一种基于NTC热敏电阻测量的温度模块

一种基于NTC热敏电阻测量的温度模块

设计初衷和经历:

设计这块温度采集模块时，最初的用途在冰箱的检测线，通过485总线的方式，采集每个工位的冰箱关键节点的温度。后因为工作变动，加以改进，增加了三相电缺相，错相检测，用于热泵空调的温度采集上。温度采集最关键的就是在温度探头的选择上，刚开始采用的是DS18B20，测量的精度不得不承认很优秀，但是实际用在工程上，发现几点致命的问题。

1，DS18B20的封装太麻烦，网上能采购到的封装，大多已下图居多，体积大，线体粗，很不方便安装。而且热塑套管长期泡在水温高的环境下，很容易脱胶进水。

 

2，DS18B20价格还是偏高的，再请人工封装的话，一套探头的价格不下于8块（NTC < 4），当然关键的还是一下2点。

3，DS18B20的温度采集方式和数据传输，用过的人都知道是靠1-wire的通信传输的，这样对传输的要求就上去了，在一些有变频器或是干扰偏大的地方，很容易故障，其特性确定其应用范围很窄。

4，DS18B20还有个问题就是测温极限的问题，DS18B20的高温最高可以测到125度，但是因为数据是存储在内部ROM里面的，大家想想ROM是物理结构的，这么高的温度，ROM难道还能存活么？答案是不能，在持续125左右的温度，ROM的数据会丢失，及时温度下降，DS18B20也不会工作了，只有重新复位。所以DS18B20不适合用于工业。

 温度探头的选型

发现这么多问题后，第一个要解决的就是探头的第二次选型。后多方查阅资料，最终决定用NTC热敏电阻（热敏二极管）。NTC测温原理说白了就是电阻值随温度的改变而变化，只要测电阻就可以了，OK，串联同大小的精密电阻（温漂<25ppm 0.1%），读AD无非是最合适的了。下面来说下NTC的优缺点吧。

1，NTC阻值变化不是一条完美的线性，所以在测量精度不高，一般市场上的都是±1%。

2，市面上能买到的封装好的基本上都是下图所示，相比与DS18B20的封装，明显小了很多，而且看起来更加美观，但使用过程中依旧存在2种缺陷：线子的耐温比较低，所以安装时要尽量避免线子接触高温介质。一些小作坊封装的探头在高低温跳变很大的时候，探头里很容易雾化，结果就是电阻值偏小，温度偏高。（个人觉得大厂家的是不是会把里面抽成真空）

 

3，接下来说说有关NTC测温的软硬件吧，当然我使用的都是比较简单的方式，实用性也算普遍，能满足大部分场合了。如果要求什么高精度AD采集，高精度的温度系数，那就不用让下看了，毕竟条件有限。先贴出原理图，有条件的朋友，尽量把VCC换成基准电压。在精密10K电阻一定要并联一个滤波电容，我选用的NTC的型号是：NTC-10K  3950。具体的参数可以问供应商，Mail我也可以。

 

软件部分主要注意2点就可以了。1，是要建立AD和温度变化的对应数组。2，注意要加上滤波算法。

首先说下如果得到温度吧，建立ADC和温度的对应表格，通过循环查表的方式，获取整数部分，小数部分的话就是前后数组的对比运算了。

          

2，还是一个关键的细节就是软件滤波，硬件滤波咱已经做过了，就是上面的并联的电容了。

软件滤波的方式有很多种，我这里用的是一阶滞后滤波。

到此也就告一段落了。。。有什么错误的，请大家帮忙指出。。。

制成成品