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设计分压器电路来测量NTC#xff08;负温度系数热敏电阻#xff09;的阻值。编写C语言函数来使用测量的阻值和NTC参数计算温度。
首先#xff0c;让我们设计分压器电路。
分压器电路设计
您需要一个已知阻值的参考电阻#xff0c;通常推荐与…两个主要的步骤
设计分压器电路来测量NTC负温度系数热敏电阻的阻值。编写C语言函数来使用测量的阻值和NTC参数计算温度。
首先让我们设计分压器电路。
分压器电路设计
您需要一个已知阻值的参考电阻通常推荐与NTC在预期工作温度附近阻值相当的电阻比如10KΩ。 Vcc||Rref (10KΩ)|--- Vout (测量的电压)|NTC (10KΩ at 25°C)|GND在这个电路中Vcc 可能是你的微控制器的模拟参考电压例如3.3V或5VRref 是参考电阻NTC是热敏电阻。Vout 是两个电阻之间的电压我们将用ADC模数转换器读取该电压。
C语言函数设计
温度计算依据以下公式来计算 T 1 / ( 1 / T 25 ( 1 / B ) ∗ l o g ( R n t c / R 25 ) ) T 1 / (1/T_{25} (1/B) * log(R_{ntc}/R_{25})) T1/(1/T25(1/B)∗log(Rntc/R25))
其中
T 是绝对温度Kelvin。T_{25} 是25°C时的温度Kelvin即 298.15K。B 是热敏电阻的B值例如3950。R_{ntc} 是NTC的实际阻值。R_{25} 是NTC在25°C下的阻值10KΩ。
要计算这个您需要从ADC测量值转换为阻值 R n t c R r e f ∗ V c c − V o u t V o u t R_{ntc} R_{ref} * \frac{V_{cc} - V_{out}}{V_{out}} RntcRref∗VoutVcc−Vout
然后使用以上公式计算温度。
这里是一个C语言函数的例子假设您能够获得Vout
#include math.h#define Rref 10000.0f // 参考电阻的阻值10KΩ
#define R25 10000.0f // NTC在25°C下的阻值10KΩ
#define B 3950.0f // B值
#define Vcc 5.0f // 电源电压
#define ADC_max_value 1023.0f // 假设您的ADC是10位的// 将ADC原始值转换为电压值的函数
float ADC_to_voltage(int ADC_value) {return (float)ADC_value * (Vcc / ADC_max_value);
}// 函数传入Vout返回摄氏温度
float NTC_temp_C(float Vout) {// 计算NTC的阻值float Rntc Rref * ((Vcc / Vout) - 1.0f);// 计算NTC的温度Kelvinfloat T 1.0f / ((1.0f / 298.15f) (1.0f / B) * logf(Rntc / R25));// 转换为摄氏温度float tempC T - 273.15f;return tempC;
}// 然后您的代码在获取ADC的原始值并计算温度时可能如下所示
// int ADC_value ADC_Read(); // 假设这是您用于读取ADC原始值的函数
// float voltage ADC_to_voltage(ADC_value);
// float temperature NTC_temp_C(voltage);请注意您的微控制器需要具有模数转换器来读取Vout电压公式中使用的数值可能需要根据您实际使用的硬件进行调整。 ADC读取到的数字可能需要转换为实际的电压值这取决于您的微控制器的分辨率如10位、12位等和参考电压。这部分代码需要根据您微控制器的实际编程手册来实现。
如果您的开发环境不包含 math.h 头文件您还可以使用泰勒级数展开或查找表来实现自然对数函数。对于热敏电阻的温度计算精确度不需要非常高所以您可以采用一个简化的对数函数实现。
以下是一个使用泰勒级数展开的简化对数自然对数近似函数
float ln_approx(float x) {if (x 0.0f) {return 0.0f; // 对数未定义或无效输入值}float y, y_old, t;y 0;t (x - 1) / (x 1);// 计算前几项y 2 * t;t t * t * t; // t^3y (2 * t) / 3;t * t * t; // t^5y (2 * t) / 5;return y;
}
请注意上述代码的精度依赖于泰勒级数中考虑的项数。上述实现只考虑了展开的前五项根据您的应用需求您可能需要更多项以提高精度。
然后您可以在没有 math.h 的情况下重写 NTC_temp_C 函数
float NTC_temp_C(float Vout) {if (Vout 0.0f) {return -273.15f; // 无效数据}// 计算NTC阻值float Rntc Rref * ((Vcc / Vout) - 1.0f);// 温度计算float T 1.0f / ((1.0f / 298.15f) (1.0f / B) * ln_approx(Rntc / R25));// 转为摄氏度float tempC T - 273.15f;return tempC;
}
请记住您可能需要根据实际应用调整泰勒级数展开的项数以平衡执行时间和计算精度。
另一种方法是使用查找表。根据您测量温度范围内的阻值和温度之间的关系您可以创建一个对应的查找表。这种方法占用的内存会比较多但是可以在不引入数学库的情况下达到很好的准确性和快速响应。
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