您好,澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂网站欢迎您!

官方微信|加入收藏|联系大家|

企业微信

澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂

全国咨询服务热线:

021-5672511502156413113

澳门新葡亰手机版

联系大家

非线性温度传感器测量的进展细节分析

来源:发表时间:2019-07-24

?
      如果您只需要测量温度传感器输出范围的一小部分,那么从温度传感器获取小于线性的数据就足够了。在这种情况下,您可以在控制器或处理器中实现简单的分段线性化算法。如果您想要更宽的温度传感器输出范围,可以使用模拟线性化电路来帮助控制输出。例如,与(非线性)热电阻串联或并联的电阻将使输出的一部分线性化,通常围绕您设计到电路中心点的±25°C(10位精确)。您可以使用添加的电阻值调整热电阻响应的中心点。这些电路技术通常可以帮助您捕获更宽但不是总范围的温度传感器输出。硬件线性化技术可以足以满足大多数应用的需求。
非线性热电阻
      单词thermistor源自描述therm ally sensitive res istor。有两种基本类型:负温度系数(NTC)和正温度系数(PTC)。NTC热电阻最适合精确温度测量; PTC,用于切换应用。在本文中,大家将重点关注NTC。他们的应用范围包括监测和控制汽车尾气排放的设备,冰探测器,皮肤温度传感器,血液和尿液分析仪,冰箱,冰柜,移动电话和电池组充电器。它们也是精密仪器的组件,如手持式仪表和温度计。
      NTC热电阻有三种工作模式。一个是基于热电阻的电阻与温度特性。另外两个利用电压与电流和电流的关系。使用电阻与温度的应用是迄今为止在工业中最普遍的应用。与使用电压与电流和电流随时间的应用相比,电阻与温度电路取决于“零功率”操作条件。零功率意味着热电阻的自热最小。图1显示了10kΩNTC热电阻的电阻与温度响应。单个热电阻的25°C额定值通常为1kΩ至10MΩ。


      图1.对于精密温度测量应用,热电阻用于“零功率”状态,使通过热电阻的电流保持在低水平,从而大大降低了元件电阻的自热效应。
      由于热电阻是电阻元件,因此需要电流激励。您可以使用电压或电流参考来施加电流。只要您将器件上的功率保持在封装的功耗范围以下,图1中热电阻的性能就可以合理地重复。一旦你违反了这种热状态,热电阻就会自热并人为地降低电阻,从而提供高于实际的温度读数。
      在图1中,您可以看到高温下的热电阻非线性程度。您可以使用微控制器中的查找表来解决问题,但仍需要高分辨率转换器。或者,您可以在数字化之前应用硬件线性化技术。一种有效的方法是将电阻器与热电阻和电源串联。图2示出了一种看似明显的激励热电阻并测量电阻变化的方法,其中感应元件被电流源激励。


      采用这种激励方式,热电阻电流足够低,热电阻的耗散常数仍低于系统精度要求。温度范围不受放大器的限制,而是受使用热电阻|RA组合构建的分压器的线性度的限制。除非使用更高分辨率的ADC,否则较大范围内的温度测量值的电压增量太小,无法准确转换为数字。


      这是图2所示的热电阻|RA组合的响应。热电阻电路在两个电阻(NTC和RA)相等的温度周围±25°C范围内具有良好的线性响应。该范围内的误差通常在±1%以内。


      如果仔细检查图3中的热响应,您会注意到在高温下会丢失粒度。如果在这些较高温度下增加PGA的增益,则会将PGA的输出信号恢复到ADC可以可靠地识别温度的范围内(参见图4)。这种方法不是硬件,而是使用微控制器代码的变化。因此,对电路的这些调整几乎是免费的(减去程序员的时间)。图5是该算法的流程图。


      一旦知道PGA增益和ADC值,就将它们传递给分段线性插值程序。根据PGA增益设置,微控制器参考正确的查找表。例程将10位ADC值转换为16位固定小数点摄氏度值,这种格式以十分之一度报告,从而提供更好的分辨率(参见图6)。


摘要
      从非线性温度传感器当中获取数据一直是一个挑战。但是使用微控制器和PGA的组合可以克服热电阻在扩展温度范围内的非线性。这种技术不仅适用于热电阻,而且对于任何受非线性行为特征影响的温度传感器也很方便。

本文由澳门新葡亰手机版自动化仪表四厂、 澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂、 澳门新葡亰手机版自动化仪表有限企业、编辑,转载请注明版权 相关产品推荐:磁浮子液位计 磁翻板液位计、 电磁流量计、 雷达液位计、 孔板流量计、 热电偶、 流量计、 压力变送器、 涡街流量计、
[!--temp.pl--]
XML 地图 | Sitemap 地图