Mit Linear ADC und externem Widerstand RExt Thermistor Nonlinear Methode zum Erfassen
Der NTC / PTC-Thermistor ist ein Sinteroxidkörper. Hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, verglichen mit dem Metallwiderstand, Widerstand Temperaturkoeffizient Die Empfindlichkeit beträgt etwa das 10-fache des Metall wärmewiderstands. Einfache Struktur, kleiner spezifischer Widerstand, geeignet für dynamische Messungen. Im Bereich der Prüfung und automatischen Steuerung ist weit verbreitet. Aber NTC / PTC-Thermistor thermoelektrisch ernsthaft nichtlinear. Die Kompensation des Nichtlinearitätsfehlers oder die Linearisierung ist das Hauptproblem bei der Erweiterung des Messbereichs und der Verbesserung der Messgenauigkeit.
Wenn Sie den Widerstandswert des Thermistors in einen Spannungswert umwandeln müssen, ist das Design des Geräts ziemlich schwierig. Thermistor ist normalerweise eine hochohmige, nichtlineare Widerstand Temperatur Komponente. Das Gerät vereinfacht eines der Schnittstellenprobleme. Das schwierigere Schnittstellenproblem ist jedoch, wie der lineare ADC und der externe Widerstand RExt verwendet werden, um das nichtlineare Verhalten des Thermistors in digitaler Form zu erfassen.
Der Widerstand des Thermistors ändert sich mit den Temperaturänderungen. Diese Änderung ist nicht linear. Die Steinhart-Hart-Gleichung zeigt dies. Während der Temperaturmessung muss ein Thermistor durch den Referenzstrom angesteuert werden. Um eine äquivalente Spannung zu erzeugen, hat die äquivalente Spannung eine nichtlineare Reaktion. Sie können die auf dem Mikrocontroller bereitgestellte Referenztabelle verwenden.
Es wird versucht, die nichtlineare Reaktion des Thermistors zu kompensieren. Selbst wenn Sie solche Algorithmen auf der Mikrocontroller-Firmware ausführen können, benötigen Sie dennoch einen hochpräzisen Konverter für extreme Temperaturen bei der Datenerfassung.
1, Serien- und Parallelwiderstand Verfahren
Der NTC-Thermistor hat eine nichtlineare Beziehung zur Temperatur und muss linearisiert werden. Die spezifische Methode besteht darin, zunächst eine RT-Serie eines geeigneten externen Widerstands RExt zu erstellen. Und dann an die 1. 24V Referenzspannung URef angeschlossen. Verwenden Sie dann den MAX6691, um die Spannung am RExt zu messen. Die Nichtlinearität des NTC-Thermistors kann im gewählten Temperaturbereich minimiert werden.
Gehen Sie folgendermaßen vor, um RExt zu berechnen:
(1) Bestimmen Sie den zu messenden Temperaturbereich (z. B. 0 ° C bis + 70 ° C);
(2) Innerhalb dieses Temperaturbereichs wird der Minimalwert Rmin des Thermistors (entsprechend der höchsten Temperatur, beispielsweise + 70 ° C) bestimmt. Der Maximalwert Rmax (entsprechend der niedrigsten Temperatur, z. B. 0 ° C). und der Zwischenwert Rmid (entsprechend der Zwischentemperatur, hier +35 ° C);
2, lineare Interpolationsmethode:
Ändern Sie die lineare Methode des Thermistors. Eine andere Methode ist: Sie können vor dem Digitalisieren "Hardware-Linearisierungstechniken" und einen ADC mit geringerer Genauigkeit verwenden. Eine Technik besteht darin, einen Widerstand RSER in Reihe mit dem Thermistor RTHERM und der Referenzspannung oder Stromversorgung zu schalten (siehe Abbildung 1). Stellen Sie den PGA (Programmable Gain Amplifier) auf 1 V / V ein. In einer solchen Schaltung kann ein 10-Bit-Präzisions-ADC jedoch nur einen sehr begrenzten Temperaturbereich (ca. ± 25 ° C) erfassen.
Es ist zu beachten, dass in 1 der Hochtemperaturbereich nicht aufgelöst ist. Wenn jedoch die Verstärkung des PGA bei diesen Temperaturwerten erhöht wird, kann das Ausgangssignal des PGA innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert werden. In diesem Bereich kann ADC eine zuverlässige Umwandlung liefern, wodurch die Temperatur des Thermistors identifiziert werden kann.
Der Thermistor ist mit einer logarithmischen Indexschaltung linearisiert. Die thermoelektrischen Eigenschaften des Thermistors sind exponentiell. Eine Schaltungskonfiguration kann ins Auge gefasst werden, hauptsächlich um die logarithmischen Rechenfunktionen zu vervollständigen. Der Ausgang der Schaltung ist linear mit der Temperaturänderung verbunden. In Übereinstimmung mit diesem Prinzip ist die logarithmische Exponentialbetriebsschaltung so ausgelegt, dass sie den Thermistorlinearisierungsausgang realisiert.
Wenn Sie den Widerstandswert des Thermistors in einen Spannungswert umwandeln müssen, ist das Design des Geräts ziemlich schwierig. Thermistor ist normalerweise eine hochohmige, nichtlineare Widerstand Temperatur Komponente. Das Gerät vereinfacht eines der Schnittstellenprobleme. Das schwierigere Schnittstellenproblem ist jedoch, wie der lineare ADC und der externe Widerstand RExt verwendet werden, um das nichtlineare Verhalten des Thermistors in digitaler Form zu erfassen.
