网站开发保密协议书,中融木业网站是那个网站做的,品牌做网站,信息发布推广平台我们已经讨论过多种温度检测方式#xff0c;但我们尚未关注热电阻温度检测#xff0c;但热电阻测温在工业环境中是非常常见的。尽管有很多集成的数字式的热电阻接口元器件#xff0c;但这些器件不但成本较高#xff0c;灵活性也大打折扣。所以我们有时会使用更简单灵活的电… 我们已经讨论过多种温度检测方式但我们尚未关注热电阻温度检测但热电阻测温在工业环境中是非常常见的。尽管有很多集成的数字式的热电阻接口元器件但这些器件不但成本较高灵活性也大打折扣。所以我们有时会使用更简单灵活的电路来驱动RTD。而在这一篇中我们将讨论如何设计并实现RTD热电阻测温的驱动。
1、功能概述 RTD热电阻是常用的测温元件。RTD的英文全称为“Resistance Temperature Detector”因此准确来说它应该翻译为“电阻温度检测器”。RTD是一种特殊的电阻其阻值会随着温度的升高而变大随着温度的降低而减小。工业上利用它的这一特性进行温度测量因此RTD也被俗称为“热电阻”。 并不是所有的金属都适合做成RTD符合这一特性的材料需要满足如下几个要求 该金属的电阻值与温度变化能呈线性关系 该金属对温度的变化比较敏感即单位温度变化引起的阻值变化温度系数比较大 该金属能够抵抗温度变化造成的疲劳具有好的耐久性 符合该要求的金属并不多常见的RTD材料有铂Pt、镍Ni和铜Cu。对应的国家统一生产工业标准化热电阻有三种WZP型铂电阻、WZC型铜热电阻和WZN型镍热电阻。
1.1、铂热电阻 铂电阻是我们常用的RTD铂热电阻采用温度系数为3.885x10-3的元件温度和电阻的关系表达式 在-200℃~0℃为 在0℃~850℃为 其中Rt温度为t℃时的电阻R0是温度为0℃时的电阻。而各个系数均为常数 常数A3.9083×10-3 常数B-5.775×10-7 常数C-4.183×10-12 铂热电阻对应的测温范围是-200℃~850℃。常见的型号Pt50、Pt100、Pt200、Pt500和Pt1000等。名称中的数值表示热电阻在0℃下的标称电阻值。
1.2、铜热电阻 铜热电阻也是在工业上常用的RTD铜热电阻采用温度系数为4.28x10-3的元件。温度和电阻的关系表达式 其中Rt是温度为t℃时的电阻R0是温度为0℃时电阻而各个系数长数的取值为 常数α4.28x10-3 常数β-9.31x10-8 常数γ1.23x10-9 铜热电阻对应的测温范围是-50℃~150℃。而常见的分类型号有Cu50、Cu100等。名称中的数值表示热电阻在0℃下的标称电阻值。
1.3、镍热电阻 另一种工业标准RTD则是镍热电阻。镍热电阻采用温度系数为6.17x10-3的元件。温度和电阻的关系表达式 其中Rt是温度为t℃时的电阻R0是温度为0℃时电阻而各个系数长数的取值为 常数A5.485x10-3 常数B6.65x10-6 常数C2.805x10-11 镍电阻对应的测温范围是-60℃~180℃。而常见的分类型号有Ni100、Ni300、Ni500等。名称中的数值表示热电阻在0℃下的标称电阻值。
2、驱动设计与实现 我们已经了解了RTD的特性以及不同材质的RTD温度与点组的关系表达式。接下来我们就实现通过RTD检测温度的驱动。
2.1、对象定义 在实现RTD的驱动之前我们依然需要抽象并定义RTD对象并将其声明为对象类型。
2.1.1、对象的抽象 在实现对RTD的操作之前我们先抽象RTD对象。每一个RTD对象都有几个共同的属性标称电阻温度和类型。类型就是前面所描述的三种我们将其定义为枚举。对象的声明如下
/* 定义RTD类型枚举 */
typedef enum RTDCategory {WZPWZCWZN
}RTDCategoryType;/* 定义RTD对象 */
typedef struct RTDObject{float nominalR; //RTD标称电阻float temperature; //所测温度RTDCategoryType type; //RTD类型
}RTDObjectType;2.1.2、对象的初始化 声明一个RTD对象后仅仅只是声明了一个对象变量在赋值之前尚不能使用。所以我们要使用初始化函数将其初始化之后才可使用。RTD对象的初始化函数如下
/* 初始化RTD对象 */
void RTDInitialization(RTDObjectType *rtdRTDCategoryType typefloat nr)
