热敏电阻的非线性问题的解决方案

发布时间:2015-02-17 阅读量:934 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】 热敏电阻通常为一款高阻抗、电阻性器件,因此当您需要将热敏电阻的阻值转换为电压值时,该器件可以简化其中的一个接口问题。然而更具挑战性的接口问题是,如何利用线性 ADC 以数字形式捕获热敏电阻的非线性行为。

“好消息!2015年新年来临之际,我爱方案网准备了ST开发板、庆科WIFI模块开发套件以及智能硬件研发必备的精密样片,只需填写个人信息与开发计划即有机会获得。更多详情>>>>”

如果您打算在整个温度范围内均使用热敏电阻温度传感器件,那么该器件的设计工作会颇具挑战性。热敏电阻通常为一款高阻抗、电阻性器件,因此当您需要将热敏电阻的阻值转换为电压值时,该器件可以简化其中的一个接口问题。然而更具挑战性的接口问题是,如何利用线性 ADC 以数字形式捕获热敏电阻的非线性行为。

“热敏电阻”一词源于对“热度敏感的电阻”这一描述的概括。热敏电阻包括两种基本的类型,分别为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。负温度系数热敏电阻非常适用于高精度温度测量。要确定热敏电阻周围的温度,您可以借助 Steinhart-Hart 公式:T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3)) 来实现。其中,T 为开氏温度;RT 为热敏电阻在温度 T 时的阻值;而 A0、A1 和 A3 则是由热敏电阻生产厂商提供的常数。

热敏电阻的阻值会随着温度的改变而改变,而这种改变是非线性的,Steinhart-Hart 公式表明了这一点。在进行温度测量时,需要驱动一个通过热敏电阻的参考电流,以创建一个等效电压,该等效电压具有非线性的响应。您可以使用配备在微控制器上的参照表,尝试对热敏电阻的非线性响应进行补偿。即使您可以在微控制器固件上运行此类算法,但您还是需要一个高精度转换器用于在出现极端值温度时进行数据捕获。

另一种方法是,您可以在数字化之前使用“硬件线性化”技术和一个较低精度的 ADC。其中一种技术是将一个电阻 RSER 与热敏电阻 RTHERM 以及参考电压或电源进行串联(见图 1)。将 PGA(可编程增益放大器)设置为 1V/V,但在这样的电路中,一个 10 位精度的 ADC 只能感应很有限的温度范围(大约 ±25°C)。

请注意,在图 1 中对高温区没能解析。但如果在这些温度值下增加 PGA 的增益,就可以将 PGA 的输出信号控制在一定范围内,在此范围内 ADC 能够提供可靠地转换,从而对热敏电阻的温度进行识别。

热敏电阻的非线性问题的解决方案

微控制器固件的温度传感算法可读取 10 位精度的 ADC 数字值,并将其传送到 PGA 滞后软件程序。PGA 滞后程序会校验 PGA 增益设置,并将 ADC 数字值与图 1 显示的电压节点的值进行比较。如果 ADC 输出超过了电压节点的值,则微控制器会将 PGA 增益设置到下一个较高或较低的增益设定值上。如果有必要,微控制器会再次获取一个新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值会被传送到一个微控制器分段线性内插程序。

从非线性的热敏电阻上获取数据有时候会被看作是一项“不可能实现的任务”。您可以将一个串联电阻、一个微控制器、一个 10 位 ADC 以及一个 PGA 合理的配合使用,以解决非线性热敏电阻在超过 ±25°C 温度以后所带来的测量难题。

相关文章


奥地利微推出低成本、无电阻且具电流感测功能的解决方案

数字隔离器结合分流电阻的智能计量解决方案

基于直流PTC热敏电阻恒温控制系统的设计方案
相关资讯
中国AI产业突破封锁的韧性发展路径及未来展望

在全球科技博弈背景下,美国对华AI芯片出口限制政策持续升级。腾讯总裁刘炽平在2025年第一季度财报会上明确表示,腾讯已具备应对供应链风险的充足储备与技术创新能力,标志着中国AI产业正加速走向自主化发展道路。本文结合产业动态与政策趋势,剖析中国AI产业的战略转型与突破路径。

重塑全球供应链格局:ASM International战略布局应对贸易壁垒

在全球半导体产业链加速重构的背景下,荷兰半导体设备巨头ASM International(以下简称“ASM”)近期通过一系列战略调整引发行业关注。2025年5月15日,该公司宣布将通过转嫁关税成本、加速美国本土化生产及优化全球供应链,应对地缘政治风险与贸易壁垒。面对美国近期加征的“对等关税”政策(涵盖钢铁、汽车等商品,未来可能扩展至半导体领域),ASM展现出显著的供应链韧性:其亚利桑那州工厂即将投产,新加坡基地产能同步扩充三倍,形成“多区域制造网络”以分散风险。与此同时,中国市场成为其增长引擎——2025年中国区销售额或突破预期上限,占比达总营收的20%,凸显其在差异化竞争中的技术优势。这一系列举措不仅反映了半导体设备行业对关税政策的快速响应,更揭示了全球产业链从“效率优先”向“安全韧性”转型的深层逻辑。

国产芯片架构演进之路:从指令集适配到生态重构

在全球半导体产业长期被x86与ARM架构垄断的背景下,国产芯片厂商的生态自主化已成为关乎技术主权与产业安全的核心议题。北京君正集成电路股份有限公司作为中国嵌入式处理器领域的先行者,通过二十余年的技术迭代,探索出一条从指令集适配到生态重构的独特路径——早期依托MIPS架构实现技术积累,逐步向开源开放的RISC-V生态迁移,并创新性采用混合架构设计平衡技术过渡期的生态兼容性。这一转型不仅打破了国产芯片“被动跟随”的固有范式,更在智能安防、工业控制、AIoT等新兴领域实现了从“技术替代”到“生态定义”的跨越。据行业数据显示,其基于RISC-V内核的T系列芯片已占据计算芯片市场80%的份额,成为推动国产架构产业化落地的标杆。本文通过解析北京君正的架构演进逻辑,为国产半导体产业突破生态壁垒提供可复用的方法论。

性能飙升27%!高通骁龙7 Gen4如何改写中端芯片格局?

5月15日,高通技术公司正式推出第四代骁龙7移动平台(骁龙7 Gen 4),以台积电4nm制程打造,性能迎来全方位升级。该平台采用创新的“1+4+3”八核架构,CPU性能较前代提升27%,GPU渲染效率提升30%,并首次支持终端侧运行Stable Diffusion等生成式AI模型,NPU算力增幅达65%。在影像领域,其搭载的三重12bit ISP支持2亿像素拍摄与4K HDR视频录制,配合Wi-Fi 7与XPAN无缝连接技术,重新定义中高端设备的创作边界。荣耀与vivo宣布首发搭载该平台的机型,预计本月上市,标志着生成式AI技术向主流市场加速渗透。

破局高端芯片!小米自研玄戒O1即将发布,性能参数首曝光

5月15日晚间,小米集团CEO雷军通过个人微博账号正式宣布,由旗下半导体设计公司自主研发的玄戒O1手机SoC芯片已完成研发验证,计划于本月下旬面向全球发布。据雷军透露,该芯片将采用业界领先的4nm制程工艺,核心性能指标已接近国际旗舰水平。