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熱敏電阻溫度測量非線性修正

一、熱敏電阻溫度測量非線性修正

由于熱敏電阻Rt-t曲線非線性嚴重,為保證在一定范圍內溫度測量的精度要求,應對熱敏

電阻的R,一t曲線進行非線性修正。

時恒電子RT曲線圖

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

阻,使網絡電阻Rt與溫度成單值線性關系。其一般形式如圖1-8所示。

(2)利用電阻測量裝置中其他部件的特性進行綜合修正。

溫度一頻率轉換電路如圖1-9所示,雖然電容C的充電特性是非線性特性,但適當地選取線路中的電阻R2和R,可以在定的溫度范圍內得到近于線性的溫度一頻率轉換特性。

(3)計算修正法。在帶有微處理器(或微計算機)的測量系統中,當已知熱敏電阻的實際特性和要求的理想特性時,可采用線性插值法將特性分段,并把各分段點的值存放在計算機的存儲器內。計算機將根據熱敏電阻的實際輸出值進行校正計算后,給出要求的輸出值。

如在整個溫度范圍內均使用熱敏電阻溫度傳感器件,那么該器件的設計工作會頗具挑戰性熱敏電阻通常具有高阻抗、電阻性特性,因此當需要將熱敏電阻的阻值轉換為電壓值時,該器件可以簡化其中的一個接口間題,然而更具挑戰性的接口向題是,如何利用線性ADC以數形式。

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,分別為正溫度系數熱敏電阻和負溫度系數熱敏電阻,負溫度系數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,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時的阻值;而A。、A1和A3則是由熱敏電阻生產商提供的常數.

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,需要驅動一個通過熱敏電阻的參考電流,以創建一個等效電壓,該等效電壓具有非線性的響應,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。即可在微控制器固件上運行此類算法,但還是需要一個高精度轉器用于在出現極端值溫度時進行數據捕獲.

另一種方法是,可以在數字化之前使用“硬件線性化”技術和一個較低精度的ADC。一種技術是將一個電阻RSRR與熱敏電阻RTHRRM以及參考電壓或電源進行串聯,如圖110所示。將PGA(可編程増益放大器)設置為IV/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℃)在圖1-10中對高溫區沒能解析,但如果在這些溫度值下增加PGA的增益,就可以將PGA的輸出信號控制在圖1-10硬件線線化電路圖定范圍內,在此范圍內ADC能夠提供可靠的轉換,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數字值與圖1-10顯示的電壓節點的值進行比較。如果ADC輸出超過了電壓節點的值,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插程序。

時恒電子NTC熱敏電阻器

從非線性的熱敏電阻上獲取數據有時候會被看作是一項“不可能實現的任務”,可以將一個串聯電阻、一個微控制器、一個10位ADC以及一個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量難題。

時恒電子是集研發、生產、銷售為一體的民營科技企業，產品有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熱敏電阻器系列產品涵蓋了浪涌抑制、溫度補償、精密測溫、溫度控制等應用，是國內專業生產NTC熱敏電阻及其溫度傳感器的骨干企業。具有年產各種測溫元件及測溫型芯片8億只的規模。