如何捕獲熱敏電阻的非線(xiàn)性行為

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(shí)，該器件可以簡(jiǎn)化其中的一個(gè)接口問(wèn)題。然而更具挑戰性的接口問(wèn)題是，如何利用線(xiàn)性 ADC 以數字形式捕獲熱敏電阻的非線(xiàn)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(lèi)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jin度溫度測量。要確定熱敏電阻周?chē)臏囟?，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/（A0 A1（lnRT） A3（lnRT3））來(lái)實(shí)現。其中，T為開(kāi)氏溫度；RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的阻值；而 A0、A1和A3則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠(chǎng)商提供的常數。

熱敏電阻的阻值會(huì )隨著(zhù)溫度的改變而改變，而這種改變是非線(xiàn)性的，Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測量時(shí)，需要驅動(dòng)一個(gè)通過(guò)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(xiàn)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(xiàn)性響應進(jìn)行補償。即使您可以在微控制器固件上運行此類(lèi)算法，但您還是需要一個(gè)高jin度轉換器用于在出現極端值溫度時(shí)進(jìn)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(xiàn)性化”技術(shù)和一個(gè)較低jin度的 ADC。（Figure 1）其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSER與熱敏電阻RTHERM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)（見(jiàn)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(gè)10位jin度的ADC只能感應很有限的溫度范圍（大約±25°C）。

熱敏電阻的非線(xiàn)性解決：

請注意，在圖1中對高溫區沒(méi)能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益，就可以將 PGA 的輸出信號控制在一定范圍內，在此范圍內 ADC 能夠提供可靠地轉換，從而對熱敏電阻的溫度進(jìn)行識別。

微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位jin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(huì )校驗 PGA 增益設置，并將 ADC 數字值與圖1顯示的電壓節點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過(guò)了電壓節點(diǎn)的值，則微控制器會(huì )將 PGA 增益設置到下一個(gè)較高或較低的增益設定值上。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(xiàn)性?xún)炔宄绦颉?/p>

從非線(xiàn)性的熱敏電阻上獲取數據有時(shí)候會(huì )被看作是一項“不可能實(shí)現的任務(wù)”。您可以將一個(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 合理的配合使用，以解決非線(xiàn)性熱敏電阻在超過(guò)±25°C溫度以后所帶來(lái)的測量難題。