Termistorin lämpötilan tunnistuslaitteen suunnittelu voi olla haastavaa, jos aiot käyttää sitä koko lämpötila-alueellaan. Termistori on tyypillisesti korkea impedanssi, resistiivinen laite, joten se voi yksinkertaistaa yhtä käyttöliittymäongelmista, kun sinun on muunnettava termistorin vastus jännitearvoon. Haastavampi käyttöliittymäongelma on kuitenkin se, miten kaapata termistorin epälineaarinen käyttäytyminen digitaalisesti lineaarisella ADC: llä.
Termi "termistori" tulee kuvauksen "lämpöherkän vastuksen" yleistyksestä. Termistorit sisältävät kaksi perustyyppiä, positiiviset lämpötilakerrointermistorit ja negatiiviset lämpötilakerrointermistorit. Negatiiviset lämpötilakertoimen termistorit ovat ihanteellisia korkean tarkkuuden lämpötilan mittaamiseen. Voit määrittää termistorin ympärillä olevan lämpötilan Steinhart-Hart-kaavan avulla: T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3)). Niiden joukossa T on lämpötila Kelvinissä; RT on termistorin vastusarvo lämpötilassa T; ja A0, A1 ja A3 ovat termistorin valmistajan toimittamia vakioita.
Termistorin vastus muuttuu lämpötilan myötä, ja tämä muutos on epälineaarinen, kuten Steinhart-Hart-kaava osoittaa. Lämpötilamittauksia tehtäessä vertailuvirta on ajettava termistorin läpi, jotta saadaan vastaava jännite, jolla on epälineaarinen vaste. Voit yrittää kompensoida termistorin epälineaarista vastetta mikrokontrollerissa olevan viitetaulukon avulla. Vaikka voisit käyttää tällaista algoritmia mikro-ohjaimen laiteohjelmistossa, tarvitset silti korkean tarkkuuden muuntimen tietojen keräämiseen äärimmäisten lämpötilojen läsnä ollessa.
Vaihtoehtoisesti voit käyttää "laitteiston linearisointi" -tekniikkaa ja pienempää tarkkuutta ADC ennen digitointia. (Kuva 1) Yksi tekniikka on sijoittaa vastus RSER sarjaan termistorin RTHERM ja vertailujännitteen tai virtalähteen kanssa (ks. kuva 1). PGA (Ohjelmoitava vahvistusvahvistin) on asetettu arvoon 1V /V, mutta tällaisessa piirissä 10-bittinen tarkkuus-ADC voi aistia vain hyvin rajoitetun lämpötila-alueen (noin ±25 °C).
Kuva 1, huomaa, että korkean lämpötilan alue ei ole ratkennut kuvassa 1. Mutta jos PGA: n vahvistus kasvaa näillä lämpötila-arvoilla, PGA: n lähtösignaalia voidaan hallita alueella, jolla ADC voi tarjota luotettavia muunnoksia termistorin lämpötilan tunnistamiseksi.
Mikrokontrollerin laiteohjelmiston lämpötilan tunnistusalgoritmi lukee 10-bittisen tarkan ADC-digitaalisen arvon ja siirtää sen PGA-hystereesiohjelmistorutiiniin. PGA-hystereesirutiini tarkistaa PGA-vahvistusasetuksen ja vertaa ADC:n digitaalista arvoa kuvassa 1 esitetyn jännitesolmun arvoon. Jos ADC-lähtö ylittää jännitesolmun arvon, mikro-ohjain asettaa PGA-vahvistuksen seuraavaan suurempaan tai pienempään vahvistusasetukseen. Tarvittaessa mikro-ohjain saa uuden ADC-arvon uudelleen. PGA-vahvistus- ja ADC-arvot siirretään sitten mikrokontrolleriin pala kerrallaan lineaariseen interpolointirutiiniin.
Tietojen saaminen epälineaariselta termistormistorilta nähdään joskus "mahdottomana tehtävänä". Voit käyttää sarjavastusta, mikrokontrolleria, 10-bittistä ADC: tä ja PGA: ta ratkaisemaan epälineaaristen termistoreiden mittausongelmat yli ±25 ° C: n.
