熱敏電阻測溫原理「熱敏電阻測溫電路誤差分析」

我之前設計過一個產品,採用NTC以及PIC單片機做環境檢測。

NTC測溫電路如圖

NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

NTC測溫電路

溫度檢測迴路採用分壓電路,由於熱敏電阻TR1常溫時(25℃)阻值為10K,所以R44取10K的精密電阻。

負溫度係數電阻的性能參數在來料檢驗時針對關鍵參數做了詳細的測試,如下表:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

樣品檢驗數據

可採用查表的方式進行溫度檢測。

熱敏電阻TR1的阻值計算公式為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

熱敏電阻阻值計算公式

TR1的阻值與溫度關係曲線如下圖:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

熱敏電阻的阻值與溫度關係曲線圖

當溫度為-45+273=228K時,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為-45度時的阻值

當溫度85+273=358K時,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為85度時的阻值

由於A/D VAD電壓為,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

TR1兩端電壓表達式

由於MCU自帶的A/D為10bit,所以A/D值為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

A/D轉換值

A/D值曲線如下:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

A/D轉值與溫度的關係曲線

由上圖可知,在高溫及低溫區,此電路的解析度將降低。NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

解析度計算公式

當溫度為-45℃時,ΔCAD=1對應的ΔT為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為-45度時的解析度

當溫度為-45℃時,電路解析度為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為-45度時的解析度

當溫度為85℃時,ΔCAD=1對應的ΔT為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為85度時的解析度

當溫度為85℃時,電路解析度為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為85度時的解析度

當溫度為25℃時,ΔCAD=1對應的ΔT為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為25度時的解析度

當溫度為25℃時,電路解析度為:NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

溫度為25度時的解析度

α越低,解析度越高。

當溫度在高溫區時,用此電路測試溫度是T,那麼實際溫度應該是T±0.326℃

當溫度在低溫區時,用此電路測試溫度是T,那麼實際溫度應該是T±0.519℃

當溫度在常溫區時,用此電路測試溫度是T,那麼實際溫度應該是T±0.051℃

考慮溫度、初始及老化公差, R44精度選為2%,R0精度選為2%。NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

測溫精度計算

當溫度為-45℃時,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

-45度時的精度

綜合考慮電路解析度及A/D值公差,在低溫區時,測得溫度如果為T,那麼實際溫度應該是T±1.15℃。

當溫度為85℃時,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

85度時的精度

綜合考慮電路解析度及A/D值公差,在高溫區時,測得溫度如果為T,那麼實際溫度應該是T±0.794℃。

當溫度為25℃,NTC測溫電路的精度和解析度的深入數學分析

25度時的精度

綜合考慮電路解析度及A/D值公差,在常溫區時,測得溫度如果為T,那麼實際溫度應該是T±0.527℃。

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