Измерение температуры с помощью PTO и микроконтроллера

Я хочу измерить температуру в домашней духовке с помощью термометра сопротивления и микроконтроллера.

Простая схема, которая часто используется, представляет собой делитель напряжения , питающий вывод АЦП.

Другие схемы включают мост Уитстона и источники постоянного тока. Я также видел схемы, использующие операционный усилитель перед АЦП.

Наконец, появились микросхемы, разработанные специально для этой цели, такие как ADS1248 от TI .

То, что я ищу, является указателем на хорошее обсуждение компромиссов между этими различными подходами и когда можно выбрать один подход вместо другого. В частности, как можно приблизиться к «сбалансированному» решению, если было бы мало смысла использовать высокоточный операционный усилитель перед низкоразрядным АЦП. например.

Ответы (1)

Сначала вам нужно решить, какое разрешение вам нужно в каком диапазоне температур, и все, что из этого следует, — это просто математика.

Я бы начал с того, что если подключить термистор к земле на одном конце и подтянуть на другом, то соединение этих двух с микроконтроллером достаточно хорошее. Аналоговое напряжение будет нелинейным по-разному, но температуры не меняются быстро, поэтому микро может применить большое количество математических вычислений, чтобы в конечном итоге получить градусы Цельсия, градусы Фаренгейта или что-то еще.

Из минимальных и максимальных температур, которые вы хотите измерить, и таблицы данных термистора вы можете найти минимальные и максимальные значения сопротивления термистора, с которыми вам нужно иметь дело. Размер подтяжки должен быть таким, чтобы минимальное и максимальное значения приводили к напряжениям примерно на одинаковом расстоянии от центра. Метод подтягивающего резистора будет иметь наибольшее разрешение сопротивления термистора в центре диапазона. Другими словами, вы будете измерять сопротивление термистора наиболее точно, когда оно имеет то же сопротивление, что и подтягивающий резистор.

Посчитайте и определите, какой шаг сопротивления на счет АЦП находится на каждом конце диапазона, затем выясните, каким температурам они соответствуют, и, следовательно, какую дельту температуры представляет один счет АЦП в минимальной и максимальной точках. Вы можете легко получить микросхемы со встроенными 12-битными аналого-цифровыми преобразователями. Если эти вычисления говорят вам, что температурное разрешение в наихудшем случае достаточно хорошее с 12-битными, то это все, что вам нужно для электроники, а остальное — математика в прошивке.

Обратите внимание, что разрешение и точность — две разные вещи. Электроника до аналого-цифрового преобразователя должна иметь минимально необходимое разрешение. Точность может быть хуже в зависимости от точности термистора и подтягивающего резистора. Если вы можете протестировать устройство при известных температурах, вы можете откалибровать эту точность с помощью математических констант в прошивке.

Олин, спасибо за информацию. Хотели бы вы разработать и обсудить альтернативы, помимо делителя напряжения?
@Jonny: Все остальные методы более сложны, поэтому сначала вы должны посчитать и посмотреть, достаточно ли хорош простой делитель напряжения. Вы можете использовать источник тока для линейного измерения сопротивления. Обратите внимание, что сопротивление может быть не линейно пропорционально температуре, но это может дать вам более равномерное разрешение во всем диапазоне температур. Было бы полезно, если бы вы указали некоторые особенности того, какой диапазон вы пытаетесь измерить, какое разрешение и точность вам нужны, а также ссылку на таблицу данных термистора.