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.
Der Widerstand des Thermistors ändert sich mit der Temperatur, und diese Änderung ist nicht-linear, wie die Steinhart-Hart-Formel zeigt. Bei Temperaturmessungen muss ein Referenzstrom durch den Thermistor geleitet werden, um eine äquivalente Spannung zu erzeugen, die eine nicht-lineare Antwort hat. Sie können versuchen, die nicht-lineare Reaktion des Thermistors mithilfe der auf dem Mikrocontroller bereitgestellten Referenztabelle zu kompensieren. Selbst wenn Sie einen solchen Algorithmus auf der Mikrocontroller-Firmware ausführen könnten, würden Sie immer noch einen hochpräzisen Konverter für die Datenerfassung bei extremen Temperaturen benötigen.
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 ).
Abbildung 1, bitte beachten Sie, dass der Hochtemperaturbereich in Abbildung 1 nicht aufgelöst ist. Wenn jedoch die Verstärkung des PGA bei diesen Temperaturwerten erhöht wird, kann das Ausgangssignal des PGA in einem Bereich gesteuert werden, in dem der ADC zuverlässig liefern kann Umwandlungen, um die Temperatur des Thermistors zu identifizieren.
Der Temperaturerfassungsalgorithmus der Mikrocontroller-Firmware liest den 10-Bit-Präzisions-ADC-Digitalwert und überträgt ihn an die PGA-Hysterese-Softwareroutine. Die PGA-Hystereseroutine überprüft die PGA-Verstärkungseinstellung und vergleicht den ADC-Digitalwert mit dem Wert des in Abbildung 1 gezeigten Spannungsknotens. Wenn der ADC-Ausgang den Wert des Spannungsknotens überschreitet, stellt der Mikrocontroller die PGA-Verstärkung auf die nächsthöhere ein oder niedrigere Gain-Einstellung. Gegebenenfalls bekommt der Mikrocontroller wieder einen neuen ADC-Wert. Die PGA-Verstärkung und die ADC-Werte werden dann an eine Mikrocontroller-Routine für stückweise lineare Interpolation weitergegeben.
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 .
