热敏电阻控温电路

热敏电阻的类型与温度特性

热敏电阻按电阻-温度特性分为三类：负温度系数（NTC）热敏电阻、正温度系数（PTC）热敏电阻和临界温度系数热敏电阻（CTR）。NTC热敏电阻的阻值随温度升高而减小，且具有明显的非线性；PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，在超过某一温度后阻值快速上升；CTR热敏电阻在某个温度范围内阻值急剧下降，常用作温度开关。

NTC热敏电阻的阻值与温度关系可表示为

式中，$R_t$ 为绝对温度 $t$（单位：K）时的电阻值（单位：Ω）；$R_0$ 为绝对温度 $t_0$ 时的电阻值（单位：Ω）；$t_0=273.15\mathrm{K}$，即 $0{}^{\circ }\mathrm{C}$；$B$ 为热敏电阻的材料常数（单位：K），由材料、工艺及结构决定，一般在 $1500\sim 6000\mathrm{K}$ 之间。温度越高，NTC热敏电阻的阻值越小。

热敏电阻的测温范围一般为 $-50\sim 350{}^{\circ }\mathrm{C}$，其中NTC热敏电阻特别适用于 $-100\sim 300{}^{\circ }\mathrm{C}$ 之间的测温。热敏电阻常温下阻值通常达数千欧以上，连接导线电阻（最多不过 $10\mathrm{\Omega }$）在常温高阻区对测温影响很小。能否忽略引线电阻需按全温区最低阻值及误差预算判断：当温度升高使NTC阻值显著下降时，引线电阻的相对影响增大，不可仅由常温高阻泛推为全温区均可忽略，必要时应采用三线制或四线制接法。但热敏电阻阻值随温度变化显著，很小电流即可产生明显电压变化，而电流对热敏电阻自身有加热作用，因此必须限制电流以防止自热误差。

温度控制电路的结构与反馈动作

简易温度控制器电路由NTC热敏电阻 $R_t$、三极管VT1（9014，NPN型）、三极管VT2（9012，PNP型）和继电器J组成。电路采用小电流设计，以减小热敏电阻的自热误差。

电路的工作过程为：当温度 $T$ 下降时，NTC热敏电阻的阻值 $R_t$ 上升，导致VT1基极电压升高，VT1导通；VT1导通后驱动VT2导通；VT2导通使继电器J线圈通电，继电器触点吸合，接通加热器开始加热，同时LED指示灯亮起。加热使温度回升，NTC热敏电阻阻值随之减小，VT1基极电压降低，最终使VT1、VT2截止，继电器释放，加热停止。该闭环系统通过监测温度变化自动调节加热状态，实现温度控制。

符号、单位与适用条件

• $R_t$：NTC热敏电阻在温度 $t$ 时的电阻值，单位Ω。
• $R_0$：NTC热敏电阻在温度 $t_0$ 时的电阻值，单位Ω。
• $t$：热敏电阻所处绝对温度，单位K。
• $t_0$：参考绝对温度，$t_0=273.15\mathrm{K}$。
• $B$：材料常数，单位K，范围 $1500\sim 6000\mathrm{K}$。
• VT1：NPN型三极管9014，用作第一级开关。
• VT2：PNP型三极管9012，用作第二级开关，驱动继电器。
• J：继电器，其触点控制加热器通断。

该控温电路适用于对温度测量精度要求不高但要求快速、灵敏的场合，如液体、气体、固体、高空气象、深井等测温环境。使用时应注意限制流过NTC热敏电阻的电流，避免自热误差。