻的原理是什麼
熱敏電阻的負溫度系數,泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件,所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度系數熱敏電阻器。
它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料,採用陶瓷工藝製造而成的。
這些金屬氧化物材料都具有半導體性質,因為在導電方式上完全類似鍺、硅等半導體材料。溫度低時,這些氧化物材料的載流子數目少。
所以其電阻值較高,隨著溫度的升高,載流子數目增加,所以熱敏電阻阻值降低。
熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在10O~1000000歐姆,溫度系數-2%~-6.5%。
熱敏電阻器可廣泛應用於溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流、測溫、控溫、溫度補償等方面。
溫度系數熱敏電阻構成是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小。
具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料熱敏半導瓷大多是尖晶石結構或其他結構的氧化物陶瓷。
負溫度系數熱敏電阻溫度它的測量范圍一般為-10~+300℃,熱敏電阻也可做到-200~+10℃,甚至可用於+300~+1200℃環境中作測溫用。
Ⅲ 在電路圖中ntc是什麼
NTC(Negative Temperature Coefficient)是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料.該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷,可製成具有負溫度系數(NTC)的熱敏電阻.
Ⅳ NTC的工作原理是什麼
NTC溫度感測器是一種熱敏電阻、探頭,其原理為:電阻值隨著溫度上升而迅速下降。其通常由2或3種?>金屬氧化物組成, 混合在類似流體的粘土中,並在高溫爐內鍛燒成緻密的燒結陶瓷。實際尺寸十分靈活,它們可小至.010英寸或很小的直徑。最大尺寸幾乎沒有限制,但通常適用半英寸以下。
Ⅳ NTC是什麼
NTC是:
1、負溫度系數
指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料。該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷,可製成具有負溫度系數(NTC)的熱敏電阻。
NTC是負溫度系數的熱敏電阻,即隨著溫度上升阻值變小(呈指數關系)。
檢測時,用萬用表歐姆檔(視標稱電阻值確定檔位,一般為R×1擋),具體可分兩步操作:首先常溫檢測(室內溫度接近25℃),用鱷魚夾代替表筆分別夾住PTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值,並與標稱阻值相對比,二者相差在±2Ω內即為正常。實際阻值若與標稱阻值相差過大,則說明其性能不良或已損壞。其次加溫檢測,在常溫測試正常的基礎上,即可進行第二步測試—加溫檢測,將一熱源(例如電烙鐵)靠近熱敏電阻對其加熱,觀察萬用表示數,此時如看到萬用示數隨溫度的升高而改變,這表明電阻值在逐漸改變(負溫度系數熱敏電阻器NTC阻值會變小,正溫度系數熱敏電阻器PTC阻值會變大),當阻值改變到一定數值時顯示數據會逐漸穩定,說明熱敏電阻正常,若阻值無變化,說明其性能變劣,不能繼續使用。
