热敏电阻简介_热敏电阻的介绍

摘要

热敏电阻是一种热敏电阻，其阻值随温度而变化。从技术上来说，所有的电阻都是热敏电阻——它们的电阻会随着温度而轻微变化——但这种变化通常很小，很难测量。制作热敏电阻时，电阻随温度变化很快，所以每度电阻可以达到100欧姆以上！

热敏电阻有两种，NTC(负温度系数)和PTC(正温度系数)。通常，你会看到用于温度测量的NTC传感器。PTC通常被用作自愈保险丝——温度会增加电阻，这意味着当更多的电流通过时，它们会升温并“扼流”电流，这对于保护电路来说非常方便！

与模拟输出芯片(LM35/TMP36)或数字温度传感器芯片(DS18B20)或热电偶等其他类型的温度传感器相比，热敏电阻具有一些优势。

首先，它们比所有产品都便宜得多。以上！外露的5%热敏电阻的体积只有10美分。

它们也很容易防水，因为它只是一个电阻。

它们可以在任何电压下工作(数字传感器需要3或3V 5V逻辑)。

与热电偶相比，它们可以在没有放大器的情况下读取微小的电压——你可以使用任何微控制器来读取热敏电阻。

它们也非常准确。比如店里的10K 1%%热敏电阻就非常适合测量，精度为0.25C！(假设您有足够精确的模拟转换器)

他们很难打破或损坏-他们更简单，更可靠。

另一方面，它们需要更多的工作来解释读数，并且它们不像热电偶那样在高温下工作。如果没有板载数模转换器，最好使用数字温度传感器。

它们的简单性使它们非常适合基本的温度反馈控制。例如，假设您希望风扇在温度升高时打开。你可以用微控制器和数字传感器来控制继电器。或者，您可以使用热敏电阻向晶体管的基极供电，因为温度升高，电阻降低，从而向晶体管提供更多的电流，直到晶体管导通。这是一个粗略的想法，你需要更多的组件来使它工作。

即使你使用微控制器或复杂的系统，价格也不能打败他们！

p》”

你可以在Adafruit商店买到10K 1%%防水热敏电阻。

一些统计数据以下是我们店里热敏电阻的技术细节。

25电阻c:10k1%

B25/50: 3950 1%

热时间常数？15秒

热敏电阻的温度范围为-55C至125C

电线温度范围-55C至105C。

28 AWG聚氯乙烯电线

直径：3.5毫米/0.13英寸

长度：18英寸/45厘米

电阻/温度计

请注意，即使热敏电阻可以升高到125C，电缆本身也会达到105C的最高温度，因此这种热敏电阻不适合测量非常热的液体。

测试热敏电阻

因为热敏电阻只是一个电阻，所以很容易测试。只需用万用表测量电阻：

假设你坐的房间温度是10k欧姆，你应该读一下。当然，根据室温的不同，电阻可以更高或更低。此外，您的手最终可能会接触到触点，因此您的身体电阻也会降低该值。但是你仍然应该得到大约一万欧姆。

比如盛夏在没有空调的房间里很暖和，所以我们读8 kohm(30C-86F！)

使用热敏电阻

热敏电阻这些热敏电阻非常坚固。你可以剥去聚氯乙烯绝缘材料，将电线粘在试验板上，或者直接焊接。当然，你可以切断或延长电线。因为电阻相当高(10Kohm)，所以导线电阻没有太大差别。

Div”模拟电压读取方法

为了测量温度，我们需要测量电阻。然而，微控制器没有内置电阻表。相反，它只有一个电压读取器，称为模数转换器。所以我们要做的就是把电阻转换成电压，然后再加一个电阻，串联起来。现在你只需要根据简单的分压方程测量中间电压，电压会随着电阻的变化而变化。我们只需要安装一个电阻。

假设固定电阻为10K，可变电阻称为R-电压输出(Vo):

