许多设计温度测量电路的人都担心使用热敏电阻因为它们具有非线性电阻与温度曲线。 有三种基本方法使用NTC热敏电阻和微处理器测量温度。 涉及两种方法软件线性化和最小电路(通常是单个电阻分压器进入ADC)。
第三种方法涉及硬件线性化和最小软件。1.使用Steinhart方程的软件线性化NTC热敏电阻电阻vs.温度特性跟踪以下等式:
I/ T = a + b(ln R)+ c(ln R)3在T为°K(°K = 273.15 +°C),a,b,c是单个热敏电阻R-T特有的常数曲线和25°C时的电阻。最常见的热敏电阻的a,b,c常数
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P1H103T |
P1H503T |
P1H104T |
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a = 1.125190920 x 10-3 |
7.602330993 x 10-4 |
6.053377486 x 10-4 |
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b = 2.347363293 x 10-4 |
2.313331379 x 10-4 |
2.298626288 x 10-4 |
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c = 8.551343472 x 10-8 |
7.172007260 x 10-8 |
6.706142562 x 10-8 |
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用户可能想要尝试将这些常量四舍五入到更少的数字。 如上所述
如上所述,对于0-100°C,精度约小于0.05°C。
2.使用查找表进行软件线性化。 而不是计算温度,查找表格可用于最小化计算周期时间。 这在组装中编程非常简单语言,它是与我们的客户最流行的方法,而且对a的要求要低得多微处理器比计算Steinhart-Hart方程。
使用基本电桥电路的硬件线性化(见图1)。
图1:基本桥接电路。
RT是Therm-O-Disc P1H103T,在25°C时具有10K欧姆±2%的电阻,可互换性为1°C。 P1H103T具有以下R-T表:
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ºC |
电阻欧姆 |
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0 |
32,654 |
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10 |
19,903 |
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20 |
12,493 |
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30 |
8,056 |
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40 |
5,327 |
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50 |
3.603 |
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70 |
1,752 |
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100 |
680 |
进入电桥的电压应在2伏的范围内,以保持热敏电阻的任何自热至少。桥电路中的R2和R4应该具有相等的值,并且在其中点处等于RT预期温度范围。 对于0°至50°C范围(32°至122°F),选择10K欧姆电阻。
读取0°至100°C(32°至212°F)的电路,R2和R4应使用3.6K欧姆电阻。 应将微调器R3设置为0°C时产生0伏输出。 在这两种情况下,这将是大约33K欧姆。 这可以用冰水和温度计校准。 应该注意的是水不会使热敏电阻短路
模数转换
将该电路与微处理器连接需要模数转换器。 带有的ADC可调电压基准和差分模拟电压输入是首选。 支撑电路将随所用的微处理器而变化。
如果这种类型的ADC不可用,则为电压如图所示,桥的输出可以馈入741型运算放大器(见图2)。
图2、模拟和数字转换。
编程提示
人们可能会注意到0°C到50°C的电路比0°C到100°C的电路更加线性。同样地,a0°C至50°C电路的15°C短段更加线性。大多数应用程序需要读取温度介于10°C和30°C(50°F到86°F)之间或类似的间隔。在那些条件,读数非常线性。
广泛的程序需要关键读数应分为四个或五个不同公式的范围,无论多么微小,都要计算实际温度。应该注意的是,热敏电阻的自加热也可能是错误的读数比实际环境温度高0.1°C。
在所有三种线性化方法中最大化电压输出的另一个硬件技巧是脉冲一个5V逻辑信号到桥接器或分压器的输入端,而不是稳定的2V输入。有了短脉冲,可以在自加热之前进行读数,从而影响热敏电阻的电阻减少所需的信号放大量。