热敏电阻VS模拟温度传感器

设计温度控制系统的时候,肯定会接触到热敏电阻或者温度传感器,选择合适的器件不但可以节省成本还可以提高系统性能,下面分别介绍下这两种器件。

热敏电阻

热敏电阻实质上是一种电阻器,电阻阻值会随温度的变化而变化。热敏电阻根据温度阻值关系分为两类:

  • PTC(Positive Temperature Coefficient) 热敏电阻:电阻阻值随温度上升而增加
  • NTC(Negative Temperature Coefficient)热敏电阻:电阻阻值随温度上升而下降

下面介绍下热敏电阻的一些基本参数:

  • 热敏电阻的零功率电阻值:R

    R= R 0 R_0 *exp(B *(1/T–1/T0) )
    R:环境温度T(K)下的电阻值(K:绝对温度)
    R0:环境温度T0(K)下的电阻值
    B:热敏电阻的B常数

  • B常数

    B=ln (R/R0) / (1/T-1/T0)

  • 热时间常数

    环境温度从T0(°C)变到T1(°C)时热敏电阻的温度变化63.2%所需的时间

  • 耐压值

    在选型时需要根据自己电压范围选择不同耐压值


热敏电阻解决方案一般需要偏置电路和几个外围器件,如下图TI解决方案。偏置电阻和热敏电阻组成了一个分压器,并且被接到一个可选运算放大器上,这个运算放大器与微控制器 (MCU) 的模数转换器 (ADC) 相连,从而将热敏电阻的电阻值转换为一个温度值。

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热敏电阻的最大优势是低成本,封装小,使用起来方便外围器件少。
热敏电阻的缺点是,只有在比较窄的温度范围内,它的阻值变化是线性的,而在这个温度范围外变得非线性。下图绘制了偏置电阻在1MΩ、35kΩ、10kΩ时热敏电阻的输出曲线。从图中可以看出,在窄温度区间内都是线性的。不能满足全温度区间下保持线性。热敏电阻还带来的问题是会招致功耗较高,抗扰度低。

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在不可预测性和功耗不是那么关键的地方,热敏电阻最适合于窄温度范围内的温度测量。


模拟温度传感器

模拟温度传感器是一个有源半导体器件,它的输出是与温度成比例的电压值或电流值。作为一个集成电路 (IC),模拟温度传感器具有热敏电阻所不具备的内置智能性,从而使与模拟温度传感器有关的设计工作变得简单。下图一款TI LMT系列模拟温度传感器的典型应用。

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与热敏电阻不同,TI模拟温度传感器在宽温度范围内的测量值是很准确的,并且在整个工作范围内具有线性输出。此外,TI的独特设计也使得这些器件具有极低电流和低噪声敏感度。下图是TI LMT84低成本模拟温度传感器的输出,它的输出在-50ºC至150ºC的范围内保持线性。

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下图是同一器件的流耗曲线与一款典型热敏电阻的流耗曲线的比较。LMT84消耗的电流为5µA(-50ºC至150ºC的温度范围内),而热敏电阻的流耗在101µA至315µA之间。

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结论:对于很窄的温度范围(通常情况下为0ºC到70ºC之间),由于它所具有的范围窄、线性高的范围和成本有效性,热敏电阻能够很好运行。模拟温度传感器功耗低,温度范围大且保证线性输出,精准度高。


参考

  1. 应该选择热敏电阻还是模拟温度传感器呢?
  2. TDK-热敏电阻-FAQ

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转载自blog.csdn.net/sternlycore/article/details/87619884