許多設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路的人都擔(dān)心使用熱敏電阻因?yàn)樗鼈兙哂蟹蔷€性電阻與溫度曲線。 有三種基本方法使用NTC熱敏電阻和微處理器測(cè)量溫度。 涉及兩種方法軟件線性化和最小電路(通常是單個(gè)電阻分壓器進(jìn)入ADC)。
第三種方法涉及硬件線性化和最小軟件。1.使用Steinhart方程的軟件線性化NTC熱敏電阻電阻vs.溫度特性跟蹤以下等式:
I/ T = a + b(ln R)+ c(ln R)3在T為°K(°K = 273.15 +°C),a,b,c是單個(gè)熱敏電阻R-T特有的常數(shù)曲線和25°C時(shí)的電阻。最常見的熱敏電阻的a,b,c常數(shù)
P1H103T |
P1H503T |
P1H104T |
a = 1.125190920 x 10-3 |
7.602330993 x 10-4 |
6.053377486 x 10-4 |
b = 2.347363293 x 10-4 |
2.313331379 x 10-4 |
2.298626288 x 10-4 |
c = 8.551343472 x 10-8 |
7.172007260 x 10-8 |
6.706142562 x 10-8 |
|
|
用戶可能想要嘗試將這些常量四舍五入到更少的數(shù)字。 如上所述
如上所述,對(duì)于0-100°C,精度約小于0.05°C。
2.使用查找表進(jìn)行軟件線性化。 而不是計(jì)算溫度,查找表格可用于最小化計(jì)算周期時(shí)間。 這在組裝中編程非常簡單語言,它是與我們的客戶最流行的方法,而且對(duì)a的要求要低得多微處理器比計(jì)算Steinhart-Hart方程。
使用基本電橋電路的硬件線性化(見圖1)。
圖1:基本橋接電路。
RT是Therm-O-Disc P1H103T,在25°C時(shí)具有10K歐姆±2%的電阻,可互換性為1°C。 P1H103T具有以下R-T表:
ºC |
電阻歐姆 |
0 |
32,654 |
10 |
19,903 |
20 |
12,493 |
30 |
8,056 |
40 |
5,327 |
50 |
3.603 |
70 |
1,752 |
100 |
680 |
進(jìn)入電橋的電壓應(yīng)在2伏的范圍內(nèi),以保持熱敏電阻的任何自熱至少。橋電路中的R2和R4應(yīng)該具有相等的值,并且在其中點(diǎn)處等于RT預(yù)期溫度范圍。 對(duì)于0°至50°C范圍(32°至122°F),選擇10K歐姆電阻。
讀取0°至100°C(32°至212°F)的電路,R2和R4應(yīng)使用3.6K歐姆電阻。 應(yīng)將微調(diào)器R3設(shè)置為0°C時(shí)產(chǎn)生0伏輸出。 在這兩種情況下,這將是大約33K歐姆。 這可以用冰水和溫度計(jì)校準(zhǔn)。 應(yīng)該注意的是水不會(huì)使熱敏電阻短路
模數(shù)轉(zhuǎn)換
將該電路與微處理器連接需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 帶有的ADC可調(diào)電壓基準(zhǔn)和差分模擬電壓輸入是首選。 支撐電路將隨所用的微處理器而變化。
如果這種類型的ADC不可用,則為電壓如圖所示,橋的輸出可以饋入741型運(yùn)算放大器(見圖2)。
圖2、模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換。
編程提示
人們可能會(huì)注意到0°C到50°C的電路比0°C到100°C的電路更加線性。同樣地,a0°C至50°C電路的15°C短段更加線性。大多數(shù)應(yīng)用程序需要讀取溫度介于10°C和30°C(50°F到86°F)之間或類似的間隔。在那些條件,讀數(shù)非常線性。
廣泛的程序需要關(guān)鍵讀數(shù)應(yīng)分為四個(gè)或五個(gè)不同公式的范圍,無論多么微小,都要計(jì)算實(shí)際溫度。應(yīng)該注意的是,熱敏電阻的自加熱也可能是錯(cuò)誤的讀數(shù)比實(shí)際環(huán)境溫度高0.1°C。
在所有三種線性化方法中最大化電壓輸出的另一個(gè)硬件技巧是脈沖一個(gè)5V邏輯信號(hào)到橋接器或分壓器的輸入端,而不是穩(wěn)定的2V輸入。有了短脈沖,可以在自加熱之前進(jìn)行讀數(shù),從而影響熱敏電阻的電阻減少所需的信號(hào)放大量。