Der Widerstand des Thermistors ändert sich mit den Temperaturänderungen. Diese Änderung ist nicht linear. Die Steinhart-Hart-Gleichung zeigt dies. Während der Temperaturmessung muss ein Thermistor durch den Referenzstrom angesteuert werden. Um eine äquivalente Spannung zu erzeugen, hat die äquivalente Spannung eine nichtlineare Reaktion. Sie können die auf dem Mikrocontroller bereitgestellte Referenztabelle verwenden.
Es wird versucht, die nichtlineare Reaktion des Thermistors zu kompensieren. Selbst wenn Sie solche Algorithmen auf der Mikrocontroller-Firmware ausführen können, benötigen Sie dennoch einen hochpräzisen Konverter für extreme Temperaturen bei der Datenerfassung.
1, Serien- und Parallelwiderstand Verfahren
Der NTC-Thermistor hat eine nichtlineare Beziehung zur Temperatur und muss linearisiert werden. Die spezifische Methode besteht darin, zunächst eine RT-Serie eines geeigneten externen Widerstands RExt zu erstellen. Und dann an die 1. 24V Referenzspannung URef angeschlossen. Verwenden Sie dann den MAX6691, um die Spannung am RExt zu messen. Die Nichtlinearität des NTC-Thermistors kann im gewählten Temperaturbereich minimiert werden.
Gehen Sie folgendermaßen vor, um RExt zu berechnen:
(1) Bestimmen Sie den zu messenden Temperaturbereich (z. B. 0 ° C bis + 70 ° C);
(2) Innerhalb dieses Temperaturbereichs wird der Minimalwert Rmin des Thermistors (entsprechend der höchsten Temperatur, beispielsweise + 70 ° C) bestimmt. Der Maximalwert Rmax (entsprechend der niedrigsten Temperatur, z. B. 0 ° C). und der Zwischenwert Rmid (entsprechend der Zwischentemperatur, hier +35 ° C);
2, lineare Interpolationsmethode:
Ändern Sie die lineare Methode des Thermistors. Eine andere Methode ist: Sie können vor dem Digitalisieren "Hardware-Linearisierungstechniken" und einen ADC mit geringerer Genauigkeit verwenden. Eine Technik besteht darin, einen Widerstand RSER in Reihe mit dem Thermistor RTHERM und der Referenzspannung oder Stromversorgung zu schalten (siehe Abbildung 1). Stellen Sie den PGA (Programmable Gain Amplifier) auf 1 V / V ein. In einer solchen Schaltung kann ein 10-Bit-Präzisions-ADC jedoch nur einen sehr begrenzten Temperaturbereich (ca. ± 25 ° C) erfassen.
Es ist zu beachten, dass in 1 der Hochtemperaturbereich nicht aufgelöst ist. Wenn jedoch die Verstärkung des PGA bei diesen Temperaturwerten erhöht wird, kann das Ausgangssignal des PGA innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert werden. In diesem Bereich kann ADC eine zuverlässige Umwandlung liefern, wodurch die Temperatur des Thermistors identifiziert werden kann.
Die Mikrocontroller des Temperaturerfassungsalgorithmus liest 10-Bit-ADC digitale Werte und sendet sie an das PGA-Lag-Software-Programm. Die PGA-Verzögerungsprozedur überprüft die PGA-Verstärkungseinstellung, und die digitalen ADC-Werte werden mit den in Abbildung 1 gezeigten Spannungsknotenwerten verglichen. Wenn der ADC-Ausgang den Wert des Spannungsknotens überschreitet, stellt der Mikrocontroller die PGA-Verstärkung auf die nächsthöhere oder niedrigere Verstärkungseinstellung ein. Bei Bedarf erhält der Mikrocontroller erneut einen neuen ADC-Wert. Die PGA-Verstärkung und die ADC-Werte werden dann an ein stückweises lineares Interpolationsprogramm des Mikrocontrollers übertragen.
Das Abrufen von Daten von einem nichtlinearen Thermistor wird manchmal als "unmögliche Aufgabe" angesehen. "Sie können einen Vorwiderstand, einen Mikrocontroller, einen 10-Bit-ADC und einen PGA mit einer angemessenen Verwendung anschließen, um den nichtlinearen Thermistor nach mehr als ± 25 ° C zu lösen.
Das Abrufen von Daten von einem nichtlinearen Thermistor wird manchmal als "unmögliche Aufgabe" angesehen. "Sie können einen Vorwiderstand, einen Mikrocontroller, einen 10-Bit-ADC und einen PGA mit einer angemessenen Verwendung anschließen, um den nichtlinearen Thermistor nach mehr als ± 25 ° C zu lösen.
Der Thermistor ist mit einer logarithmischen Indexschaltung linearisiert. Die thermoelektrischen Eigenschaften des Thermistors sind exponentiell. Eine Schaltungskonfiguration kann ins Auge gefasst werden, hauptsächlich um die logarithmischen Rechenfunktionen zu vervollständigen. Der Ausgang der Schaltung ist linear mit der Temperaturänderung verbunden. In Übereinstimmung mit diesem Prinzip ist die logarithmische Exponentialbetriebsschaltung so ausgelegt, dass sie den Thermistorlinearisierungsausgang realisiert.
