圖1顯示了熱敏電阻的溫度曲線。可以看出，電阻/溫度曲線是非線性的。盡管此處的熱敏電阻數(shù)據(jù)以10℃為增量，但某些熱敏電阻的增量可以為5℃甚至1℃。如果您想知道兩點(diǎn)之間某個(gè)溫度下的電阻值，可以使用此曲線進(jìn)行估算，也可以直接計(jì)算電阻值。計(jì)算公式如下：電阻值計(jì)算公式
這里的T表示開爾文的絕對(duì)溫度，A、B、C和D是常熟，根據(jù)熱敏電阻的特性而變化，這些參數(shù)中熱敏電阻的制造商提供。熱敏電阻通常具有一個(gè)誤差范圍，該誤差范圍用于指定樣本之間的一致性，誤差值通常在1％到10％之間，具有取決于所使用的材料，一些熱敏電阻被設(shè)計(jì)為在無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的應(yīng)用中可以互換。例如，儀器用戶或現(xiàn)場(chǎng)工程師只能更換熱阻電阻，而不能進(jìn)行校準(zhǔn)。這種熱敏電阻比普通熱敏電阻高得多，而且價(jià)格昂貴的多。
圖2是使用熱敏電阻測(cè)量溫度的典型電路。電阻R1將熱敏電阻的電壓上拉至參考電壓，該電壓通常與ADC的參考電壓一致，因此，如果ADC的參考電壓為5V，則Vref也將為5V。熱敏電阻和電阻器串聯(lián)連接以產(chǎn)生分壓，并且電阻變化導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處的電壓也變化。電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。

熱敏電阻測(cè)量溫度典型電路
自熱問(wèn)題
由于熱敏電阻是電阻器，因此電流流過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的熱量。因此，電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保上拉電阻足夠大，以防止熱敏電阻自發(fā)熱，否則系統(tǒng)將測(cè)量由熱敏電阻產(chǎn)生的熱量而不是環(huán)境溫度。
熱敏電阻消耗的能量對(duì)溫度的影響用耗散常數(shù)表示，該耗散常數(shù)是將熱敏電阻溫度提高到比環(huán)境溫度高1°C所需的毫瓦數(shù)。耗散常數(shù)因熱敏電阻封裝，引腳規(guī)格，封裝材料和其他因素而異。
系統(tǒng)允許的自發(fā)熱和限流電阻的數(shù)量取決于測(cè)量精度。測(cè)量精度為±5°C的測(cè)量系統(tǒng)大于測(cè)量系統(tǒng)可以承受的熱敏電阻的自發(fā)熱，精度為±1°C。應(yīng)該注意的是，必須計(jì)算上拉電阻的電阻，以限制整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)的自熱功耗。當(dāng)給出電阻值時(shí)，由于熱敏電阻的電阻值的變化，耗散功率在不同溫度下也會(huì)變化。有時(shí)有必要校準(zhǔn)熱敏電阻的輸入以獲得適當(dāng)?shù)臏囟确直媛省D3是將10至40°C的溫度范圍擴(kuò)展至ADC整個(gè)0至5 V輸入范圍的電路。
運(yùn)算放大器的輸出公式如下：
一旦熱敏電阻的輸入被校準(zhǔn)，實(shí)際的溫度電阻就可以用圖形表示。由于熱敏電阻是非線性的，因此需要以圖形方式表示。系統(tǒng)需要知道每個(gè)溫度下ADC的值。表格的精度取決于特定的應(yīng)用，以1°C或5°C的特定增量確定。
累積誤差
使用熱敏電阻測(cè)量溫度時(shí)，請(qǐng)選擇傳感器和輸入電路中的其他組件以符合所需的精度。在某些情況下，需要使用精度為1％的電阻，有些可能需要使用精度為0.1％的電阻。在任何情況下，都可以使用表格來(lái)計(jì)算所有組件（包括電阻器，參考電壓和熱敏電阻本身）的累積誤差對(duì)測(cè)量精度的影響。如果要高精度而又想減少開支，則需要在系統(tǒng)構(gòu)建后進(jìn)行校準(zhǔn)。由于必須在現(xiàn)場(chǎng)更換電路板和熱敏電阻，因此通常不建議這樣做。如果無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)更換設(shè)備或工程師采用其他方法來(lái)監(jiān)控溫度，則該軟件也可以用于創(chuàng)建溫度相關(guān)的ADC變化表。在這種情況下，實(shí)際溫度值需要使用其他工具進(jìn)行測(cè)量，并且軟件可以創(chuàng)建相應(yīng)的表。對(duì)于必須現(xiàn)場(chǎng)更換熱敏電阻的系統(tǒng)，可以在工廠對(duì)要更換的組件（傳感器或整個(gè)模擬前端）進(jìn)行校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)結(jié)果保存在磁盤或其他存儲(chǔ)介質(zhì)上。當(dāng)然，在更換組件之后，軟件必須能夠知道已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的使用。
