NTC + R
电路感受温度
加热传感器,把温度变成电压。
- NTC + R · NTC 热敏电阻
- NTC — Negative Temperature Coefficient / thermistor. NTC 即 Negative Temperature Coefficient,负温度系数:温度升高时阻值下降。热敏电阻对温度敏感,这里与固定 10 kΩ 组成分压器。
实验台
改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。
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电路感受温度
示意 NTC:25 °C 时 10 kΩ,β 为 3950 K。不模拟自热和热延迟。
R(T) = 10000 × exp[3950 × (1/(T + 273.15) − 1/298.15)]。公式使用开尔文绝对温度。加热使上方阻值下降,Vout 升高。真实传感器需要校准。
难度
搭建 · 电路感受温度
25 °C 时通电,观察 10 kΩ 和 2.50 V。
需要提示?
25 °C → 10 kΩ
探索 · 电路感受温度
加热至 50 °C,与 25 °C 时阻值比较。
需要提示?
50 °C → 3.59 kΩ
独立解题 · 电路感受温度
设置 40 °C,观察约 3.27 V 的输出。
需要提示?
40 °C → 3.27 V
延伸阅读与电路配方
电路感受温度
负并不是负电阻
NTC全称Negative Temperature Coefficient,中文为负温度系数:温度升高时电阻下降。热敏电阻是随温度变化的电阻。阻值仍为正;“负”描述变化方向,而不是阻值带负号。
位置改变响应方向
这里传感器在固定电阻上方,所以加热会提高输出。如果在真实分压器中交换两者,加热就会降低输出。仅凭电阻随温度变化,还不能判断输出电压会升高还是降低。
在这个电路中,传感器从25 °C加热到50 °C,输出怎样变化?
- 升高
- 降低
- 保持2.50 V
延伸阅读
上方传感器从10 kΩ降到约3.59 kΩ。下方10 kΩ得到5 V电源中更大的份额:输出从2.50 V升到约3.68 V。
发现弯曲的响应
开启电源,比较20 °C、30 °C、40 °C,记录各点输出。电压会增加,但相同的10度温度步长不产生相同电压步长:传感器与分压器共同形成非线性响应。