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NTC陶瓷传感器的灵敏度介绍

时间:2019-02-27   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:
惠斯通电桥非常适合恒温控制器,因为系统只会尝试在两个电压的电压之间保持零误差(V s)。如果误差信号V s由高增益和高输入阻抗的放大器处理,其偏移在整个温度范围内是稳定的,则几乎不关心线性度,增益精度或电源电压(V e)灵敏度。为了允许使用具有与温度匹配的相对变化的桥式电阻器,桥式偏置电压V n通常设置在V e / 2 附近。


惠斯通电桥。

尽管“Steinhart-Hart”方程以更高的准确度预测NTC行为,但是给定温度附近的微小变化更简单地由给定NTC的β(材料常数,单位同质到°C)建模。
 
假设R 0是给定参考温度T 0下的电阻,则可以从等式中以可接受的精度推导出温度T下 的NTC电阻R T.
R T = R 0 exp [β(1 / T-1 / T 0)]。

取其衍生物,vr赛车获得
dR T = R 0 exp [β(1 / T - 1 / T 0)]×(- β /T²)dT,

并通过结合前两个结果,导致
dR T / R T =-β/T²dT。 (等式1)

惠斯通电桥在平衡附近运行,其中
R30 = R31 = R1且R32 R NTC = R T.

略有变化(DT)创建了一个变化的dR ?的R ?,产生V 小号(图7):
V 小号 = -V ë ×R1 /(R1 + R ?)²dR ? (惠斯通电桥方程式2)

通过合并方程式1,vr赛车得到了
V S / dT =β/T²×V e [R1 R T /(R1 + R T)²]。

最后一项可以被认为等于V n(V e -V n)/ V e so
V S / dT =β/T²×V n(V e -V n)/ V e

最后一个等式表明,一旦选择V e和V n以及适当的NTC ,惠斯通电桥的灵敏度很容易推断。例如,考虑激励电压V e为2.75V的电桥。为了消除与积分电容充电相关的长延迟,选择V n等于MAX1637参考电压(1.1V)。在25°C时,10kΩ的NTC热敏电阻在+ 35°C环境温度下显示3892°C的β(308K)。因此,vr赛车可以依靠V s / dT = 27mV /°C 的输入灵敏度。
 
为保证0.1°C的稳定性,电子元件必须具有远低于2.7mV的偏移变化,这可通过高性能放大器轻松实现。例如,在-40°C至+ 85°C的温度范围内,MAX4250绝对偏移保证小于0.75mV。温度稳定性仅与偏移变化有关,在整个温度范围内通常为0.3μV/°C。对于±35°C的温度偏移,这意味着±10.5μV的变化,这相当于±0.004°C的典型误差!
 
由于NTC中的自加热引起的误差与其耗散常数(DC)有关。偏置电压为1.1V的10kΩ的NTC将耗散约0.12mW。典型的DC为2mW /°C(在自由空气中),自加热为0.06°C。但同样,只有当施加的电压发生变化时,温度稳定性才会引起关注,这在本申请中是不可能的。