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测温电路,热敏电阻串联电阻的选择问题,计算方法。

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(406424099)

出0入0汤圆

发表于 2007-12-9 10:57:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
发布一个新的话题:
温度采样电路。
这个问题虽然很简单,但也值得细致分析。
以下是0.2版原理图的温度采样电路图



首先我们分析我们的温度采样范围:
温度下限比较好解决,因为我们不可能在极端环境下使用充电器
设置为-5摄氏度。
温度上限则需要好好考虑了,我们的电池组可能出现的最高温度是多少,
我认为超过60摄氏度就是很危险了,需要停工保护。

那么我们把温度范围设置为 -5到60 摄氏度。

当然,这是我的个人意见,这个温度范围大家可以讨论。

下一步,讨论我们热敏电阻的阻值变化范围。热敏电阻的灵敏性和它的B值直接相关,
越大,灵敏性越高。以我手上的 芝蒲玻璃钢封装热敏电阻 为例,典型电阻49.12K欧姆,B为3970。(一般的热敏电阻不会有这么高。)

下面是用excel计算出来的,热敏电阻从0度到60度的对应电阻,从高到低。计算方法参考坛子里其他帖。

static const unsigned int tempratrue[] =
{
16728,16287,15860,15445,15042,14652,14272,13904,13547,13200,12863,12536,12219,11910,11611,11319,11037,10762,10495,10236,9983,9738,9500,9269,9043,8825,8612,8405,8203,8007,7817,7631,7451,7276,7105,6939,6777,6619,6466,6317,6172,6030,5892,5758,5628,5500,5376,5256,5138,5023,4912,4803,4696,4593,4492,4394,4298,4205,4114,4025,3938,3854,3771,3691,3612,3536,3461,3389,3317,3248,3180,3114,3050,2987,2926,2866,2807,2750,2694,2639,2586,2534,2483,2434,2385,2338,2291,2246,2202,2159,2116,2075,2035,1995,1957,1919,1882,1846,1811,1777,1743,1710,1678,1646,1615,1585,1556,1527,1499,1471,1444,1417,1391,1366,1341,1317,1293,1270,1247,1225,1203
}

考虑单片机的存储空间,只存储120个,单位10欧姆,精度0.5度,测量0-60度,电阻处于之间的情况,用线性差分计算。

60度电阻 167280欧姆,
0度电阻 12030欧姆。

差值 167280 - 12030 = 155250。希望测量的温度越精确,就需要把这个电阻变化,完全反映成电压变化。

假设 基准电压取5.00v。那么电压范围越趋近于0~5.00v,测得越精确。

这里不使用运算放大器做电压跟踪,那么串联电阻的大小选择,就很重要了。

按照上面的原理图计算。

热敏电阻串联分压电阻为R 千欧姆。

分压电阻接地,热敏电阻接稳压vref。

下限为 vref×12.030/(R+12.030)

上限为 vref×167.280/(R+167.280)

我们的目标函数 F(R) = 上限 - 下限 = Vref×(167.280/(R+167.280) - 12.030/(R+12.030))

               F(R) = Vref×155.250×R/(R×R+179.31R+2012.378)

       由此,我们转化为求 Q(R) = R/(R×R+179.31R+2012.378) 的最大值

            分子分母同除R Q(R) =  1/(R+179.37+2012.378/R)

                转化为求  K(R) = R + 179.37 + 2012.378/R 的最小值

                      对  K(R)求导 K'(R) = 1 - 2012.378×1/2×1/(R×R)

                             当K'(R)=0的时候,K(R)取得极值 算出 R = 31.720。该函数显然只有一个极值,也是最小值。

          即,当选串联电阻为31.720千欧姆的时候,输出可测范围最大。

          根据上述计算过程,推广公式为    R = (( RL × RH )/2)^(1/2), RL代表热敏电阻可能出现的最小值,RH代表可能出现的最大值。

对于不同的热敏电阻,要进行分别的计算,才能得出最大的灵敏度。

还有,我有点建议,为什么不在信号输如ADC接口前,先放一个1K的电阻?

