在2025年，隨著物聯網和智能設備的快速發展，熱敏電阻行業迎來了新的發展機遇。熱敏電阻作為一種重要的傳感器元件，因其價格低廉、響應速度快、靈敏度高而被廣泛應用於多個領域。特別是在教育領域，如何通過實驗教學讓學生更好地理解和應用熱敏電阻，成為課程設計的重要方向。本文介紹了一種基於NTC(Negative Temperature Coefficient)熱敏電阻的傳感器實驗平台及其實驗方案，通過一系列由淺入深的實驗，幫助學生掌握NTC熱敏電阻的特性及其應用。
《2025-2030年中國熱敏電阻行業重點企業發展分析及投資前景可行性評估報告》針對傳感器課程中熱敏電阻的實驗教學，設計了一種NTC熱敏電阻實驗平台。該平台以STC89C52單片機作為主控晶片，通過引線將NTC熱敏電阻引出，便於測量溫度。實驗中使用的NTC熱敏電阻型號為NTC-MF52AT，其標稱阻值為10kΩ，參考溫度為25℃，可測量溫度範圍為-55~125℃。為了提高溫度測量精度，實驗平台選用了18位ADC晶片MCP3401，並採用LED數碼管顯示溫度數據。實驗平台設計了GPIO連接方式和ADC連接方式兩種方法來驗證熱敏電阻的特性。GPIO連接方式只能簡單讀取熱敏電阻兩端的電平，而ADC連接方式能夠讀取熱敏電阻的電壓，從而計算出溫度值，並將數據顯示在LED數碼管上，進而製作出數字溫度計。
熱敏電阻行業情況分析提到利用NTC熱敏電阻的阻值隨環境溫度升高而迅速下降的特性，通過測量NTC熱敏電阻兩端電壓並計算出電阻值來確定溫度，從而達到溫度檢測和控制的目的。基於NTC熱敏電阻實驗平台，設計了由淺入深、循序漸進的實驗方案，包括基礎實驗、探索實驗和項目式實驗。
(一)熱敏電阻特性基礎實驗
實驗內容包括採用GPIO連接方式驗證NTC熱敏電阻特性。將NTC熱敏電阻置於可程式恆溫恆濕試驗機的恆溫室中，從0℃開始逐漸提高溫度。通過Keil編程，每隔5℃讀取一次I/O口P1.2的電平狀態，採樣12個數據點，並將P1.2電平狀態通過串口助手上位機顯示。實驗結果顯示，隨著溫度的升高，NTC熱敏電阻兩端的電壓降低，說明NTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低。
(二)熱敏電阻R-T特性曲線探索實驗
實驗內容包括通過ADC連接方式獲取熱敏電阻的電壓和溫度值數據，並使用MATLAB繪製NTC熱敏電阻R-T特性曲線。實驗中，每隔5℃讀取一次NTC熱敏電阻的阻值，採樣12個數據點，並將阻值和溫度通過串口助手上位機顯示。根據實驗數據，使用MATLAB繪製NTC熱敏電阻R-T特性曲線，結果顯示NTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而呈指數減小，與理論一致。
(三)熱敏電阻數字溫度計項目式實驗
實驗內容包括利用NTC熱敏電阻製作數字溫度計。將NTC熱敏電阻和高精度溫濕度儀的Pt100鉑熱電阻置於恆溫室中，通過Keil編程，利用ADC模塊獲取NTC熱敏電阻的兩端電壓，計算出阻值及恆溫室的溫度，並將溫度實時顯示在實驗平台上的共陰極LED數碼管上。實驗結果表明，NTC熱敏電阻測量的溫度與高精度溫濕度儀測量的溫度一致，驗證了溫度測量的準確性。
通過設計NTC熱敏電阻實驗平台及實驗方案，學生能夠在實驗過程中更深入地理解並掌握NTC熱敏電阻相關知識，將理論與實踐相結合，做到學以致用。實驗環節由淺入深、循序漸進，不僅提高了學生對傳感器學習的興趣，還培養了學生的創新思維能力和工程實踐能力。此外，該實驗平台還可以用於進行NTC熱敏電阻R-T曲線擬合方法實驗、NTC熱敏電阻線性化實驗和反演NTC熱敏電阻的電阻值不同時的B常數曲線實驗等研究型實驗，進一步提高學生的獨立科研能力。
四、總結
本文圍繞傳感器中NTC熱敏電阻實驗教學，設計了NTC熱敏電阻實驗平台和配套實驗環節。通過基礎實驗、探索實驗、項目式實驗三個環節，使學生在實驗過程中將傳感器理論知識學以致用，激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力和動手能力。這種實驗教學方法不僅有助於學生深入理解和掌握NTC熱敏電阻的特性及其應用，還為學生日後的學習和研究打下了堅實的基礎。隨著物聯網和智能設備的不斷發展，熱敏電阻在各個領域的應用將更加廣泛，而這種實驗教學方法也將為培養更多適應未來發展的高素質工程技術人才提供有力支持。
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