请问有使用RC振荡电路进行压频转换测温的吗？

shihang1203

请问有使用RC振荡电路进行压频转换测温的吗？ [复制链接]

 

请问有使用RC振荡电路进行压频转换测温的吗？(英飞凌的解决方案)电容C的容量如何选取以及比较器输出的频率如何转换为NTC的电阻值？希望有使用过这个方案的工程师能够帮忙解答一下，谢谢！

maychang

NTC电阻和温度的关系本来就是非线性的，而且分散性非常大。用NTC做成RC振荡电路，振荡频率与电阻值也不是线性关系。

用热敏电阻做成振荡电路并且测量频率来获得温度值，恐怕每个热敏电阻和每台振荡器都需要校准。

shihang1203

maychang 发表于 2020-3-31 18:01 NTC电阻和温度的关系本来就是非线性的，而且分散性非常大。用NTC做成RC振荡电路，振荡频率与电阻值也不是线 ...

因为电阻分压方法还是模拟量，受到的干扰比较大，所以准备使用这个数字测温的方法，精确度肯定会有误差，但是希望抗干扰性能提高，请问您看我的仿真电路有问题吗，还请赐教

maychang

shihang1203 发表于 2020-3-31 18:51 因为电阻分压方法还是模拟量，受到的干扰比较大，所以准备使用这个数字测温的方法，精确度肯定会有误差， ...

“因为电阻分压方法还是模拟量，受到的干扰比较大，所以准备使用这个数字测温的方法”

你说 “电阻分压方法” 是指热敏电阻与固定电阻分压，通过测量电压来测量温度？

maychang

shihang1203 发表于 2020-3-31 18:51 因为电阻分压方法还是模拟量，受到的干扰比较大，所以准备使用这个数字测温的方法，精确度肯定会有误差， ...

先说说你想要测量温度的范围，希望达到多大精度？

测量温度的方法有很多，热电偶和热电阻是比较常用的。热敏电阻往往长期稳定性不够好，精度也不高。

maychang

shihang1203 发表于 2020-3-31 18:51 因为电阻分压方法还是模拟量，受到的干扰比较大，所以准备使用这个数字测温的方法，精确度肯定会有误差， ...

首帖电路，运放是当做比较器使用。此电路可能会处于平衡状态而不起振荡，即Q2中电流恰等于R3中电流，电容既不充电也不放电这样的状态。若运放接成滞回比较器(施密特电路)则可避免。

chunyang

楼主帖所及测温方案严格讲不能称之为“RC振荡器”，因为该电路并非RC振荡器的结构，需要软件参与才能输出连续脉冲。这类方案曾经流行。当年ADC很贵，在1990s初期，最便宜的ADC是8位的AD0809，价格超过60元/片，内地甚至售价过百。而同期，一片LM324四运放只要不到两元一片，LM339之类的比较器价格也差不多，都只是ADC的零头。而那个年代，集成式温度传感器刚刚问世，价格也十分高昂，远远高于运放加热敏电阻。在这样的背景下，基于廉价的热敏电阻，利用RC时间常数随温度的变化来测温就是一种很廉价有效的办法。这种解决办法甚至在1980s就出现了，在1980s，与直接ADC法的差价更大。

时过境迁，现在的电子世界早已不是当年的那个世界，这个方法早过时了。从性能上讲，RC时间常数测温的精度不高，尤其是楼主贴中提到的脉冲个数法，这比精细测量RC时间常数的误差要大得多，而测量RC时间常数，电容的温度特性都成问题，需要使用低温漂的型号，运放/比较器以及基准等也都有影响。更重要的是，楼主帖的方法在今天已失去了价格优势，现在集成式半导体温度传感器不贵，带片内ADC的MCU也不贵，测温的手段和花样太多了，哪种合适，必须考察具体应用的要求。

当然，如果对精度要求不高且对成本十分敏感，楼主贴的思路还是有价值的，但绝对不能用运放或比较器，那就没意义了。现在的MCU都是CMOS工艺，制造工艺则保证了产品的离散性不大，温度特性也稳定，此时完全可以利用常规数字IO的门限电平配合RC电路来测量时间常数，进而换算成温度。

 

chunyang

给个思路：

取两个IO，IO1串热敏电阻，然后接电容到地，IO2接热敏电阻和电容的接点。

测温时，首先两个IO置零给电容放电，一段时间后，IO1置1通过热敏电阻给电容充电，IO2置为高阻输入态，启动定时器，当IO2输入为1时读取定时器数值即可换算成温度。不过此法还是会受电容的温漂影响，但可以改进。

进阶版：

取三个IO，IO1、IO2同前，IO3串个高精度电阻再接电容，测试过程类似，只是加多一次IO3对电容充电的定时器数值记录，即做两次充电，第一次通过热敏电阻充电测温，第二次用标准电阻充电抵消电容以及MCU本身的温漂，而且这种方法的计算量大幅降低，与电容容量都无关了。

 

shihang1203

maychang 发表于 2020-3-31 19:09 先说说你想要测量温度的范围，希望达到多大精度？ 测量温度的方法有很多，热电偶和热电阻是比较常用的 ...