測試時應注意以下幾點:(1)Rt是生產廠家在環境溫度為25℃時所測得的,所以用萬用表測量Rt時,亦應在環境溫度接近25℃時進行,以保證測試的可信度。(2)測量功率不得超過規定值,以免電流熱效應引起測量誤差。(3)注意正確操作。測試時,不要用手捏住熱敏電阻體,以防止人體溫度對測試產生影響。(4)注意不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻,以防止將其燙壞。
Ⅶ 熱敏電阻高精度的讀取方法是哪種啊
作為支持模擬和數字溫度感測器的高級應用/系統工程師,在工作中經常被問到有關溫度感測器應用的問題。其中有很多是關於模數轉換器(ADC)的,由於ADC在系統應用中的重要性,我花費很多時間在解釋ADC對系統精度有何意義,以及如何理解並實現所選感測器的更大系統精度上。
溫度感測器用於大功率開關電源設計中,需要監測功率晶體管和散熱器。電池充電系統需要溫度感測器監測電池溫度,以便安全充電並優化電池壽命,家庭恆溫器則需要溫度感測器監測房間溫度,以相應控制供暖,通風和空調系統。
這些應用中,常用的溫度測量方法是使用負溫度系數(NTC)熱敏電阻。NTC是電阻器件,其電阻隨著溫度的改變而改變。為了滿足當今溫度感測器需求,一種更新、更高效、更准確的方法是使用硅基熱敏電阻,它是一種正溫度系數(PTC)器件。並且PTC不是電阻器件,而是電流模式器件;在電流模式下工作的硅提供基於溫度的線性輸出電壓。
無論您使用NTC還是PTC,您的設計都需要一個ADC和一個MCU來測量熱敏電阻的電壓輸出。本文的重點是將硅基熱敏電阻與MCU結合使用帶來的許多優勢。我們將探討NTC和PTC熱敏電阻的優缺點。
選擇微控制器
MCU選型具有諸多選擇,但很可能在選擇溫度感測器時這個組件已經被確定。你可以關注溫度感測的ADC外設的具體情況。
選擇ADC
ADC有很多不同的類型。最受歡迎的兩種為逐次逼近寄存器(SAR)和 Delta-Sigma模擬數字轉換器。Delta-Sigma提供高解析度(8-32位解析度),但采樣速度較慢。SAR類型最古老、最常見,解析度為8-18位,采樣速度更快。對於溫度感測,任意一種ADC都是不錯的選擇。
ADC解析度
ADC的位數將決定解析度而非精度。解析度是ADC用來測量施加到ADC管腳的模擬電壓的步長。解析度的位數以及參考電壓(VREF)將設置ADC的步長值。
比如,一個10位ADC將具有2^10=1024位,而3.3VDC的VREF將為每個ADC位提供3.3/1024=0.003226VDC的解析度。一個16位ADC將具有65536位的總解析度,每位解析度為0.000005035VDC。ADC位數越多將意味著更高的測量解析度。
請勿將精度與解析度混淆。解析度是指能夠看到被測電路值的變化。用於溫度測量的典型ADC的解析度為12-16位。您會發現8位或10位ADC不能提供足夠的解析度來查看熱敏電阻的精度,且具有較大的溫度步長,通常不可接受。
過采樣以獲得更高解析度
過采樣是一種平均測量值的方法,可提高解析度和信噪比。過采樣的工作原理是將多個帶有雜訊的溫度測量值相加,然後進行平均,得到一個更精確的數值。每超過8個過采樣,解析度將增加2位。16次過采樣會將10位ADC的總解析度提高到14位。如果雜訊高於Nyquist頻率,則可在應用程序中使用任意數量的樣本(N#份樣本)來獲得設計所需的解析度。Nyquist速率是您期望獲得實際溫度讀數的頻率。樣本總數必須比實際所需溫度結果快至少N#倍。
在使用過采樣方法時,在輸入信號中添加一些抖動雜訊可改善解析度誤差。許多實際應用中,雜訊小幅增加可大幅提高測量解析度。在實踐中,將抖動雜訊置於測量感興趣的頻率范圍之外,隨後可以在數字域中濾除這些雜訊,從而在感興趣的頻率范圍內進行最終的測量,同時具有更高的解析度和更低的雜訊。
