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熱敏電阻溫度測(cè)量非線性修正

一、熱敏電阻溫度測(cè)量非線性修正

由于熱敏電阻Rt-t曲線非線性嚴(yán)重,為保證在一定范圍內(nèi)溫度測(cè)量的精度要求,應(yīng)對(duì)熱敏

電阻的R,一t曲線進(jìn)行非線性修正。

時(shí)恒電子RT曲線圖

(1)線性化網(wǎng)絡(luò)。利用包含有熱敏電阻的電阻網(wǎng)絡(luò)(常稱線性化網(wǎng)絡(luò))來代替單個(gè)的熱敏電

阻,使網(wǎng)絡(luò)電阻Rt與溫度成單值線性關(guān)系。其一般形式如圖1-8所示。

(2)利用電阻測(cè)量裝置中其他部件的特性進(jìn)行綜合修正。

溫度一頻率轉(zhuǎn)換電路如圖1-9所示,雖然電容C的充電特性是非線性特性,但適當(dāng)?shù)剡x取線路中的電阻R2和R,可以在定的溫度范圍內(nèi)得到近于線性的溫度一頻率轉(zhuǎn)換特性。

(3)計(jì)算修正法。在帶有微處理器(或微計(jì)算機(jī))的測(cè)量系統(tǒng)中,當(dāng)已知熱敏電阻的實(shí)際特性和要求的理想特性時(shí),可采用線性插值法將特性分段,并把各分段點(diǎn)的值存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)。計(jì)算機(jī)將根據(jù)熱敏電阻的實(shí)際輸出值進(jìn)行校正計(jì)算后,給出要求的輸出值。

如在整個(gè)溫度范圍內(nèi)均使用熱敏電阻溫度傳感器件,那么該器件的設(shè)計(jì)工作會(huì)頗具挑戰(zhàn)性熱敏電阻通常具有高阻抗、電阻性特性,因此當(dāng)需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí),該器件可以簡(jiǎn)化其中的一個(gè)接口間題,然而更具挑戰(zhàn)性的接口向題是,如何利用線性ADC以數(shù)形式。

捕獲熱敏電阻的非線性行為。

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(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測(cè)量。要確定熱敏電阻周圍的溫度,可以借助 Steinhart-Hart公式.

式中:T為開氏溫度;RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的阻值;而A。、A1和A3則是由熱敏電阻生產(chǎn)商提供的常數(shù).

熱敏電阻的阻值會(huì)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(diǎn)。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí),需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流,以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓,該等效電壓具有非線性的響應(yīng),可以使用配備在微控制器上的參照表,嘗試對(duì)熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即可在微控制器固件上運(yùn)行此類算法,但還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲.

另一種方法是,可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的ADC。一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSRR與熱敏電阻RTHRRM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián),如圖110所示。將PGA(可編程増益放大器)設(shè)置為IV/V,但在這樣的電路中,一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度范圍(大約±25℃)在圖1-10中對(duì)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(hào)控制在圖1-10硬件線線化電路圖定范圍內(nèi),在此范圍內(nèi)ADC能夠提供可靠的轉(zhuǎn)換,從而對(duì)熱敏電阻的溫度進(jìn)行識(shí)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(huì)校驗(yàn)PGA增益設(shè)置,并將ADC數(shù)字值與圖1-10顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果ADC輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值,則微控制器會(huì)將PGA增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要,微控制器會(huì)再次獲取一個(gè)新的ADC值。然后PGA增益和ADC值會(huì)被傳送到一個(gè)微控制器分段線性內(nèi)插程序。

時(shí)恒電子NTC熱敏電阻器

從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會(huì)被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”,可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微控制器、一個(gè)10位ADC以及一個(gè)PGA合理地配合使用,以解決非線性熱敏電阻在超過士25℃溫度以后所帶來的測(cè)量難題。

時(shí)恒電子是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的民營(yíng)科技企業(yè)，產(chǎn)品有NTC熱敏電阻器、NTC溫度傳感器、PTC熱敏電阻器和氧化鋅壓敏電阻器等敏感元器件，其中NTC熱敏電阻器系列產(chǎn)品涵蓋了浪涌抑制、溫度補(bǔ)償、精密測(cè)溫、溫度控制等應(yīng)用，是國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)NTC熱敏電阻及其溫度傳感器的骨干企業(yè)。具有年產(chǎn)各種測(cè)溫元件及測(cè)溫型芯片8億只的規(guī)模。