“熱敏電阻”一詞源于對“熱度敏感的電阻”這一描述的概括。熱敏電阻包括兩種基本的類型,分別為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻。負溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測量。要確定熱敏電阻周圍的溫度,您可以借助 Steinhart-Hart 公式:T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3)) 來實現(xiàn)。其中,T 為開氏溫度;RT 為熱敏電阻在溫度 T 時的阻值;而 A0、A1 和 A3 則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠商提供的常數(shù)。
熱敏電阻的阻值會隨著溫度的改變而改變,而這種改變是非線性的,Steinhart-Hart 公式表明了這一點。在進行溫度測量時,需要驅(qū)動一個通過熱敏電阻的參考電流,以創(chuàng)建一個等效電壓,該等效電壓具有非線性的響應。
您可以使用配備在微控制器上的參照表,嘗試對熱敏電阻的非線性響應進行補償。即使您可以在微控制器固件上運行此類算法,但您還是需要一個高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時進行數(shù)據(jù)捕獲。
另一種方法是,您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術和一個較低精度的 ADC.其中一種技術是將一個電阻 RSER 與熱敏電阻 RTHERM 以及參考電壓或電源進行串聯(lián)。將 PGA(可編程增益放大器)設置為 1V/V,但在這樣的電路中,一個 10 位精度的 ADC 只能感應很有限的溫度范圍(大約 ±25°C)
請注意,在 中對高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益,就可以將 PGA 的輸出信號控制在一定范圍內(nèi),在此范圍內(nèi) ADC 能夠提供可靠地轉(zhuǎn)換,從而對熱敏電阻的溫度進行識別。
微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值,并將其傳送到 PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會校驗 PGA 增益設置,并將 ADC 數(shù)字值與顯示的電壓節(jié)點的值進行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點的值,則微控制器會將 PGA 增益設置到下一個較高或較低的增益設定值上。如果有必要,微控制器會再次獲取一個新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會被傳送到一個微控制器分段線性內(nèi)插程序。
從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時候會被看作是一項“不可能實現(xiàn)的任務”。您可以將一個串聯(lián)電阻、一個微控制器、一個 10 位 ADC 以及一個 PGA 合理的配合使用,以解決非線性熱敏電阻在超過 ±25°C 溫度以后所帶來的測量難題。
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