提供抖動雜訊的更佳方法是將熱敏電阻分壓器的Vcc和VREF.分開(將MCU的內部VREF用於ADC)。請勿在電阻分壓器電壓檢測線上放置電容器。許多情況下,電路雜訊將足以使電阻分壓器的電壓抖動,以求平均值。抖動雜訊必須等於4位或更多位振幅。10位具有3.3VDCVREF的ADC將擁有0.0032VDC的電壓步長。抖動雜訊必須至少是預期溫度測量值上下的4位解析度。10位ADC的最小抖動雜訊必須高於ADC的最低有效位(LSB)+/- 0.0128VDC(0.0256VDCp-p)或更高,以提供必要的電平,從而通過求平均值適當提高ADC的位解析度。
在ADC讀取一個位值並計算溫度後,您可將該值存儲在先進先出(FIFO)軟體陣列中。當新值輸入陣列時,最舊的樣本將被丟棄,所有其他樣本都將移至下一個對應的單元,從而創建一個FIFO。該求平均值方法可應用於溫度轉換過程中使用的任何值,例如溫度、ADC位值、分壓器電壓,甚至計算得出的電阻。所有這些因素平均下來都將很好地發揮作用。
定點或浮點
微控制器可在內部具有浮點單元硬體,也可具有無需硬體即可進行浮點數學運算的固件庫。32位非浮點器件的快速示例是Cortex 「M4」器件,而帶有浮點的版本將標記為「M4F」。與使用定點部件和使用浮點固件庫相比,MCU內部具有浮點硬體使計算速度更快、功耗更低。
具有固定點意味著只能顯示大於零的整數。例如:如果1 + 1,則得到2,然後取平均值1。如果2 + 1,則得到3,然後取平均值1.5。在定點計算中,結果將為「 1」, 小數點以下的數字都不能用1。用固定點測量溫度時,將只能看到和參考整數的溫度,即22°C,23°C,24°C。浮點可顯示更高解析度的溫度,即22.1°C或22.15°C。使用浮點數既可更輕松計算溫度,也可使用帶有插值的查找表。您可使用具有單位數解析度的定點查找表,解析度為一位數,這對於許多應用程序是可接受的。
選擇熱敏電阻
熱敏電阻有兩種類型,基本的NTC和PTC熱敏電阻。通常會將它們混為一談,被認為是同一類型的器件。這並不正確。NTC是一種隨溫度變化的電阻裝置。如圖1的分壓器電路圖中所示,在熱敏電阻頂部放置一個電阻並施加穩定的電壓。溫度變化時,熱敏電阻中的電阻也會發生變化,從而改變頂部電阻兩端的壓降。分壓電阻器中心的輸出為模擬電壓,將由ADC測量。
圖5: 比率度,
由同一電源供電的電阻分壓器和VREF供電
濾波
在大多數情況下,無需在分壓器上使用電容器,在使用單端ADC的比率法時也不應使用。對於差分的VREF/ADC輸入,您通常會在ADC輸入和VREF輸入之間放置一個電容。使用比率度方法時,對Vtemp進行濾波將改變感測線上的電壓響應,但不會改變ADC VREF的電壓響應。因此,增加一個濾波器會增加輸入到電阻分壓器的VREF和VCC之間的差值,並增加誤差。
不使用比率度方法時,可以使用在分壓器處增加電容來濾除電壓,以消除雜訊和電壓變化,否則會在測量中產生誤差。添加一個電容器來濾除VREF也是一個不錯的方法。有時,VREF是內部的,無需額外濾波。如果在Vtemp線上添加電容器,則會增加對溫度變化的響應時間。如果測得的溫度響應緩慢且無需立即採取措施,則濾波器可能會有所幫助。另一種濾波器解決方案是在電阻分壓器頂部的VCC處增加一個電容器,以濾除系統中的雜訊以進行溫度測量。如果使用比率度,則在VREF上添加相同的電容器,以使兩個電源的電壓變化保持一致。
緩沖器和放大器