Vo=R/(R 10K)* Vcc

其中，Vcc是电源电压(3.3V或5V)。

现在我们想把它连接到微控制器上。记住，当你在Arduino ADC中测量电压(Vi)时，你会得到一个数字。

ADC值=Vi * 1023/Varef

因此，现在我们将两者结合起来(Vo=Vi ),得到：

ADC值=R/(R 10K)* Vcc * 1023/Varef。

如果你注意到，如果Vcc(逻辑电压)与ARef模拟基准电压相同，那么这两个值就会相互抵消！

ADC值=R/(R 10K)* 1023

什么电压不重要。方便！

最后，我们真正想做的是得到R(未知阻力)。所以，我们做了一些数学计算，把r移到一边：

R=10K/(1023/ADC-1)

很多人通过邮件告诉我，上面的等式是错误的，正确的计算方法是R=10K * ADC/(1023-ADC)。它们的等价性留给读者去实践吧！)

太好了，我们试试吧。如图所示连接热敏电阻：

将10K电阻的一端连接到5V，将10K 1%%电阻的另一端连接到热敏电阻的一个管脚，并将热敏电阻的另一个管脚接地。然后将模拟0引脚连接到两者的“中心”。

现在运行以下草图：

下载：Github上的Project Zip或thermistor1.ino | View。

复制代码

//热敏电阻-1 . ino Adafruit学习系统热敏电阻的简单测试程序

//https://learn.adafruit.com/thermistor/using-a-thermistor由利莫尔弗里德公司生产，阿达果工业公司

//MIT License -请保留归属，并考虑从Adafruit购买零件

//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

//将传感器连接到哪个引脚

#定义热敏电阻A0

无效设置(无效){

serial . begin(9600)；

}

无效循环(无效){

浮动读数；

reading=analogRead(热敏电阻)；

Serial.print(“模拟读数”)；

Serial.println(阅读)；

//将值转换为电阻

读数=(1023 /读数)-1；//(1023/ADC - 1)

reading=series resistor/reading；//10K/(1023/ADC - 1)

Serial.print("热敏电阻器电阻")；

Serial.println(阅读)；

延时(1000)；

}

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//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

//将传感器连接到哪个引脚

#定义热敏电阻A0

无效设置(无效){

serial . begin(9600)；

}

无效循环(无效){

浮动读数；

reading=analogRead(热敏电阻)；

Serial.print(“模拟读数”)；

Serial.println(阅读)；

//将值转换为电阻

读数=(1023 /读数)-1；//(1023/ADC - 1)

reading=series resistor/reading；//10K/(1023/ADC - 1)

Serial.print("热敏电阻器电阻")；

Serial.println(阅读)；

延时(1000)；

}

你应该得到一个对应于用万用表测量的热敏电阻电阻的响应。

如果没有获得正确的读数，请检查10K电阻是否在VCC和A0之间，热敏电阻是否在A0和地之间。检查您是否有10K热敏电阻，并且您使用的是“标准”NTC热敏电阻。在经典Arduino或Metro 328等“5V”微控制器上，5V用作VCC引脚。在Feather或Arduino Zero等3.3V微控制器上，使用3.3V作为VCC引脚。

如果在加热热敏电阻时温度读数下降，请检查是否没有两个电阻交换并检查您使用的是通告/知(注意的简写)而不是电力输送委员会(电力传输委员会)热敏电阻。

更好的读数

在进行模拟读数时，尤其是使用像阿尔杜伊诺这样的"嘈杂"板时，我们建议两种技巧来改善结果。一种是使用3.3V电压引脚作为模拟参考，另一种是连续读取一堆读数并取平均值。

第一个技巧是依靠5V电源直接来自计算机的通用串行总线在阿尔杜伊诺上做很多事情，并且几乎总是比3.3V线路（经过次级滤波器/调节器级！)高得多。它易于使用，只需将3.3V连接到AREF和用它作为VCC电压。因为我们的计算不包括VCC电压，所以您不必更改方程式。您必须设置模拟参考，但这只是一行代码

