文档介绍：电子体温计的设计与制作单元电路设计与计算说明总体方案设计根据温度范围和精度选择 NTC热敏电阻,确定其型号,根据电阻特性设计采集放大电路,利用运算放大器将温度信号转换为电压信号, 设计电路时,因为单片机采集电压在0〜,所以输入的测量范围为 35〜42C,对应输出0〜。采集完成以后输入单片机 ATmega16的A/D口,对模拟量进行采样,转化为数字信号,单片机对采集的信号进行处理, 根据采集的信号与温度的数学关系, 将电信号转化为温度值I2】。用液晶屏显示出温度值。所需的电源功率足够小,能够利用开关电源供电。电子体温计系统大多主要使用3V直流电源。总体方案系统设计框图如图 1-1所示。, 分为NTC(负温度系数)热敏电阻、 PTC正温度系数)热敏电阻两大类。PTC热敏电阻电阻值随温度的升高而增大, NTC热敏电阻电阻值随温度的升高而降低 [5]。正温度系数热敏电阻其电阻值随着 PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加,温度越高,电阻值越大。负温度系数热敏电阻其电阻值随着 NTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的减小,温度越高,电阻值越小。NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的 NTC是指负温度系数热敏电阻,简称 NTC热敏电阻。NTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的减小。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料, 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低 [6]。NTC热敏电阻根据其用途的不同分为: 功率型NTC热敏电阻、补偿型NTC热敏电阻、测温型NTC热敏电阻。NTC热敏电阻的测温范围:低温型号为 -100〜0C,中温型号为-50〜+300C,高温型号为+200〜+800C,主要材料为Mn、Ni、Co、FeCu、Al等,用于温度测量、温度补偿和电流限制等。图2-8热敏电阻器的电阻一温度特性曲线热敏电阻的电阻值与温度的关系为 ⑺:(2-2)Ri=R0e-B(1/T0-1/T)其中Rt—NTC在热力学温度为T时的电阻值R0—NTC在热力学温度为T0时的电阻值,多数厂商将 (25C)B—热敏电阻的常数, 它代表热敏电阻的灵敏度 (对温度的敏感程度),与热敏电阻的制造材料有关。热敏电阻R0与常数B的关系如表所示[8]。表2-3热敏电阻R0与常数B的关系使用温度范围(C)标准电阻值R0标称常数B-50~1006(T0=0C)33900~15030(0C)345050~2003(100C)3894100~(200C)4300150~3004(200C)5133200~3508(200C)5559计算端基线性度误差:Amax100%(2-3)式中Lmax 最大非线性偏差;ymax yminymax—ymin 输出范围。图2-9传感器线性度示意图a)端基线性度这图要改为你自己的真实的曲线1—端其拟合直线y=a+Kx2—实际特性曲线线性化处理多数传感器的输出信号与被测量之间的关系并非线性误差 Y如图2-10中的曲线1和曲线2。图2-10输出信号与被测量之间的非线性关系1-类似于指数型非线性特性 2-类似于对数型非线性特性 3-线性化后的特性在非线性情况下,将严重影响测量准确度。 因此必须先将实际曲线 1或曲线2进行线性化处理,得到曲线3。线性化处理的方法:线性化处理可以由硬件实现, 但线性化电路往往较复杂, 也会增加检测系统的成本。 在计算机系统处理能力允许的条件下,可以用软件实现线性化处理。设传感器的静态输入 /输出的特性为y=f(x),是非线性的,则可以通过查表法、线性插值法,以及二次抛物线折线法等几种线性化方法,得到线性的结果: y=Kx。查表法虽然简单,但需逐点测量输入-输出对应数据;采用线性插值法时,划分的段数越多,得到的结果就越精确,但计算所需时间就越长, 即仪器稳定时间就越长; 二次抛物线折线法的计算就更加复杂。本设计采用对数计算的方法。利用T=3950/(log(RT/Ro)+3950/)-。NTC热敏电阻用于温度测量和控制简介热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、灵敏度高等优点,因此它在许多领域得到广泛应用。热敏电阻在工业上的用途很广, 根据产品型号不同,其适用范围也各不相同, 具