放大器可用於增加熱敏電阻的動態范圍。所有運算放大器都有潛在的失調誤差和增益誤差。選擇對精度和失調影響最小的運算放大器需要付出更多努力。校正失調和增益誤差所需的校準可能比升級到更高質量的ADC的成本更高。一些MCU具有內部運算放大器。許多DS ADC具有集成的PGA,正是為了這個目的(緩沖/增益)。一些SAR ADC也有這些功能。
有時會使用單位增益緩沖器來防止下垂或載入到電阻分壓器電路。當ADC對熱敏電阻分壓器電路進行采樣時,來自ADC的浪涌電容會導致測量時幾毫伏的電壓下降。如果在ADC中具有足夠的解析度,則會在溫度測量中觀察到這是一個錯誤。如果直接在ADC管腳上增加一個等於ADC電容10倍的電容器,則無需使用緩沖器就可以補償ADC電容的浪涌電流。典型的ADC電容為3pF-20pF。最好在ADC管腳附近添加一個30pF – 200pF的電容,這是一個很好的解決方案。它將對熱敏電阻的測量或熱響應的影響降至最低。
漂移
由於PTC熱敏電阻使用硅作為其基礎材料且具有線性斜率,因此,流經PTC的電流隨時間和溫度變化具有非常低的漂移。另一方面,NTC通常對所用材料的電阻具有溫度依賴性,且在高溫下會隨時間變化。NTC具有一個beta值,可定義整個溫度范圍內的TCR / PPM,且PPM隨時間變化。
從ADC導出溫度
NTC熱敏電阻溫度是基於器件的電阻。許多設計人員使用查找表尋找特定溫度下的電阻。然後通過插值計算每個1°C溫度步長之間的實際溫度。為了更大程度地減少查找表的大小,您可使用5°C的查找表,但是內插誤差會高一些。對於大多數設計人員而言,0.5°C的精度已足夠,因此帶有插值的5°C查找表就已足夠。
PTC基於流經零件的實際電流,通常由公式定義。PTC基於三階或四階多項式。四階多項式的精度曲線擬合(R2)為1.0000%至0.9999%,以提供溫度信息。Steinhart Hart方程可由NTC和PTC使用,並採納使用自然對數來計算溫度的三階多項式。Steinhart Hart方程式已為更多設計人員所認可,因為多年前其最初為NTC創建。如今,大多數高精度PTC都依賴於四階多項式。
校準
所有NTC和PTC都需要校準才能精確。可購買一些具有更嚴格公差和Beta值的NTC。這似乎可以消除校準。但是,熱敏電阻不是系統中唯一的組件。頂部電阻具有容差,且在整個溫度范圍內具有PPM,VCC在電壓以及溫度范圍內存在電壓誤差。系統總精度可能超出預期范圍,且精度可能並不能達到期望。
NTC通常需要進行三點校準以調整斜率誤差,且需要進行偏移以校正總偏移誤差。因此,這需要溫度箱和時間來收集整個溫度的誤差。首先,由於硅的工藝偏差,PTC將具有較大的偏移誤差,但是可通過單個偏移調整在整個溫度范圍內對其進行校正。大多數情況下,在組裝的最終編程過程中,偏移調整可於室溫下進行,且無需溫度箱或時間來進行校準。
結論
NTC和PTC因零件數量少、成本低都易於實現。但是,NTC可能將需要更昂貴的校準方法,且隨時間推移具有更高的漂移。
PTC是進行溫度測量的新方法。一個簡易的失調校正是整個溫度范圍內所需的整個校準。PTC的精度非常精確,且溫度測量值隨時間和溫度變化具有很小的漂移。
需要明確的是,NTC和PTC不是同一類型的組件,且很難僅通過閱讀數據表進行直接比較。PTC不是電阻組件,大多數供應商建議僅使用恆流源來驅動它們。德州儀器(TI)創建了一個設計工具,以向設計人員展示如何在電阻分壓器電路中使用其TMP61 系列 PTC。該工具包括一個計算阻力表,供那些習慣使用查找表的人使用。使用新的設計考慮因素和正確的計算方法,使得PTC比NTC具有更高的精度和穩定性。
Ⅷ NTC溫度感測器的工作原理是什麼呢
NTC是負溫度系數半導體溫度感測器。
其基本工作原理是利用某些半導體材料在溫度變化時,內部的電子運動對於電流所產生的影響。
這種影響的外在表現就是溫度升高,感測器的電阻值下降。