多次读取读数以求平均结果也有助于获得更好的结果，因为您可能会有噪音或波动，建议大约5

如图所示进行重新布线，仍然将10K电阻连接到较高的电压，并将热敏电阻接地。

此草图进行了这两项改进并将它们集成到演示中，您将获得更好，更精确的结果读数。

请注意，此代码指定了外部参考电压。为了正常工作，您必须如上图所示与AREF引脚建立额外的连接。

下载：项目活力或热敏电阻2.ino |在开源代码库上查看

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//热敏电阻-2 .伊诺热敏电阻的中间测试程序阿达果学习系统教程

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//连接哪个模拟引脚

#定义热敏电阻A0

//取多少样本并求平均值，越多需要的时间越长

//但是更加"平滑"

#定义数字样本5

//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

int samples[样本数]；

无效设置（无效){

连载。开始(9600)；

//将AREF连接到3.3V，并将其用作VCC，减少噪音！

模拟参考(外部);

}

无效循环（无效){

uint 8 _ t I；

浮动平均值；

//连续取普通个样本，稍有延迟

for(I=0；我《数字样本；i ) {

samples[i]=analogRead(热敏电阻);

延迟(10);

}

//平均所有样本

平均值=0;

for(I=0；我《数字样本；i ) {

平均值=样本[I]；

}

平均值/=样本数；

Serial.print("平均模拟读数");

Serial.println(平均值);

//将值转换为电阻

平均值=1023 /平均值-1;

平均值=串联电阻/平均值；

Serial.print("热敏电阻器电阻");

Serial.println(平均值);

延时(1000);

}

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//连接哪个模拟引脚

#定义热敏电阻A0

//取多少样本并求平均值，越多需要的时间越长

//但是更加"平滑"

#定义数字样本5

//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

int samples[样本数]；

无效设置（无效){

连载。开始(9600)；

//将AREF连接到3.3V，并将其用作VCC，减少噪音！

模拟参考(外部);

}

无效循环（无效){

uint 8 _ t I；

浮动平均值；

//连续取普通个样本，稍有延迟

for(I=0；我《数字样本；i ) {

samples[i]=analogRead(热敏电阻);

延迟(10);

}

//平均所有样本

平均值=0;

for(I=0；我《数字样本；i ) {

平均值=样本[I]；

}

平均值/=样本数；

Serial.print("平均模拟读数");

Serial.println(平均值);

//将值转换为电阻

平均值=1023 /平均值-1;

平均值=串联电阻/平均值；

Serial.print("热敏电阻器电阻");

Serial.println(平均值);

延时(1000);

}

转换为温度

最后，当然，我们希望获得温度读数，而不仅仅是电阻！如果只需要做一个快速比较电路（如果温度低于x，如果温度高于y，则这样做),您可以简单地使用温度/电阻表，该表将热敏电阻的电阻与温度相关联。

但是，您可能需要实际的温度值。为此，我们将使用施泰因哈特-哈特方程，该方程使我们可以很好地近似转换值。它不如热敏电阻表精确（它是一个近似值),但是在使用该热敏电阻的温度范围内还是不错的。

但是，这个方程相当复杂，需要知道很多我们没有的变量我们将使用简化的B参数方程。

对此，我们只需要知道到（室温，即25C=298.15k)B(在这种情况下为3950,是热敏电阻的系数)和Ro(在室温下的电阻，在这种情况下为10k欧姆).我们插入r(测量的电阻)并取出t(开氏温度),该温度很容易转换为C

为您计算C

下载：项目活力或热敏电阻3 .伊诺|在开源代码库上查看

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阿达果学习系统指南中关于热敏电阻的热敏电阻示例#3

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//连接哪个模拟引脚

#定义热敏电阻A0

//25摄氏度时的电阻

#定义热敏电阻额定10000

//临时。对于标称电阻（几乎总是25摄氏度)

#定义温度端子25

//取多少样本并求平均值，越多需要的时间越长

//但是更加"平滑"

#定义数字样本5

//热敏电阻的系数（通常为3000-4000)

#定义bco系数3950

//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

int samples[样本数]；

无效设置（无效){

连载。开始(9600)；

模拟参考(外部);

}

无效循环（无效){

uint 8 _ t I；

浮动平均值；

//连续取普通个样本，稍有延迟

for(I=0；我《数字样本；i ) {

samples[i]=analogRead(热敏电阻);

