学习笔记|ADC|NTC原理|测温程序|STC32G单片机视频开发教程(冲哥)|第十九集:ADC应用之NTC

本文围绕单片机使用NTC进行温度测量展开。先介绍NTC原理,包括其材料、阻值与温度关系及RT表应用;接着阐述开发板上NTC电路及电压采集、温度换算方法;然后讲解NTC测温程序编写,实现温度整数与小数显示;最后进行实战小练,制作简易温度计,并给出课后练习方向。

1.NTC的原理

NTC(Negative Temperature Coefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。
在这里插入图片描述
材料学中阻值和温度的关系,公式: Rt = RT0EXP(Bn(1/T-1/T0))
式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值,Bn为材料常数.陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化,这是由半导体特性决定的。
在这里插入图片描述

可以看一下实际的一个表格(温度和电阻的表也叫RT表)
在这里插入图片描述

厂家一般会提供给你这样一个表格,当前温度对应的一个电阻的阻值,那我们把它拉成一个表格以后就可以很清晰的看到:
随温度升高,阻值变小,而且它每一个阻值对应的温度都是恒定的。采集出NTC的阻值,来换算出温度。非常常用的温度采集的办法。

开发板上的NTC

电路图:
在这里插入图片描述
NTC上部接R6的一个10K的一个分压电阻,与NTC串联,并且这个NTC边上并了一个电容(起滤波作用,可忽略)。
实际的电路示意为:
在这里插入图片描述
可以理解为是这么两个电阻,进行的一个分压,输出电压可以按公式计算。
实际使用是,单片机采集到的一个这个脚的电压,相当于就是Vref的一个电压,也就是我们这里Vref,和单片机的VREF一致。这边对应的是4096,如果说换算成ADC的话。
也就是可以用adc的数值去代表,对应的一个输出的一个adc的数值。可以在表格上查找或者插值。可以让单片机轻松很多嘛。计算的到可以用表格,帮助我们很快的计算出温度。单片机尽量不让它做复杂的运算,我们采集到单片机的ADC值是不是0-4095,只能采集整数,需要再数据处理时日前4舍5入。
在这里插入图片描述
假设采集数值为3908,则温度是-35度,那么如果采集值正好是3913,数值正好卡在3908,3918之间。可以假设,它如果说两个点之间间隙特别近,可近似为一条直线,可进行线性插值,
在这里插入图片描述
线性插值,得到结果。

2.NTC的测温程序编写

复制上节工程14.ADC应用,改名为:15.NTC温度采集,新建\HARDWARE\NTC,单独模块,并将.h文件加入C251引用路径。

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