La conception d’un dispositif de détection de température de thermistance peut être difficile si vous prévoyez de l’utiliser sur toute sa plage de température. Une thermistance est généralement un dispositif résistif à haute impédance, de sorte qu’elle peut simplifier l’un des problèmes d’interface lorsque vous devez convertir la résistance de la thermistance en une valeur de tension. Un problème d’interface plus difficile, cependant, est de savoir comment capturer numériquement le comportement non linéaire de la thermistance avec un CAN linéaire.
Le terme « thermistance » vient d’une généralisation de la description « résistance thermosensible ». Les thermistances comprennent deux types de base, les thermistances à coefficient de température positif et les thermistances à coefficient de température négatif. Les thermistances à coefficient de température négatif sont idéales pour la mesure de température de haute précision. Pour déterminer la température autour de la thermistance, vous pouvez le faire à l’aide de la formule de Steinhart-Hart: T = 1 / (A0 + A1 (lnRT) + A3 (lnRT3)). Parmi eux, T est la température en Kelvin; RT est la valeur de résistance de la thermistance à la température T; et A0, A1 et A3 sont des constantes fournies par le fabricant de thermistances.
La résistance de la thermistance change avec la température, et ce changement est non linéaire, comme le montre la formule de Steinhart-Hart. Lors des mesures de température, un courant de référence doit être entraîné à travers la thermistance pour créer une tension équivalente qui a une réponse non linéaire. Vous pouvez essayer de compenser la réponse non linéaire de la thermistance à l’aide de la table de référence fournie sur le microcontrôleur. Même si vous pouviez exécuter un tel algorithme sur le micrologiciel du microcontrôleur, vous auriez toujours besoin d’un convertisseur de haute précision pour la capture de données en présence de températures extrêmes.
Alternativement, vous pouvez utiliser une technique de « linéarisation matérielle » et un CAN de précision inférieure avant la numérisation. (Figure 1) Une technique consiste à placer une résistance RSER en série avec la thermistance RTHERM et une tension de référence ou une alimentation (voir Figure 1). Le PGA (Programmable Gain Amplifier) est réglé sur 1V/V, mais dans un tel circuit, un CAN de précision 10 bits ne peut détecter qu’une plage de température très limitée (environ ±25°C).
Figure 1, veuillez noter que la région de température élevée n’est pas résolue dans la figure 1. Mais si le gain du PGA est augmenté à ces valeurs de température, le signal de sortie du PGA peut être contrôlé dans une plage dans laquelle l’ADC peut fournir des conversions fiables pour identifier la température de la thermistance.
L’algorithme de détection de température du micrologiciel du microcontrôleur lit la valeur numérique ADC de précision 10 bits et la transfère à la routine logicielle d’hystérésis PGA. La routine d’hystérésis PGA vérifie le réglage du gain PGA et compare la valeur numérique ADC à la valeur du nœud de tension illustrée à la figure 1. Si la sortie ADC dépasse la valeur du nœud de tension, le microcontrôleur réglera le gain PGA sur le paramètre de gain supérieur ou inférieur suivant. Si nécessaire, le microcontrôleur obtient à nouveau une nouvelle valeur ADC. Les valeurs pga gain et ADC sont ensuite transmises à une routine d’interpolation linéaire par morceaux du microcontrôleur.
Obtenir des données d’une thermistance non linéaire est parfois considéré comme une « tâche impossible ». Vous pouvez utiliser une résistance série, un microcontrôleur, un CAN 10 bits et un PGA pour résoudre les problèmes de mesure des thermistances non linéaires au-delà de ±25 °C.
