1、前言

我覺得溫度傳感器應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，有必要總結一下幾種最常用的溫度傳感器的采集方式和數據換算方法。

2、DS18B20

學習單片機的時候就很早就學過DS18B20溫度傳感器，測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范圍內，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據，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，否則容易導致信號不穩定，易受干擾，所以適合測量電路板的溫度、機箱內溫度等，如果測量點在2米以外這通信就不穩定了。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等待），通信過程中不宜被打斷，如果關閉全局中斷，會影響其他重要事件的響應。

DS18B20的通訊時序就不介紹了，網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呈現線性關系，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果就不能按照線性關系來計算。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，我們如果測量測到電阻為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的關系跟PT100和PT1000的關系是一樣的，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（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范圍之內的時候，傳感器電阻和溫度處于一定的函數關系，當低于-50℃或者高于150℃的時候就不符合那個函數式了，可能是由于銅的材質問題，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。 這是傳感器電阻關于溫度的函數式，但是我們真正使用的時候能測量出來傳感器的電阻，需要求出來對應的溫度，所以這個式子需要把X軸和Y軸掉個。但是發現這個式子是一個一元三次函數，我試著解了一次想得到溫度T關于電阻r的函數式T=f(r)，著實解不出來，那就耍點技巧--將次。

假設測量的溫度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關于R的關系式了：

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。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辦法就是查表法，和PT100溫度傳感器一樣。