一、NTC測(cè)溫原理

NTC熱敏電阻測(cè)溫，本質(zhì)是將溫度變化轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電阻變化，再通過(guò)電路和算法轉(zhuǎn)換為溫度讀數(shù)。

1. NTC的核心特性 - 負(fù)溫度系數(shù)

 NTC由對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體金屬氧化物材料制成。其內(nèi)部的導(dǎo)電機(jī)制是“躍遷”導(dǎo)電。當(dāng)溫度升高時(shí)，材料中被束縛的電子獲得更多能量，更容易掙脫束縛成為自由電子參與導(dǎo)電，同時(shí)材料本身也會(huì)產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì)。這導(dǎo)致材料的導(dǎo)電能力急劇增強(qiáng)，電阻值（Rt）呈指數(shù)規(guī)律顯著下降。這種電阻隨溫度升高而減小的特性稱為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）。

2. 電路實(shí)現(xiàn) - 分壓測(cè)量

為了測(cè)量NTC的電阻變化，最常用的方法是將其與一個(gè)精度和溫漂都很好的固定參考電阻（Rs）串聯(lián)，接入穩(wěn)定的直流電壓源（Vcc），形成一個(gè)分壓器。NTC電阻（Rt）上的分壓（Vout）即為測(cè)量點(diǎn)電壓：Vout = Vcc * (Rt / (Rs + Rt))。

3. 信號(hào)采集 - ADC轉(zhuǎn)換

使用微控制器（MCU）或其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 通道，采集NTC兩端的電壓Vout。這個(gè)模擬電壓值被ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（ADC Code）。

4. 數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換 - 溫度計(jì)算

得到ADC值后，結(jié)合已知的Vcc、Rs和ADC的參考電壓/分辨率，可以計(jì)算出當(dāng)前的Rt值。最關(guān)鍵的一步是將Rt值轉(zhuǎn)換為溫度值。 由于NTC的Rt-T關(guān)系是高度非線性的，不能簡(jiǎn)單地用線性公式。通常采用精度較高的Steinhart-Hart方程：1/T = A + B * ln(Rt) + C * (ln(Rt))^3其中，T是絕對(duì)溫度（單位：開爾文K），A, B, C 是NTC元件特定的常數(shù)（可從廠家數(shù)據(jù)手冊(cè)獲?。??；蛘呤褂镁壬缘偷?jì)算更簡(jiǎn)單的B值方程（β值方程）：1/T = 1/T0 + (1/B) * ln(Rt/R0)其中，T0是參考溫度（通常為25°C=298.15K），R0是NTC在T0溫度下的標(biāo)稱電阻值，B是材料常數(shù)（B值）。MCU通過(guò)程序執(zhí)行這些數(shù)學(xué)計(jì)算，最終得到精確的溫度值（通常轉(zhuǎn)換為攝氏度℃）。

二、NTC溫度采集實(shí)現(xiàn)

1、理論計(jì)算

我選用了一個(gè)B值是3950,25℃下阻值為10KΩ，精度為1%的NTC電阻，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度采集。首先是電路設(shè)計(jì)，使用3.3V供電，考慮到我的主要應(yīng)用場(chǎng)景就是測(cè)室溫，所以分壓電阻選擇10K，目的是為了讓常溫下的ADC阻值剛好落在整個(gè)測(cè)溫范圍的中間。C16用來(lái)濾除電源上過(guò)來(lái)的干擾。如下圖所示：

下圖是該NTC電阻所匹配的溫度阻值對(duì)照表，一般NTC廠家均可提供。

下圖是根據(jù)溫度阻值表中各個(gè)溫度值對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)阻值、串聯(lián)電阻的阻值、ADC滿量程的數(shù)字值，計(jì)算出來(lái)對(duì)應(yīng)溫度值的ADC數(shù)值。

2、代碼實(shí)現(xiàn)

然后使用查表及二分法實(shí)現(xiàn)溫度采集后的計(jì)算，以下代碼經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證。

/********************************************************************
* name:        : TspBinaryTableSearch( uint16_t adc_val )
* description  : Calculation of NTC temperature by binary table lookup method (二分法)
* Input   : adc_val  current adc value 
* Output   : uint16_t  tempdat
* Return   : None
********************************************************************/
static uint16_t TspBinaryTableSearch( uint16_t adc_val )
{
  uint16_t start = 0U, end = 0U, mid = 0U,tempdat = 0U;
  /* Get the arry length */
  end = ( sizeof( NTC_adc_table )/ sizeof( NTC_adc_table[0] ) ) - 1U;
  /* Data anomaly judgment */
  if( adc_val <= TSP_SHORT_CIRCUIT_THRESHOLD )
  {  
    return 1U;
  }
  else if( adc_val >= TSP_OPEN_CIRCUIT_THRESHOLD )
  {  
    return 2U;
  }  
  else if( adc_val > NTC_adc_table[0] )
  {
    return 3U;
  }  
  else if( adc_val < NTC_adc_table[end - 1U] )
  {
    return 4U;
  }
  while ( start <= end )
  {
    /* Get the mid value */
    mid = (start + end) >> 1; 
    /* Just find */
    if( adc_val ==  NTC_adc_table[mid] )
    {
      break;
    }
    /* Right in between two temperature points */
    if( ( adc_val < NTC_adc_table[mid] ) && ( adc_val > NTC_adc_table[mid+1U] ) )
    {
      break;
    }
    /* The current AD value less than the middle of the array indicates 
    /* the second half of the number to look for 
    */
    if( adc_val < NTC_adc_table[mid] )
    {
      start = mid + 1U; 
    }
    /* The current AD value greater than the middle of the array indicates 
     * that the number to be found is in the first half 
    */
    else if( adc_val > NTC_adc_table[mid] )
    {
      end = mid - 1U;  
    }
  }
  tempdat = ( NTC_Temperature_table[mid] + (float)( NTC_adc_table[mid] - adc_val ) / (float)( NTC_adc_table[mid] - NTC_adc_table[mid+1] ) + 0.5)*10;

  return  tempdat;
}

以上就是今天的內(nèi)容，書不盡言，難免有疏漏之處，還請(qǐng)多加斟酌，這里做個(gè)記錄。