NTC热敏电阻是负的温度系数,在温度低时其电阻值较高;随着温度的升高电阻值降低。NTC热敏电阻器价格低廉,可广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。在一个空调总成测试的项目中,曾用到一款特性如图1所示的NTC热敏电阻,

图1、NTC电阻特性值
现把其采样方法及编程示例整理出来,以供大家学习交流。
一、NTC热敏电阻值采样
由于NTC热敏电阻器在室温下的变化范围10O~1000000欧姆,S7-1200 PLC的SM 1231 RTD模拟量模块所支持的传感器类型中并不包含NTC型电阻,而市面上也基本上没有见到转换为标准信号的变送器。所以只能自己搭建电路采样,电路简图如下:

图2 NTC电阻采样电路图
R:可用10K的可调电阻,V端的电压输出范围为0-5V。这样可通过S7-1200 PLC的SM 1231 AI模拟通道采样后,计算得出当前温度下NTC电阻的阻值。
二、温度值的转换
通常的方法是采用查表的方法获取温度值,通过这种方法程序的编写比较烦琐,误差也比较大;还有一种方法就是通过公式计算得到R-T表。虽然NTC热敏电阻温度和阻值不是呈线性的关系,但通过下面的公式仍能计算出温度和阻值的对应关系:
计算公式:RT = RN expB(1/T – 1/TN)
RT : 在温度 T ( K )时的 NTC 热敏电阻阻值。
RN : 在额定温度 TN ( K )时的 NTC 热敏电阻阻值。
T : 规定温度( K )。
B : NTC 热敏电阻的材料常数,又叫热敏指数。
exp: 以自然数 e 为底的指数。
这里T和TN指的是K度即开尔文温度,K度=273.15(绝对温度)+摄氏度。
S7-1200 PLC编程时,数学函数中的LN自然对数指令就可用来编写此数学运算程序。程序中编写的FB功能块,指令代码如图3所示:

图3 NTC电阻温度转换程序段截图
根据电阻温度特性表,选择-5℃、5℃、10℃、15℃、20℃时对应的阻值进行检验,程序运行及结果如图4、5所示

图4、OB1中调用FB块运行截图

图5、监控表中显示的计算数值截图
所计算的结果值与验证的温度值基本对应,但略有偏差。因为材料常数B 本身也是温度 T 的函数,该关系式是经验公式,只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范围内才具有一定的精确度。