延迟(10);

}

//平均所有样本

平均值=0;

for(I=0；我《数字样本；i ) {

平均值=样本[I]；

}

平均值/=样本数；

Serial.print("平均模拟读数");

Serial.println(平均值);

//将值转换为电阻

平均值=1023 /平均值-1;

平均值=串联电阻/平均值；

Serial.print("热敏电阻器电阻");

Serial.println(平均值);

浮动斯坦哈特；

stein hart=平均值/热敏电阻标称值；//(滚转)

斯坦哈特=log(斯坦哈特)；//ln(R/Ro)

stein hart/=bco高效；//1/B * ln(R/Ro)

斯坦哈特=1.0/(温度标称273.15)；//(1/到)

斯坦哈特=1.0 /斯坦哈特；//反转

斯坦哈特-=273.15;//转换为C语言

Serial.print("温度");

串行打印(斯坦哈特);

连载。println("* C")；

延时(1000);

}

阿达果学习系统指南中关于热敏电阻的热敏电阻示例#3

//https://learn . ada fruit . com/热敏电阻/overview由利莫尔弗里德公司生产，阿达果工业公司

//麻省理工学院许可证-请保留归属，并考虑从阿达果购买零件

//连接哪个模拟引脚

#定义热敏电阻A0

//25摄氏度时的电阻

#定义热敏电阻额定10000

//临时。对于标称电阻（几乎总是25摄氏度)

#定义温度端子25

//取多少样本并求平均值，越多需要的时间越长

//但是更加"平滑"

#定义数字样本5

//热敏电阻的系数（通常为3000-4000)

#定义bco系数3950

//其他电阻器的值

#定义系列电阻10000

int samples[样本数]；

无效设置（无效){

连载。开始(9600)；

模拟参考(外部);

}

无效循环（无效){

uint 8 _ t I；

浮动平均值；

//连续取普通个样本，稍有延迟

for(I=0；我《数字样本；i ) {

samples[i]=analogRead(热敏电阻);

延迟(10);

}

//平均所有样本

平均值=0;

for(I=0；我《数字样本；i ) {

平均值=样本[I]；

}

average/=num samples；

Serial.print("平均模拟读数")；

Serial.println(平均值)；

//将值转换为电阻

平均值=1023 /平均值-1；

平均值=串联电阻/平均值；

Serial.print("热敏电阻器电阻")；

Serial.println(平均值)；

浮动斯坦哈特；

stein hart=average/THERMISTORNOMINAL；//(滚转)

stein hart=log(stein hart)；//ln(R/Ro)

stein hart/=bco efficient；//1/B * ln(R/Ro)

stein hart=1.0/(temperature nominal 273.15)；//(1/到)

斯坦哈特=1.0 /斯坦哈特；//反转

斯坦哈特-=273.15；//转换为C语言

Serial.print("温度")；

Serial.print(斯坦哈特)；

serial . println("* C")；

延时(1000)；

}

我们建议你读“10K系列”的准确值，应该差不多是10K，但如果你能得到一个更好的读数，以减少误差。

读数有多准确？

你可能会注意到上面的温度读数是28.16摄氏度，这是否意味着我们的精度为0.01摄氏度？热敏电阻和模拟读取电路中存在错误。

我们可以先考虑热敏电阻的阻值误差来近似期望误差。热敏电阻的精度为1%，这意味着它可以在25C时读取10，100至9，900欧姆的读数。在大约25C时，450欧姆的差异意味着1C，因此1%的误差意味着大约-0.25C(您可以通过在0C的冰浴中确定热敏电阻的电阻并将其移除来校准任何偏移)。您也可以使用0.1%热敏电阻来反弹，从而将可能的电阻误差降至-0.03c。

然后是ADC误差，因为当电阻的每一位都错误时(约25C)，可能会产生约50欧姆的电阻。这个还不错，误差比热敏电阻误差本身要小-(0.1C)，但不能“远”校准——可以用高精度ADC(12-16位代替10位)。一般我们认为热敏电阻的精度要高于热电偶或者大部分低成本的数字传感器，但是在1的Arduino上，精度不会高于-(0.1 C%热敏电阻，所以不推荐。

