熱敏電阻的非線性解決知識
發布時間：2016/12/28 訪問人數：1759次
熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件，當您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問題。然而更具挑戰性的接口問題是，如何利用線性 ADC 以數字形式捕獲熱敏電阻的非線性行為。
“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，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))來實現。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廠商提供的常數。
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。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換器用于在出現極端值溫度時進行數據捕獲。
另一種方法是，您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。(Figure 1)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(見圖1)。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)。
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。
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”。您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。