{if(rtdNULL){return;}rtd-typetype;rtd-nominalRnr;
}2.2、对象操作 前面我们已经提到了各类热电阻的电阻与温度的关系表达式。在这些表达式中二次以上的项的系数其实是非常小的所以在一般要求不高温度变化不是很大的场合基本就是线性关系。所以我们将其简化为线性方程 2.2.1、WZP铂电阻 铂电阻的温度与电阻的关系在0度以上和0度以下略有差别但如果我们采用线性近似的话则是一样的。所以我们采用线性方程实现如下
/* 计算铂电阻温度 */
static float CalcWzpTemperature(RTDObjectType *rtdfloat rt)
{float temp0.0;float a0.0039083;temp((rt/rtd-nominalR)-1.0)/a;rtd-temperaturetemp;return temp;
}2.2.2、WZC铜电阻 铜电阻的温度与电阻的关系表达式相对复杂但好在高次项的影响相对较小我们依然可以使用线性近似来实现它。
/* 计算铜电阻温度 */
static float CalcWzcTemperature(RTDObjectType *rtdfloat rt)
{float temp0.0;float alpha0.00428;temp((rt/rtd-nominalR)-1.0)/alpha;rtd-temperaturetemp;return temp;
}2.2.3、WZN镍电阻 镍电阻的电阻温度系数比铂电阻和铜电阻都要好但其线性度则不如铂电阻同样的是其高次项的影响也相对较小在温度并不大范围变化时仍然可以采取线性近似。
/* 计算镍电阻温度 */
static float CalcWznTemperature(RTDObjectType *rtdfloat rt)
{float temp0.0;float a0.005485;temp((rt/rtd-nominalR)-1.0)/a;rtd-temperaturetemp;return temp;
}2.2.4、统一温度获取 面向不同类型的RTD我们实现了各自的温度转换函数但作为驱动函数库我们总是希望能进行无差别调用。所以我们希望设计一个统一的接口函数。所幸每种类型RTD操作函数均有相同的格式于是我们就很容易想到使用函数指针来处理它。
float (*CalcTemperature[])(RTDObjectType *rtdfloat rt){CalcWzpTemperatureCalcWzcTemperatureCalcWznTemperature};/*计算热电阻测得的温度*/
float CalcRTDTemperature(RTDObjectType *rtdfloat rt)
{float temp0.0;tempCalcTemperature[rtd-type](rtdrt);return temp;
}3、驱动的使用 我们采用RTD测温时可以使用这一驱动。其实用步骤分两步声明并初始化对象调用函数计算温度值。接下来我们就来实现之。
3.1、声明并初始化对象 首先使用RTDObjectType类型定义RTD对象如果有多个可以使用数组方式定义。RTDObjectType rtd或RTDObjectType rtd[N]的形式。其中N为数量。 定义对象变量后和以调用初始化函数对齐进行初始化 RTDInitialization(rtdtypenr); 其中type为RTDCategoryType枚举类型可以是铂热电阻WZP、铜热电阻WZC和镍热电阻WZN。nr为所操作对象在0摄氏度时的标称电阻值。
3.2、调用函数计算温度值 对象初始化后就可以操作对象来获取对象当前时刻的温度值。具体如下 CalcRTDTemperature(rtdrt) 其中rt为当前对象的电阻值。
4、应用总结 我们实现了RTD的检测对得到的当前温度电阻值使用根本驱动就可以计算得到当前的温度。 本驱动支持铂热电阻WZP、铜热电阻WZC和镍热电阻WZN。对于不同该类型不同标称值的对象均可以使用。不过需要注意铂热电阻对应的测温范围是-200℃850℃铜热电阻对应的测温范围是-50℃150℃镍电阻对应的测温范围是-60℃~180℃。超过范围的将不被支持。
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