Не тролль. А жизненный опыт такой. Было дело. Я такой умный,
начитался ANов, наслушался советов по линеаризации. И взялся
считать: вот щас поставлю параллельный резистор в схему делителя,
напрямую оцифровываемую АЦП МК! Нужно же рассчитать значение? Какой
ставить? Построил график цены деления шкалы АЦП от температуры. Провёл эксперимент, подставляя различные значения резистора в параллель термистору. При любом резисторе, параллельном термистору, количество градусов на отсчёт АЦП лишь растёт. Резистор возбуждения (верхнее плечо делителя) - да, он влияет. Его величину выбираешь, чтобы получить компромисс между разрешением в начале шкалы и в конце. А вот параллельный термистору резистор - вредит. Лучше подобрать компромиссный резистор питания исходя из требований к диапазону, чем шунтировать термистор.
Не кипятись. Вот я подумал, ну что я настаиваю, вдруг неправ? Придётся повторить эксперимент. Для разминки мозгов.
Дано:
- Термистор из моего термопринтера, NTC. Коэффициенты уравнения Стайнхарта-Харта A=7.8403E-04, B=1.9735E-04, C=1.8416E-07, взяты отсюда (А - вычисляется из R0, T0, B и C, B обратен Бета).
https://caxapa.ru/1536357.html
- Схема измерения - делитель из постоянного резистора и термистора.
- Опорное напряжение АЦП и напряжение питания делителя - общие, равны.
- Требуется измерять диапазон температур -20..+200 градусов по Цельсию.
- Требуется подобрать резистор питания и резистор линеаризации параллельно термистору так, чтобы самый грубый участок шкалы имел максимально возможное разрешение - минимальное количество градусов на отсчёт.
Решение:
1.Задаю начальные условия: Rb=4700 Ом (верхний резистор делителя), Rp = 120 ГОм (параллельный резистор).
2. Строю таблицу с температурами от -21 до +201. По обратной форме формулы Стейнхарта-Харта, из имеющихся коэффициентов и заданной температуры, определяю сопротивление резистора для каждой строки.
3. Вычисляю величину сопротивления параллельного включения термистора и резистора Rp.
4. Учитывая все сопротивления делителя (вверху Rb, внизу Rt||Rp), вычисляю относительное напряжение на средней точке делителя, оно же на входе АЦП в процентах для каждой строки.
5. Для каждой строки, определяю разницу относительного напряжения между соседними строками (беру производную по относительному напряжению АЦП).
6. Для каждой строки, определяю разницу температуры между соседними строками (беру производную по температуре).
7. Деля температуру на процены, получаю цену процента шкалы АЦП в градусах.
8. Использую численный метод. Меняю сопротивление питания Rb, при этом, оценивая максимальную величину цены деления шкалы АЦП во всём диапазоне от -20 до 200 градусов. Цель оптимизации - достичь минимума.
Результат:
Оптимальное значение Rb = 14.389кОм. При этом, обеспечивается разрешение 11.88 градусов Цельсия на один процент шкалы АЦП. Для АЦП 12 бит это 11.88/4096*100=0.29 градуса на квант шкалы.
Решение 2.
В целях улучшения разрешения, выполняю попытку подобрать пару значений сопротивлений - и резистора питания, и резистора, параллельного термистору.
Повторяю п. 8, разрешив численному методу менять не только сопротивление питания, но и сопротивление параллельное термистору.
Пробую задавать значение Rp вручную с последующей оптимизацией Rb.
Результат:
а) Оптимальная величина сопротивления Rb осталась прежней. Сопротивление Rp, решатель численного метода увеличил до 2.52328876449893E+038 Ом. Другими словами, резистор Rp устанавливать не следует.
б) Убеждаюсь, что любое значение Rp меньше бесконечности, явно ухудшает разрешение при низких температурах (больше градусов на процент шкалы), при этом, оказывая меньшее, но тоже отрицательное (вредное) влияние на разрешение при высоких температурах.
в) Попытка оптимизировать шкалу изменением Rb, приводит к улучшению разрешения при низких температурах, но приводит к ухудшению разрешения при высоких температурах. При этом, итоговые значения разрешения с резистором Rb оказываются хуже таковых без параллельного термистору резистора.
Сравнение результатов:
Без резистора Rp:
Rb=14387.8079503301
Разрешение при -20 градусах: 11.8797003705932 градусов/%шкалы
Разрешение при 25 градусах: 2.29945423946837 градусов/%шкалы
Разрешение при 200 градусах:11.879700370594 градусов/%шкалы
С резистором Rp=820000
Rb=14644.7665957662
Разрешение при -20 градусах: 12.0918655402954 градусов/%шкалы
Разрешение при 25 градусах: 2.34052127682761 градусов/%шкалы
Разрешение при 200 градусах: 12.0918655402954 градусов/%шкалы
Вывод:
В схеме измерения температуры с включением термистора в делитель напряжения с последующим преобразованием значения напряжения делителя в код АЦП, если полная шкала входного напряжения АЦП совпадает с напряжением питания делителя (другими словами, выполняется преобразование без усиления сигнала), включение постоянного сопротивления параллельно термистору не приводит к увеличению разрешающей способности системы.
Желающие могут сами повторить такой эксперимент.
Коэффициенты реального резистора я привёл. Формула Стейнхарта-Харта:
https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation
Рассчитанные таблицы во вложениях (без формул).
Termistor_100K_bez_parall._rezistora.ods
Termistor_100K_s_rezistorom_820K.ods
Nikolay_Po (Вчера, 01:15, просмотров: 59) ответил Vit на "попытка линеаризации лишь ухудшит положение","будет падать
разрешение на любом участке шкалы" - что вы несёте? - кроме
повторения этого БРЕДА ещё и сименс-мацушита недостаточно модные. я
ж арифметику второго класса привёл - нахрен надо утруждаться
читать, она ж устарела, мы свою напишем, разрядов АЦП добавим
потому что в курилке подслушали. точно тролль