建议Grant,安哥,力哥,考虑一下热敏电阻,我们提前计算哈。呵呵

以上是我的见解,欢迎大家拍砖。

把我的热敏电阻datasheet贴上来。

点击此处打开ourdev_186662.pdf(文件大小:1.90M)
(406383683)

出0入0汤圆

发表于 2007-12-9 22:10:52 | 显示全部楼层
我觉得用查表的方法就很好呀,公式计算比较麻烦,查表的时候每两个数据之间认为是斜线即可,这样计算也比较方便,用公式会遇到热敏电阻的离散性,也不会太准的。
(406329940)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2007-12-10 13:06:35 | 显示全部楼层
最近坛子很冷清啊,唉。
1楼误解我意思了,
我不是计算热敏电阻。
(406323195)

出0入4汤圆

发表于 2007-12-10 14:59:00 | 显示全部楼层
我感觉最好做成半桥的形式,然后进行差分放大好一点。

因为天冷了 所以论坛也冷清
(406320989)

出0入0汤圆

发表于 2007-12-10 15:35:46 | 显示全部楼层
也许真是天冷了。
来顶一下
(406316050)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2007-12-10 16:58:05 | 显示全部楼层
同意小松,但是原理图这种修改做多了,是不是让原理图组负担太重了,我只是本着不修改的前提下,尽力挖掘下潜力
(405645781)

出0入0汤圆

发表于 2007-12-18 11:09:14 | 显示全部楼层
哪里能买到NTC
(404849596)

出0入0汤圆

发表于 2007-12-27 16:18:59 | 显示全部楼层
市面上有的充电器采用二极管检测温度。
其实温度检测不需要很准确,主要起保护作用。本身它受环境温度影响就很大。另外,检测的温度范围也不用从-5度起,考虑充电器不会在寒冷的室外使用。从15度就可以了。最高温度应该高些,60度不一定够。
(309386958)

出0入0汤圆

发表于 2011-1-5 13:42:57 | 显示全部楼层
mark
(308413612)

出0入0汤圆

发表于 2011-1-16 20:05:23 | 显示全部楼层
R11和R12,换恒流源电路。保证恒流源精度的前提下,接下来的事情就非常简单了。
(308402873)

出0入0汤圆

发表于 2011-1-16 23:04:22 | 显示全部楼层
其实很简单:二分之一分压时的灵敏度最大。即分压电阻的阻值与热敏电阻的阻值相等时灵敏度最大。
(305128354)

出0入0汤圆

发表于 2011-2-23 20:39:41 | 显示全部楼层
"转化为求  K(R) = R + 179.37 + 2012.378/R 的最小值

                      对  K(R)求导 K'(R) = 1 - 2012.378×1/2×1/(R×R) "
呵呵,看了楼主的帖子很受益了,不过楼主这一步求导好像算错了吧,应该没有那个1/2,推广公式应该改成
R = ( RL × RH )^(1/2)吧。
(305121647)

出0入0汤圆

发表于 2011-2-23 22:31:28 | 显示全部楼层
mark
(297785225)

出0入0汤圆

发表于 2011-5-19 20:25:10 | 显示全部楼层
学习一下
(297613182)

出0入0汤圆

发表于 2011-5-21 20:12:33 | 显示全部楼层
mark
(285505112)

出0入0汤圆

发表于 2011-10-8 23:33:43 | 显示全部楼层
mark
(281472014)

出0入0汤圆

发表于 2011-11-24 15:52:01 | 显示全部楼层
mark
(281471397)

出0入0汤圆

发表于 2011-11-24 16:02:18 | 显示全部楼层
好好研究一下
(281458582)

出0入0汤圆

发表于 2011-11-24 19:35:53 | 显示全部楼层
学习,学习
(281395554)

出0入0汤圆

发表于 2011-11-25 13:06:21 | 显示全部楼层
mark!!!
(278714438)

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 13:51:37 | 显示全部楼层
mark
(274318345)

出0入0汤圆

发表于 2012-2-15 10:59:50 | 显示全部楼层
mark
(14777971)

出0入0汤圆

发表于 2020-5-7 09:32:44 | 显示全部楼层
这样设计未必是测量精度最高吧,测量的范围是大了,但是因为非线性的问题,在高温区的分辨率可能就很差了
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