累積誤差對(duì)測(cè)量精度的影響
通常，熱敏電阻是一種低成本的溫度測(cè)量方法，并且易于使用。下面我們介紹電阻溫度檢測(cè)器和熱電偶溫度傳感器。

累積誤差
使用熱敏電阻測(cè)量溫度時(shí)，請(qǐng)選擇傳感器和輸入電路中的其他組件以符合所需的精度。在某些情況下，需要使用精度為1％的電阻，有些可能需要使用精度為0.1％的電阻。在任何情況下，都可以使用表格來(lái)計(jì)算所有組件（包括電阻器，參考電壓和熱敏電阻本身）的累積誤差對(duì)測(cè)量精度的影響。
如果要高精度而又想減少開支，則需要在系統(tǒng)構(gòu)建后進(jìn)行校準(zhǔn)。由于必須在現(xiàn)場(chǎng)更換電路板和熱敏電阻，因此通常不建議這樣做。如果無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)更換設(shè)備或工程師采用其他方法來(lái)監(jiān)控溫度，則該軟件也可以用于創(chuàng)建溫度相關(guān)的ADC變化表。在這種情況下，實(shí)際溫度值需要使用其他工具進(jìn)行測(cè)量，并且軟件可以創(chuàng)建相應(yīng)的表。對(duì)于必須現(xiàn)場(chǎng)更換熱敏電阻的系統(tǒng)，可以在工廠對(duì)要更換的組件（傳感器或整個(gè)模擬前端）進(jìn)行校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)結(jié)果保存在磁盤或其他存儲(chǔ)介質(zhì)上。當(dāng)然，在更換組件之后，軟件必須能夠知道已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的使用。
累積誤差對(duì)測(cè)量精度的影響
通常，熱敏電阻是一種低成本的溫度測(cè)量方法，并且易于使用。下面我們介紹電阻溫度檢測(cè)器和熱電偶溫度傳感器。
熱電偶
熱電偶由兩種不同的金屬組成，加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生很小的電壓。電壓的大小取決于構(gòu)成熱電偶的兩種金屬材料。鐵-常數(shù)（J型），銅-常數(shù)（T型）和鉻鋁（K型）熱電偶是最常用的三種。熱電偶產(chǎn)生很小的電壓，通常只有幾毫伏。當(dāng)溫度變化1°C時(shí)，K型熱電偶溫度的電壓變化僅約為40μV，因此測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)能夠測(cè)量4μV的電壓變化達(dá)到0.1°C的測(cè)量精度。由于兩種不同類型的金屬結(jié)合在一起會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，因此熱電偶與測(cè)量系統(tǒng)的連接也會(huì)產(chǎn)生電壓。通常將連接點(diǎn)放在絕緣塊上以減小這種影響，以使兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處于同一溫度，從而減小誤差。有時(shí)還測(cè)量絕緣塊的溫度以補(bǔ)償溫度的影響。
熱電偶測(cè)量補(bǔ)償溫度
測(cè)量熱電偶電壓所需的增益通常為100到300，并且熱電偶吸收的噪聲會(huì)放大相同的系數(shù)。測(cè)量放大器通常用于放大信號(hào)，因?yàn)樗梢韵裏犭娕季€的共模噪聲。市場(chǎng)上有熱電偶信號(hào)調(diào)理器，例如ADI公司的AD594 / 595，可簡(jiǎn)化硬件接口。
固態(tài)熱傳感器
最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體溫度傳感器是PN結(jié)，例如二極管或晶體管基極-發(fā)射極之間的PN結(jié)。如果恒定電流流過(guò)正向偏置的硅PN結(jié)，則溫度每變化1°C，正向壓降就會(huì)降低1.8 mV。許多IC使用半導(dǎo)體的這種特性來(lái)測(cè)量溫度，包括Maxim的MAX1617，該國(guó)的LM335和LM74。半導(dǎo)體傳感器具有多種接口，從電壓輸出到串行SPI /微線接口。
溫度傳感器系統(tǒng)的類型很多，通過(guò)正確選擇軟件和硬件，您可以找到適合您的應(yīng)用的傳感器。