嵌入溫度電路設(shè)計
簡單的熱敏電阻方案
最簡單的方案應(yīng)該使溫度傳感器盡可能的靠近微控制器。圖3是熱敏電阻測溫電路,圖中與標(biāo)準(zhǔn)薄膜電阻器并聯(lián)的熱敏電阻用做溫度感測元件。這種并聯(lián)組合在50C范圍內(nèi)具有±1.50C誤差的線性性能。圖3中RNTC||RPAR和CINT的R/C組合的上升時間與RREF和CINT的R/C組合的上升時間之比給出RNTC的被測電阻值。盡管此電路所選擇的微控制器不含內(nèi)部A/D變換器,但門脈沖輸入閾值電壓與微控制器時鐘組合起來用于計數(shù)熱敏電阻和外部電容器的上升時間。熱敏電阻有兩個基本類型:負(fù)溫度系數(shù)(NTC)和正溫度系數(shù)(PTC)型。NTC熱敏電阻最適合于精密溫度測量,PTC熱敏電阻適用開關(guān)轉(zhuǎn)換應(yīng)用。
利用NTC熱敏電阻的3個不同工作模式來滿足不同應(yīng)用。一種模式利用感測元件的電阻與溫度特性關(guān)系。其他兩種模式利用熱敏電阻的電壓與電流和電流持續(xù)時間的特性關(guān)系。
NTC熱敏電阻的電阻與溫度關(guān)系可用于精密溫度測量、控制和補償。這種模式依賴于工作在零功率條件下的熱敏電阻。這種條件意味著電流或電壓激勵不會影響熱敏電阻的白熱。
熱敏電阻的電阻與RTD元件相比(一般幾百歐姆)是相當(dāng)高的。熱敏電阻在25C額定值為1kΩ~10MΩ。用軟件或硬件技術(shù)或二者組合可以校準(zhǔn)NTC熱敏電阻的非線性度。用標(biāo)準(zhǔn)電阻器(如圖3所示)可簡單地實現(xiàn)硬件線性化。在此電路實現(xiàn)中,熱敏電阻與等效電阻器并聯(lián)。用PIC12C508執(zhí)行A/D變換,置GP1和GP2為高阻抗輸入。設(shè)置GPO為低態(tài)并做為輸出,故放電電容器(CINT)。一旦,CINT完全被放電,則PIC12C508中的碼字改變GPO到高阻抗輸入而GP1到高態(tài)做為輸出端口。在這種配置中,GP1傳導(dǎo)電流來充電CINT和并聯(lián)電阻RNTC||RPAR的R/C組合。在充電期間,微控制器計數(shù)GPO變?yōu)楦邞B(tài)前的時鐘周期數(shù)。在該狀態(tài)下測量熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)的上升時間(tNTC).一旦GP1和GP2再次設(shè)置為輸入,GP0設(shè)置為低態(tài)和做為輸出端口,則該計數(shù)(tNTC)存在存儲器中。此配置放電CINT。當(dāng)電容器被完全放電時,GP0再次變?yōu)檩斎?,但此時GP2設(shè)置為高態(tài)并做為輸出。用這種配置,微控制器計數(shù)時鐘周期數(shù)直到GP0輸入變?yōu)楦邞B(tài)為止。此新的計數(shù)表示RREF/CINT電路的上升時間值。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/150745.htm
圖3中R/C網(wǎng)絡(luò)的上升時間是:t=RCln(1-VTH/VDD) (7)
其中:
VTH:控制器輸入門GP0的閾值電壓
VDD:微控制器電源電壓
R:電路中的電阻器
C:電路中的電容器
假定VTH/VDD比是常是,則包含RREF的電路上升時間和包含RNTC||RPAR的電路關(guān)系是:
RNTC||RPAR=(tNTC/tREF)RREF (8)
或:
RNTC=( tNTC/RREFRPAR)/()
RPAR值應(yīng)等于熱敏電阻在50C溫度范圍中間點的值。例如,假若應(yīng)用具有25C~75C的溫度范圍,則一個10KΩ熱敏電阻在50C為~3.6KΩ。為了線性化該溫度范圍的熱敏電阻,則并聯(lián)電阻器(RPAR)應(yīng)等于3.6KΩ。一旦確定了并聯(lián)電阻值,則可很容易地選擇RREF。為使性能最佳,選擇基準(zhǔn)電阻器等于與其并聯(lián)的額定溫度下NTC熱敏電阻的阻值(RREF=1.8KΩ)。
在此電路中,變換精度不依賴于VDD和GP0端輸入選通閾值。另外,靠比較這兩個類似網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)使得電容器漏電和非線性引起的誤差最小。而電容器的值依賴于控制器的處理時間。為了達(dá)到最好結(jié)果,應(yīng)該用穩(wěn)定的、低漏電容器,如用聚丙烯或NPO陶瓷電容器。即使最好的電容器也呈現(xiàn)存儲現(xiàn)象,介質(zhì)吸收和電容器放電電壓一起確定該剩余電荷的大小??墒惯@種效應(yīng)最小的技術(shù)是每次放電電容器到同一微調(diào)點(VTH)。
結(jié)語
在很多應(yīng)用中,溫度感測元件的特性是要求高的。然而,在另一些應(yīng)用中,對傳感器元件的要求是不太嚴(yán)格的,這使得對傳感器的選擇比較寬。對于這些應(yīng)用,電子電路設(shè)計成為系統(tǒng)設(shè)計中的最重要因數(shù)。用微控制器和少量簡單模擬元件可設(shè)計經(jīng)濟的相當(dāng)高精度的測溫系統(tǒng)。(
相關(guān)推薦
技術(shù)專區(qū)
- FPGA
- DSP
- MCU
- 示波器
- 步進(jìn)電機
- Zigbee
- LabVIEW
- Arduino
- RFID
- NFC
- STM32
- Protel
- GPS
- MSP430
- Multisim
- 濾波器
- CAN總線
- 開關(guān)電源
- 單片機
- PCB
- USB
- ARM
- CPLD
- 連接器
- MEMS
- CMOS
- MIPS
- EMC
- EDA
- ROM
- 陀螺儀
- VHDL
- 比較器
- Verilog
- 穩(wěn)壓電源
- RAM
- AVR
- 傳感器
- 可控硅
- IGBT
- 嵌入式開發(fā)
- 逆變器
- Quartus
- RS-232
- Cyclone
- 電位器
- 電機控制
- 藍(lán)牙
- PLC
- PWM
- 汽車電子
- 轉(zhuǎn)換器
- 電源管理
- 信號放大器
評論