Arduino如何用NTC热敏电阻测量温度

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Arduino如何用NTC热敏电阻测量温度

2024-07-10 15:53:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

热敏电阻也可用作正温度系数(PTC)。PTC的工作方式是随着温度的升高,电阻增加。但请注意,PTC热敏电阻具有某种临界点,并且可能会在某些温度下极大地影响电阻,使PTC热敏电阻更具挑战性。因此,大多数低成本温度测量使用NTC热敏电阻。

对于像热敏电阻这样的器件,存在一般的曲线拟合公式,称为Steinhart-Hart方程。有不同的版本,其中使用了平方和立方项。这是等式的一个版本:

1 / T = A + Bln(R)+ C(ln(R))3

其中R是热敏电阻在温度T下的电阻(以开尔文为单位)。

这种通用的曲线拟合方程可以容纳所有NTC型电阻器,因为电阻和温度的关系的近似对于大多数应用来说是足够的。

注意,该等式需要三个常数:A,B和C.这些常数对于每个热敏电阻是不同的,必须给出或计算。有三个未知数,您需要在一定温度下进行三次电阻测量。从那里,这些测量产生三个方程来解决这些常数。

即使你是一个代数巫师,这也是很多工作。

幸运的是,有一个更简单的方程不太准确但只有一个常数。常数用β表示,因此该方程称为β方程。

1 / T = 1 / T O +(1 /β)⋅ln(R / R O)

其中R O指的是参考温度T O处的电阻(例如,室温下的电阻)。

β通常在数据表中提供。如果不是,您只需要一次测量(一个等式)来计算它。

所以我们找到了它。这是我们将用于热敏电阻接口的等式和方法,因为编码非常简单,同时也是我们尚未发现的最简单的方法,不需要线性化热敏电阻的响应。

用Arduino测量电阻

由于我们已经找到了正确的方法,我们现在需要弄清楚如何在我们将其插入β方程之前用Arduino实际测量电阻。这可以使用分压器完成:

以上是我们热敏电阻的接口电路。每次热敏电阻检测到温度变化时,它都会反映在输出电压中。

通常,我们使用分压器,其公式如下:

V 出 = V 小号 ⋅(R 平衡 / R 热敏电阻 + R 平衡)

但是,我们不希望V out作为答案 - 我们想要R 热敏电阻。我们将通过以下方式解决这个问题:

R 热敏电阻 = R 平衡 ⋅(V s / V out - 1)

我们即将完善,但我们需要测量电压输出和电源电压。这就是Arduino内置ADC的用武之地。

我们可以将电压表示为一定范围内的数字数字。所以,我们的等式最终结果如下:

R 热敏电阻 = R 平衡 ⋅(D max / D 测量 - 1)

这在数学上是成功的,因为无论我们如何表示电压(以伏特或数字为单位),这些单元抵消了分数中的顶部和底部,留下无量纲数。在那之后,乘以一个阻力,以欧姆为单位得出答案。

我们的D max将是1023,因为它是我们的10位ADC产生的最高数字。测量的 D 将被设置为我们测量的ADC值,范围从低至零到高达1023。

现在,让我们建立!

布线

我们将在我们的分压器中使用一个10K欧姆的热敏电阻,以及一个10k欧姆的电阻用于R 平衡。没有给出β,因此需要计算。

您将在下面找到完整的原理图。

以下是设置最终应该如下所示:

Arduino代码

下面的代码包含有用的注释,以帮助指导您完成逻辑。

该代码测量分压器的电压,计算温度,并在串行终端中显示。

还有一些“if ... then”语句可以很有趣地展示,以展示如何在一系列温度和单个数据点上采取行动。



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