NTC热敏电阻检测温度

1、NTC热敏电阻、PTC热敏电阻

下图是NTC热敏电阻和PTC热敏电阻随温度变化，电阻值的变化曲线，可以看到：

NTC随温度变化阻值的变化比较明显，对温度变化比较灵敏。

但是，NTC阻值随温度变化并不是线性的，PTC的变化则比较线性；

但是，如果要测量高温，由于NTC的高温下阻值趋近于0，所以无法使用；

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2、如何描述NTC温度变化曲线

有这么一种材料，TA随着温度的变化，阻值也变化，起名为NTC热敏电阻，上图是实际测出来的曲线，肯定不能要求人家的阻值按照公式来变化，而是我们去寻找一个符合此曲线的函数表达式，不要本末倒置了。

2.1、常用函数

下图是来自于NTC热敏电阻的数据手册：

根据公式，我们知道在T0温度下的电阻值R0、B值，就可以计算出在T温度下的电阻值R。

需要注意以下几点：

• 温度的单位不是摄氏度，而是开尔文温度，这两者之间的转换也十分简单，开尔文温度=摄氏度+273.15；
• B值来源于厂家，手册会给，B值越大NTC越灵敏；
• 公式是有适用的温度范围的，并且同一个NTC热敏电阻在不同的温度下也有不同的B值以提高计算精度；

 

2.2、计算不同温度下阻值的代码

根据上面公式写的代码，可以直接输出不同温度对应电阻值的数组，注意我这里的B值是以3380为例：

#include <math.h>

#define C_TO_K		273.15		//摄氏度转换为开尔文温度 

#define T0			25 			//25摄氏度
#define NTC_R0		10000		//25摄氏度，NTC=10K 

#define NTC_B		3380		//NTC的B值 

#define T_MIN		25			//要计算的最低温度 
#define T_MAX		60 			//要计算的最高温度 

double cal_ntc_resistor(u8 t)
{
	int k = t+C_TO_K;
	double res = NTC_R0*exp(NTC_B*((1.0/k)-(1.0/(T0+C_TO_K))));
	return res;	
}

int main()
{
	//生成NTC热敏电阻不同温度对应的电阻值数组	
	printf("static u16 ntc_resistor[]={\n");
	for(int t=T_MIN;t<=T_MAX;t++){
		double res = cal_ntc_resistor(t);
		printf("%.0f,	//t=%d\n",res,t);			
	}
	printf("};\n");			
}

运行结果如下，连注释都输出了哈哈，突然想着搞一个小工具，输入参数、温度值输出电阻值，再加上可以生成数组，反推计算B值，最好还能给出ADC的位数，然后把不同温度对应的ADC的值输出，再直接根据采集到的ADC值输出温度......

 2.3、ADC采集值对应的NTC温度代码

说明：根据ADC是在靠近GND或者靠近电源的不同，ADC的采集值是不同的，还有我使用的ADC是12位的，以下代码的电路图是这样：

 在上面的基础上修改的，有部分重复，不过便于理解就这样吧。

#include <math.h>

#define C_TO_K		273.15		//摄氏度转换为开尔文温度 
#define T0			25 			//25摄氏度
#define NTC_R0		10000		//25摄氏度，NTC=10K 
#define NTC_B		3380		//NTC的B值 
#define T_MIN		25			//要计算的最低温度 
#define T_MAX		60 			//要计算的最高温度 

#define R1			10000		//用于和NTC分压的电阻 
#define ADC_MAX		4095 		//ADC位数：12

double cal_ntc_resistor(u8 t)
{
	int k = t+C_TO_K;
	double res = NTC_R0*exp(NTC_B*((1.0/k)-(1.0/(T0+C_TO_K))));
	return res;	
}

int main()
{
	//生成NTC热敏电阻不同温度对应的电阻值	
	printf("static u16 ntc_resistor[]={\n");
	for(int t=T_MIN;t<=T_MAX;t++){
		double res = cal_ntc_resistor(t);
		printf("%.0f,	//t=%d\n",res,t);			
	}
	printf("};\n");
	
	//生成NTC热敏电阻不同温度对应的ADC采集值 
	printf("static u16 ntc_adc[]={\n");
	for(int t=T_MIN;t<=T_MAX;t++){
		double res = (ADC_MAX*R1*1.0)/(cal_ntc_resistor(t)+R1);		
		printf("%.0f,	//t=%d\n",res,t);			
	}
	printf("};");				
}

运行结果如下，温度25℃时采集到的ADC值为2042，......，温度30℃时采集到的ADC值为2233，所以只剩最后一步，看你采集到的ADC值与哪一个数据最靠近，那么你要测的温度也就知道了；

 2.4、输入ADC采集值，返回温度的函数

#define TEMPERATURE_NUM		36        //检测温度范围的个数：60-25+1=36

static u16 ntc_adc[TEMPERATURE_NUM]={
	2042,   //t=25
	2080,   //t=26
	2119,   //t=27
	2157,   //t=28
	2195,   //t=29
	2233,   //t=30
	2270,   //t=31
	2307,   //t=32
	2343,   //t=33
	2379,   //t=34
	2415,   //t=35
	2450,   //t=36
	2484,   //t=37
	2518,   //t=38
	2552,   //t=39
	2585,   //t=40
	2618,   //t=41
	2650,   //t=42
	2682,   //t=43
	2713,   //t=44
	2743,   //t=45
	2773,   //t=46
	2803,   //t=47
	2832,   //t=48
	2860,   //t=49
	2888,   //t=50
	2915,   //t=51
	2942,   //t=52
	2968,   //t=53
	2994,   //t=54
	3019,   //t=55
	3044,   //t=56
	3068,   //t=57
	3091,   //t=58
	3115,   //t=59
	3137,   //t=60
};

//获取温度，小于25℃返回25℃，大于60℃返回60℃
u8 get_ntc_temperature(u16 adc)
{
	u8 i;
	
	//不在检测的温度范围
	if(adc<ntc_adc[0])
		return T_MIN;
	if(adc>ntc_adc[TEMPERATURE_NUM-1])
		return T_MAX;
	
	//温度范围：25℃~60℃
	for(i=0;i<TEMPERATURE_NUM-1;i++){		
		if((adc>=ntc_adc[i])&&(adc<=ntc_adc[i+1])){
			if((adc-ntc_adc[i])<=(ntc_adc[i+1]-adc))
				return i+25;
			else
				return i+1+25;
		}
	}	
}

还有一个更贴近实测NTC曲线的函数表达式，叫哈坦斯特方程，1/T=A+B*ln(R)+C*(ln(R))^3，唔，没用的知识又增多了~