自热

如果在5V和地之间连接一个10K热敏电阻10K电阻器，它将以5v/(10k 10k)=0.25ma的电流流动.虽然电流不是很大，但是由于10K热敏电阻会耗散大约0.25mA * 2.5V=0.625 mW，所以会发热你的热敏电阻。

为了避免这种发热，可以尝试将电阻分压器的“顶部”连接到GPIO引脚，在想要读取时将其设置为高电平(从而创建一个分压器)，然后在低功耗模式下将其设置为低电平(0V不会流向地电流)。

CircuitPython

将热敏电阻与CircuitPython和电路板的内置模数转换器配合使用很容易。就像上一页的Arduino示例一样，您可以将热敏电阻连接到电路板的模拟输入端，并读取电阻。随着温度的变化，电阻也会发生变化，可以用Python代码转换成准确的温度值！

在开始之前，这将帮助您熟悉CircuitPython中的模拟输入。

接下来，按照上一页所示，将热敏电阻连接到电路板。您需要在模拟输入端与3.3V之间连接一个固定电阻(通常为10千欧)，然后将热敏电阻的一个引脚连接到同一模拟输入端，另一个引脚连接到电路板的地。在本例中，我们将使用基于羽毛M0的模拟输入A1。

烧结源

接下来，连接到开发板的串行REPL，这样就在CircuitPython的提示下了。

您可以通过运行以下命令导入必要的板和analogio模块：

下载：文件

复制代码

进口委员会

进口模拟进口委员会

进口类比

现在，使用连接到热敏电阻的引脚创建一个模拟输入：

下载：文件

复制代码

热敏电阻=模拟。类比(板。A1)热敏电阻=模拟。类比(板。A1)

此时，您可以从热敏电阻读取原始ADC值：

下载：文件

复制代码

热敏电阻值热敏电阻值

原值不是很有意思。对我们来说，我们真的想把它转换成电阻和温度值。但是需要注意的是，原始值总是在0到65535之间，而在Arduino中，原始值总是在0到1023之间。随着热敏电阻阻值的变化(基于温度变化)，原始值也会发生变化。

使用与上一页相同的公式，您可以计算热敏电阻的电阻：

下载：文件

复制代码

r=10000/(65535/热敏电阻值- 1)

print('热敏电阻阻值：{}欧姆'format(R))R=10000/(65535/热敏电阻值- 1)

print('热敏电阻阻值：{}欧姆'格式(R))

请记住，如果您使用其他尺寸的电阻器，您可能需要更改上面的公式，它有10000个值！

转换成温度

将热敏电阻的电阻转换成温度，就像你在Arduino上一页看到的那样。在Python代码中，可以使用一个特殊的等式和一些关于热敏电阻的已知参数来执行这种转换。

首先，请确保您知道热敏电阻的这些值(如果有的话，请参考其数据表):

标称温度下的Ro电阻。通常是10000欧姆。

高于标称电阻值时的温度(摄氏度)。通常是25.0摄氏度。

热敏电阻的-系数值。通常，该值在3000-4000的范围内，例如3950。

我们现在可以求解方程中提到的简化的B系数施泰因哈特-哈特方程。上一页。您可以定义以下函数来执行此数学运算：

下载：文件

复制代码

def steinhart_temperature_C(r，Ro=10000.0，To=25.0，beta=3950.0):

导入数学

stein hart=math . log(R/Ro)/beta # log(R/Ro)/beta

stein hart=1.0/(To 273.15)# log(R/Ro)/beta 1/To

stein hart=(1.0/stein hart)-273.15 #反转，转换为C

return stein hart def stein hart _ temperature _ C(r，Ro=10000.0，To=25.0，beta=3950.0):

导入数学

stein hart=math . log(R/Ro)/beta # log(R/Ro)/beta

stein hart=1.0/(To 273.15)# log(R/Ro)/beta 1/To

stein hart=(1.0/stein hart)-273.15 #反转，转换为C

返回斯坦哈特

现在调用这个函数，把它传给你的热敏电阻给你。您还可以传入显式Ro、To和beta参数，或者使用默认值(10k、25.0C、3950):

