熱敏電阻的非線性解決

　　熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件，當(dāng)您需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí)，該器件可以簡化其中的一個(gè)接口問題。然而更具尋釁性的接口問題是，如何利用線性 ADC 以數(shù)字情勢捕獲熱敏電阻的非線性舉動。

　　“熱敏電阻”一詞源于對“熱度敏感的電阻”這一描寫的概括。熱敏電阻含兩種基礎(chǔ)的類型，分辨為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常實(shí)用于高精度溫度測量。要斷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(shí)現(xiàn)。其中，T為開氏溫度;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)廠商供給的常數(shù)。

　　熱敏電阻的阻值會隨著溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，而這種轉(zhuǎn)變是非線性的，Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測量時(shí)，需要驅(qū)動一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流，以創(chuàng)立一個(gè)等效電壓，該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以利用配備在微把持器上的參照表，嘗試對熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微把持器固件上運(yùn)行此類算法，但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在涌現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。

　　另一種方法是，您可以在數(shù)字化之前利用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的 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)(見圖1)。將 PGA(可編程增益放大器)設(shè)置為1V/V，但在這樣的電路中，一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度領(lǐng)域(大約±25°C)。

　　

 

　　請注意，在圖1中對高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增長 PGA 的增益，就可以將 PGA 的輸出信號把持在必定領(lǐng)域內(nèi)，在此領(lǐng)域內(nèi) ADC 能夠供給可靠地轉(zhuǎn)換，從而對熱敏電阻的溫度進(jìn)行辨認(rèn)。

　　微把持器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值，并將其傳送到PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會校驗(yàn) PGA 增益設(shè)置，并將 ADC 數(shù)字值與圖1顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值，則微把持器會將 PGA 增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要，微把持器會再次獲取一個(gè)新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會被傳送到一個(gè)微把持器分段線性內(nèi)插程序。

　　從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”。您可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微把持器、一個(gè) 10 位 ADC 以及一個(gè) PGA 合理的配合利用，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。