原创 NTC 电阻测体温电路优化

2022-12-14 09:47 2962 23 8 分类: 模拟 文集: 电路分析设计

这一阵感染的人比较多,需要监测体温决定是否吃药还是喝水硬抗。忽然想起来使用NTC电阻测体温。把想法贡献出来。做体温计的同行参考一下。

专门用于测量体温的NTC电阻在温度范围(34°C~42°C)做了标定,如下表:

测量出来电阻值,就能转换出温度。如果使用单片机的12ADC进行采集,需要将电阻值变化转换成电压变化值,所以可以使用分压电路,如下:

输出电压  Vo = VREF *(R1/(R1+RT1)R1选择多大电阻最好?可采取的原则是在温度范围内使Vo输出变化量最大。即

上式右边对R求导,可以得到:

令上式为0,可以解得,由表中的数据可以取E96电阻为27.4KΩ。由这个分压电阻,可以计算出得到的电压范围0.44*VREF ~0.53*VREF 如果Vref 3.3V则这个电压范围(1.47V~1.74V)电压差约为 0.27V。对于12位的ADC可以变化300多个值。这个显然很不理想。

设计一个带偏置的放大电路,将这个电压变化扩展到接近电压轨的范围。

NTC放在R5这个位置,可以使输出随温度单调增加。放大倍数为15倍结果如下:

可以将输出电压范围扩展到接近ADC电压轨范围。实际使用时,需要调整连接到放大器正端的偏置电压和增益,以确保输出电压在理想范围内。所有电阻至少需要使用E96 1%精度电阻。另外放大器应选择低VOS的高精度运放。比如RS / TP / SGM 8551这样的。(不过这个跟额温枪抢物料了)。

郑重申明,上述电路未实际做出样品测试,仅供参考。

作者: southcreek, 来源:面包板社区

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文章评论2条评论)

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southcreek 2023-1-17 10:45

handy2023: 体温计行业没有什么人用ADC测温的!大多是用内置RFC(电阻频率控制器)的ASIC或者MCU,NTC与一个固定电容构成振荡,另外一个固定电阻与同一个电容构成振荡,比较 ...
这也是办法之一。可以用MCU以及内部的比较器构成一个一阶的ΣΔ  ADC,转换精度也挺高的。

handy2023 2023-1-14 11:19

体温计行业没有什么人用ADC测温的!大多是用内置RFC(电阻频率控制器)的ASIC或者MCU,NTC与一个固定电容构成振荡,另外一个固定电阻与同一个电容构成振荡,比较这两个振荡的频率差,就能算出温度值。
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