NTC热敏电阻线性化的电路设计

yu9988

NTC热敏电阻线性化的电路设计
       通常利用单片机对NTC热敏电阻进行线性化,不仅电路复杂,而且要做大量的计算。下面介绍一种利用四通道智能温度传感器MAX6691实现NTC热敏电阻线性化的电路,如图2所示。T1~T4分别接4只热敏电阻。在R+与R-之间接外部电阻RExt。UCC、GND分别为电源端和地。I/O为漏极开路的单线输入/输出接口,外部接10k欧的上拉电阻。该芯片适配热敏电阻并具有单线I/O接口。

       MAX6691既可配负温度系数(NTC)热敏电阻,又可配正温度系数(PTC)热敏电阻。在测量气体或液体温度时,使用NTC热敏电阻更为普遍。热敏电阻的测温范围可以超出芯片的工作温度。例如配10K3A1IA型NTC热敏电阻时,MAX6691的测温范围是-80e~+150e,而MAX6691的工作温度范围仅为-55e~+125e。
       MAX6691内部主要包括5部分:1124V基准电压源;由四选一模拟开关构成的多路转换器(MUX)缓冲放大器，1/4PWM转换器及单线I/O接口控制逻辑。外围元件中,RT1~RT4代表4只NTC热敏电阻,RExt为外部电阻,RC为I/O端上拉电阻,C为滤除电源噪声的电容。
       MAX6691的测温原理如下:首先通过自动切换多路转换器(MUX)依次检测4只NTC热敏电阻的电压,然后进行缓冲放大,再利用PWM转换器把电压信号变成脉宽信号,由单线I/O接口送给单片机(LC),最后由LC分别计算出4路被测温度的数值。测量准确度为015%,测量误差小于015%FS(FS代表满量程温度值),能自动检测热敏电阻开路或短路故障,一旦出现故障,I/O端就输出一个很窄的故障脉冲。
       在测量前,MAX6691处于休眠模式,I/O端呈高电平UCC。测量开始时,单片机首先把I/O端置成低电平并至少保持5Ls时间,然后释放I/O端。MAX6691的T1~T4端就依次连接到热敏电阻RT1~RT4上,再经过RExt接基准电压URef,测量过程需102ms(典型值)。测量结束时,MAX6691先把I/O端拉成低电平并保持125Ls,然后按照顺序输出4个脉宽信号tH(tH1~tH4),tH即表示高电平持续时间,它与外部电阻RExt上的压降UExt成正比。tL代表低电平持续时间,它与URef成正比,因URef为固定值,故tL恒定不变,tL=419ms。tH/tL比值的表达式为[3]
      
利用单片机很容易测出每一路温度所对应的tH/tL比值,进而计算出RT值,再根据外部存储器中的RT与温度对照表确定该路温度值。测量过程中,若检测到第3路热敏电阻RT3发生了开路或短路故障,则输出的第3个脉宽信号就变成了脉宽仅为122Ls的窄脉冲,称之为故障脉冲,其脉宽小于5%tL。利用这一特点,LC很容易识别出来并通过故障报警使扬声器发声。