你好，首先，对测量精度要求不是太高，±2~3℃都是可以接受的，其次的为什么是热敏电阻，因为NTC是IGBT模块内部的，需要使用NTC进行测温

shihang1203

maychang 发表于 2020-3-31 19:13 首帖电路，运放是当做比较器使用。此电路可能会处于平衡状态而不起振荡，即Q2中电流恰等于R3中电流，电容 ...

你好，确实我现在仿真时候遇到这个问题，就是电容的电压一直是恒定的，我看仿真结果可能是因为电容充电到2.5V的阈值以下之后，就没有放电，现在看来可能是您说的问题，“Q2中电流恰等于R3中电流”，具体是什么原因，我再好好看一下，准备换一个比较器再仿真试下

shihang1203

chunyang 发表于 2020-3-31 20:10 楼主帖所及测温方案严格讲不能称之为“RC振荡器”，因为该电路并非RC振荡器的结构，需要软件参与 ...

首先非常感谢您关注这个帖子，确实这种方法之前是针对ADC很昂贵的时候，才使用的，我们也是注意到英飞凌的方案中提到了这个方法，感觉方案确实是最节省成本的，所以打算使用一下，精度确实要求不是很高，因为要测的是IGBT内部的NTC电阻，刚才和楼上的老哥也说了±2~3℃都可以接受；另外我们之前的方案中使用的是压频转换的芯片，成本相对这个要高，但是NTC在管子里，管子动作时候可能对信号传输有一定影响，显示温度一直有变动，可能存在一定干扰，现在打算使用这个英飞凌的方案进行实验，但是仿真就过不去了，很惭愧，看了您说的，我打算使用比较器代替运放再进行仿真，看下我搭的这个电路是不是还有问题，另外您如果看出电路现在哪个地方有问题，也希望您给出指正，特别感谢！！！

shihang1203

各位高工，贴出我的仿真电路，希望各位可以进行指正，非常感谢大家！！！

shihang1203

shihang1203 发表于 2020-3-31 22:34 各位高工，贴出我的仿真电路，希望各位可以进行指正，非常感谢大家！！！

尴尬，发现没办法上传附件

  ht     tps://pan.baidu.com/s/1w8S-iuh8BN4WsVHwCU6M2g 
使用这个打开吧   zc6a

shihang1203

shihang1203 发表于 2020-3-31 22:34 各位高工，贴出我的仿真电路，希望各位可以进行指正，非常感谢大家！！！

尴尬，没办法上传附件

PowerAnts

阻值和B值精度1%的ntc已经满足电子体温计国标，8分钱一颗，我用来做温度保护准的不要不要的

PowerAnts

强脉冲功率器件的rc积分T-F变换是个好办法，英飞凌还是花了些精力的

PowerAnts

shihang1203 发表于 2020-3-31 22:34
各位高工，贴出我的仿真电路，希望各位可以进行指正，非常感谢大家！！！

这种电路还仿个屁，运放能跑是因为它能自己输出电压，比较器通常是OC输出，输出脚要加上拉电阻

maychang

shihang1203 发表于 2020-3-31 22:15 你好，确实我现在仿真时候遇到这个问题，就是电容的电压一直是恒定的，我看仿真结果可能是因为电容充电到 ...

从首帖电路看，运放U1A和三极管Q2构成的环路中并没有正反馈，只存在负反馈，所以该电路不可能产生振荡。如果该电路产生了振荡，必是电路中分布参数产生相移所造成的，通常是频率很高的振荡，而且与R3没有什么关系。

maychang

shihang1203 发表于 2020-3-31 22:12 你好，首先，对测量精度要求不是太高，±2~3℃都是可以接受的，其次的为什么是热敏电阻，因为NTC是 ...

不建议采用热敏电阻作为振荡电路元件，通过测量振荡频率(周期)来间接测量温度。

chunyang在8楼介绍的方法，建议你仔细看看。

shihang1203

PowerAnts 发表于 2020-3-31 23:46 阻值和B值精度1%的ntc已经满足电子体温计国标，8分钱一颗，我用来做温度保护准的不要不要的

您是测NTC的温度进行温度保护吗？线性度高吗？还请明示您用什么方法进行NTC测温？