1、前言

我覺得溫度傳感器應(yīng)該是用量最大的傳感器了，我也接觸了好幾種溫度傳感器，電阻型（50Ω，100Ω）、電流型（4~20mA）、RS485總線型、單總線型，各有各的特點。因為溫度傳感器使用很頻繁，有必要總結(jié)一下幾種最常用的溫度傳感器的采集方式和數(shù)據(jù)換算方法。

2、DS18B20

學(xué)習(xí)單片機的時候就很早就學(xué)過DS18B20溫度傳感器，測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。DS18B20的的特點是使用單總線通信，單片機只需要使用一根IO口與其通信就能獲取溫度數(shù)據(jù)，而且單總線上可以并入多個傳感器。但是單總線也是DS18B20的缺點之一，單總線的長度不能太長，否則容易導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，易受干擾，所以適合測量電路板的溫度、機箱內(nèi)溫度等，如果測量點在2米以外這通信就不穩(wěn)定了。另外主機端讀取溫度的時候時序要求比較嚴格，通信一次需要消耗ms級的運算時間（其實大部分是在循環(huán)等待），通信過程中不宜被打斷，如果關(guān)閉全局中斷，會影響其他重要事件的響應(yīng)。

DS18B20的通訊時序就不介紹了，網(wǎng)上實在是太多資料了。

3、PT100/PT1000

PT100和PT1000傳感器是一樣的，都是電阻型的傳感器，使用的材質(zhì)為鉑電阻（很貴的樣子），溫度的采集范圍可以在-200℃～+850℃，比DS18B20溫度傳感器的測量范圍寬很多。PT100傳感器在0℃的時候為100歐姆，PT1000傳感器在0℃的時候為1000歐姆，使用的比較多的是PT100，這里就介紹PT100傳感器。

PT100的溫度分度表百度上滿滿的。表面看來PT100的測量溫度T和電阻R呈現(xiàn)線性關(guān)系，但是實際上不完全是線性的，偏差大的地方會有好幾攝氏度的誤差，如果想要得到比較高精度的溫度測量結(jié)果就不能按照線性關(guān)系來計算。使用查表法可以計算比較精確的溫度值，PT100的分度表是每5℃記錄一次阻值，我們?nèi)绻麥y量測到電阻為Ra，這時候從電阻分度表中使用二分法進行查找找到電阻Ra處于哪兩個阻值Rb、Rc之間（假如沒有正好落在阻值上面），然后在Rb和Rc之間近似按照線性計算Ra對應(yīng)的溫度值。實際使用的精度非常高，主要誤差還是在測量傳感器電阻上。

4、CU50/CU100

CU50和CU100的關(guān)系跟PT100和PT1000的關(guān)系是一樣的，只介紹CU50傳感器。CU50的CU表示的是銅（PT表示的是鉑），也就是說CU50使用的是銅材質(zhì)（很便宜的樣子），但是CU50得溫度測量范圍為-50°C-150°C，在測量溫度在-50°C-150°C范圍之內(nèi)的時候，傳感器電阻和溫度處于一定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)?shù)陀?50℃或者高于150℃的時候就不符合那個函數(shù)式了，可能是由于銅的材質(zhì)問題，所以CU50一般只能測量-50°C-150°C溫度范圍。

CU50熱電阻分度表參考文章：https://wenku.baidu.com/view/9c5ee92e14791711cc791781.html

當(dāng)測量溫度在-50℃<t<150℃時， ，其中A=4.280×10-3；B=-9.31×10-8；C=1.23×10-9，R(0℃)=50。 這是傳感器電阻關(guān)于溫度的函數(shù)式，但是我們真正使用的時候能測量出來傳感器的電阻，需要求出來對應(yīng)的溫度，所以這個式子需要把X軸和Y軸掉個。但是發(fā)現(xiàn)這個式子是一個一元三次函數(shù)，我試著解了一次想得到溫度T關(guān)于電阻r的函數(shù)式T=f(r)，著實解不出來，那就耍點技巧--將次。

假設(shè)測量的溫度t為150℃，這時候電阻R差不多為82歐姆，這時候：

1+At+Bt(t-100℃)+Ct2(t-100℃)

= 1 + A*150 + B*150*(150-100)+C*150^2*(150-100)

= 1 + 0.642 - 0.00069825 + 0.00138375。

可以看到上面的幾項中后兩項小到幾乎可以忽略掉，其實不管t為多少，后面兩項的值都遠小于前兩項的，也就是說可以去掉Bt(t-100℃)和Ct2(t-100℃)即可。這時候式子：

就可以轉(zhuǎn)成：

R = R(0℃)[1+At]

R = 50 * [1+At]

這下式子被“降次打擊”了，既可以求出t關(guān)于R的關(guān)系式了：

t = (R/50 - 1) / A

假如測量到的電阻為82.134Ω（150℃），代入上式計算得到 t = 150.159℃，假如測量到的電阻為39.242Ω（-50℃），計算得到的 t = -50.28，誤差并不大，屬于可以接受大范圍之內(nèi)。降次打擊成功。

如果對上面計算的精度還是滿意的話，需要解一元三次方程：
R = R(0℃)[1+At+Bt(t-100℃)+Ct^2(t-100℃)] ..........................................①

R由采集系統(tǒng)測量測到，則有：

Y = R(0℃)[1+At+Bt(t-100℃)+Ct^2(t-100℃)] - R ..........................................②

求解②式與X軸的交點即可，藝高人可以自行求解。

如果解不出來還有一個常規(guī)辦法就是查表法，和PT100溫度傳感器一樣。