Designing a thermistor temperature sensing device can be challenging if you plan to use it over its entire temperature range. A thermistor is typically a high-impedance, resistive device, so it can simplify one of the interface issues when you need to convert the thermistor's resistance to a voltage value. A more challenging interface issue, however, is how to capture the thermistor's nonlinear behavior digitally with a linear ADC.
The term "thermistor" comes from a generalization of the description "heat{{0}}sensitive resistor". Thermistors include two basic types, positive temperature coefficient thermistors and negative temperature coefficient thermistors. Negative temperature coefficient thermistors are ideal for high-precision temperature measurement. To determine the temperature around the thermistor, you can do it with the help of the Steinhart-Hart formula: T=1/(A0 plus A1(lnRT) plus A3(lnRT3)). Among them, T is the temperature in Kelvin; RT is the resistance value of the thermistor at temperature T; and A0, A1 and A3 are constants provided by the thermistor manufacturer.
ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ และการเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ใช่-เชิงเส้น ตามที่แสดงสูตรของ Steinhart-Hart เมื่อทำการวัดอุณหภูมิ กระแสอ้างอิงจะต้องถูกขับเคลื่อนผ่านเทอร์มิสเตอร์เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เท่ากันซึ่งมีการตอบสนองที่ไม่ใช่-เชิงเส้น คุณสามารถลองชดเชยการตอบสนองที่ไม่ใช่-เชิงเส้นของเทอร์มิสเตอร์โดยใช้ตารางอ้างอิงที่ให้ไว้ในไมโครคอนโทรลเลอร์ แม้ว่าคุณจะสามารถเรียกใช้อัลกอริธึมดังกล่าวบนเฟิร์มแวร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ คุณก็ยังต้องการตัวแปลงที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการบันทึกข้อมูลในที่ที่มีอุณหภูมิสูง
Alternatively, you can use a "hardware linearization" technique and a lower precision ADC before digitizing. (Figure 1) One technique is to place a resistor RSER in series with the thermistor RTHERM and a reference voltage or power supply (see Figure 1). The PGA (Programmable Gain Amplifier) is set to 1V/V, but in such a circuit, a 10-bit precision ADC can only sense a very limited temperature range (about ±25 degree ).
รูปที่ 1 โปรดทราบว่าบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไม่ได้รับการแก้ไขในรูปที่ 1 แต่ถ้าอัตราขยายของ PGA เพิ่มขึ้นที่ค่าอุณหภูมิเหล่านี้ สัญญาณเอาต์พุตของ PGA สามารถควบคุมได้ภายในช่วงที่ ADC สามารถให้ความน่าเชื่อถือ การแปลงเพื่อระบุอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์
อัลกอริธึมการวัดอุณหภูมิของเฟิร์มแวร์ไมโครคอนโทรลเลอร์จะอ่านค่าดิจิตอล ADC ที่มีความแม่นยำ 10 บิตและโอนไปยังรูทีนซอฟต์แวร์ PGA hysteresis รูทีน PGA hysteresis ตรวจสอบการตั้งค่า PGA gain และเปรียบเทียบค่าดิจิตอล ADC กับค่าของโหนดแรงดันไฟฟ้าที่แสดงในรูปที่ 1 หากเอาต์พุต ADC เกินค่าของโหนดแรงดันไฟฟ้า ไมโครคอนโทรลเลอร์จะตั้งค่าอัตราขยาย PGA ให้สูงขึ้นถัดไป หรือการตั้งค่าเกนที่ต่ำกว่า หากจำเป็น ไมโครคอนโทรลเลอร์จะได้รับค่า ADC ใหม่อีกครั้ง จากนั้น ค่าเกนของ PGA และค่า ADC จะถูกส่งต่อไปยังรูทีนการประมาณค่าเชิงเส้นแบบทีละชิ้นของไมโครคอนโทรลเลอร์
Getting data from a nonlinear thermistor is sometimes seen as an "impossible task". You can use a series resistor, a microcontroller, a 10-bit ADC, and a PGA to solve the measurement problems of non-linear thermistors beyond ±25 degree .