下载：文件

复制代码

r=10000/(65535/热敏电阻值- 1)

stein hart _ temperature _ C(R)R=10000/(65535/热敏电阻. value - 1)

斯坦哈特温度摄氏度

或者，如果您想要传递显式的Ro、To、beta参数：

下载：文件

复制代码

steinhart_temperature_C(R，Ro=10000.0，To=25.0，beta=3950)stein hart _ temperature _ C(R，Ro=10000.0，To=25.0，beta=3950)

现在你用热敏电阻的温度作为摄氏温度！

热敏电阻模块

如果您只想读取热敏电阻的值，实际上可以使用一个方便的CircuitPython模块来自动执行上述所有计算。要在Adafruit CircuitPython板上使用热敏电阻模块传感器，需要在板上安装Adafruit _ Circuit Python _热敏电阻模块。

接下来，您需要安装必要的库来使用硬件——仔细按照以下步骤从Adafruit的CircuitPython库包中找到并安装这些库。例如，在Circuit Playground Express指南中有一个很棒的页面，解释了如何为快速和非演示板安装库包。

请记住，非演示板，如M0饰品、杰玛M0和费瑟/麦德龙M0基础版，您需要从软件包中手动安装必要的库：

adafruit _热敏电阻. mpy

继续之前，请确保adafruit _热敏电阻. mpy模块已复制到开发板的lib文件夹或根文件系统中。

Div用法

演示热敏电阻模块的使用。您可以连接到电路板的串行REPL，并运行Python代码来读取温度和湿度。

首先连接到串行REPL的董事会，你是。

提示。

接下来，导入panel和adafruit _热敏电阻模块，这是初始化和访问传感器所必需的模块：

下载：文件

复制代码

进口委员会

进口adafruit _热敏电阻进口板

进口水果_热敏电阻

现在从模块中创建一个热敏电阻类的实例。就像你自己做数学一样，你需要知道热敏电阻的Ro，To，Beta参数。例如，使用与之前相同的热敏电阻设置：

下载：文件

复制代码

热敏电阻=adafruit _热敏电阻。热敏电阻(板。A1，10000.0，10000.0，25.0，3950.0，high_side=False)热敏电阻=adafruit _热敏电阻。热敏电阻(板。A1，10000.0，10000.0，25.0，3950.0，high_side=False)

让我们分解发送到热敏电阻初始化程序的所有参数：

模拟输入-第一个参数是连接到热敏电阻的模拟输入的名称(在本例中为引脚A1)。

串联电阻-第二个参数是连接到热敏电阻的串联电阻的值。如果您遵循本指南，您需要10，000欧姆的值。

标称电阻(Ro)-第三个参数是热敏电阻在标称温度下的电阻值。对于本指南中的热敏电阻，请使用10，000欧姆的相同值。

标称温度(To)-第四个参数是热敏电阻在以下温度下的温度值(单位为摄氏度)。标称电阻值。对于本指南中的热敏电阻，请使用相同的值25.0度。

系数——第五个参数是热敏电阻的系数，在本例中为3950。

High_side布尔值-第六个参数是可选的，表示热敏电阻是连接到电阻分压器的高端还是低端。在本指南中，我们实际上已经对热敏电阻的下部进行了布线，或者将其从ADC输入端引至地。然而，对于其它电路板和应用，您可以从高端或从最高3.3V或5V的ADC输入端反向连接热敏电阻.high_side参数的默认值为true，但是对于本指南中的布线，我们需要通过将high_side设置为false来告诉我们正在使用低端布线。

创建热敏电阻实例后，您可以读取温度属性以获得以摄氏度为单位的温度值：

下载：文件

复制代码

热敏电阻。温度热敏电阻。温度

这就是使用热敏电阻模块读取热敏电阻温度所需的全部内容！在内部，这个模块将为你完成所有必要的施泰因哈特-哈特方程数学。你可以得到温度结果，并在你自己的程序中使用它来增加温度感应！