PCB板已經(jīng)從板廠打樣回來(lái)，然而設(shè)計(jì)硬件方案非常倉(cāng)促，并收到PCB之后并沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算。

通過(guò)簡(jiǎn)單的NTC電阻分壓進(jìn)行測(cè)量，不一定能滿足體溫檢測(cè)的精度和分辨率的要求。

因此，在焊接樣板的同時(shí)，需要花點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行理論分析，根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行手工修改電路以及程序的編寫。

測(cè)量分辨率

分辨率是指測(cè)量?jī)x器能夠檢測(cè)到被測(cè)量最小變化量的本領(lǐng)。

一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格數(shù)值的一半。

數(shù)字式儀表的分辨率規(guī)定為最后一位的數(shù)字。

對(duì)于體溫的檢測(cè)，至少需要能檢測(cè)到0.1℃的溫度。

NTC阻值-溫度關(guān)系

利用導(dǎo)數(shù)公式，我們可以算出AD轉(zhuǎn)換值與溫度之間的變化關(guān)系式，

AD轉(zhuǎn)換數(shù)值與溫度變化關(guān)系式

由上述公式中，可以知道，當(dāng)R=RT時(shí)，分辨率最高。

從NTC廠家提供的資料中，可以得到，當(dāng)R取30KΩ，采用10位的ADC時(shí)，ΔAD/ΔT=-10。

也就是說(shuō)1℃的體溫變化，可以產(chǎn)生10個(gè)AD轉(zhuǎn)換數(shù)值的變化。

顯示不能滿足0.1℃的分辨率的要求。

為了保證精度，至少需要做到ΔAD/ΔT=-100。

即0.1℃的體溫變化，產(chǎn)生10個(gè)AD轉(zhuǎn)換數(shù)值的變化。

高精度NTC規(guī)格書

顯然簡(jiǎn)單的分壓電路是不能滿足體溫測(cè)量的分辨率要求。

需要改造成惠斯通電橋，并通過(guò)高精度運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)放大。

其中運(yùn)算放大器采用圣邦微電子的SGM8040-1，其工作電壓可低至1.4V。

工作電流低至1uA。

改成電橋測(cè)量體溫

電路優(yōu)化

通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，推導(dǎo)出采用NTC電阻分壓進(jìn)行體溫檢測(cè)無(wú)法滿足分辨率和精度要求。

要文章的末尾，提出了采用惠斯登電橋，并采用低功耗軌對(duì)軌運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)放大的改進(jìn)方案。 在這篇文章中，我準(zhǔn)備對(duì)該改進(jìn)電路的詳細(xì)參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算。 如下圖，

改進(jìn)的體溫檢測(cè)電路

確認(rèn)參數(shù)

如下圖，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流法計(jì)算流過(guò)節(jié)點(diǎn)1的電流，

改進(jìn)電路以及參數(shù) 可以得到下面等式：

節(jié)點(diǎn)電流法 整理得到運(yùn)放的輸出電壓Vo為，

輸出電壓表達(dá)式 根據(jù)上述表達(dá)式，可以分析得到，RL=90KΩ, R1=R2=R3=30KΩ時(shí)，NTC電阻RT在24KΩ-34KΩ之間變化（對(duì)應(yīng)溫度為34℃-42℃）時(shí)，V0可以得到0-2.5V之間的接近滿幅度的變化范圍，從而得到最大分辨率。 此時(shí)，NTC電阻阻值和輸出電壓V0之間的關(guān)系為：

NTC電阻值與運(yùn)放輸出電壓關(guān)系表 此時(shí)，每℃溫度變化可以產(chǎn)生50-80個(gè)AD轉(zhuǎn)換值的變化。

編輯：黃飛