通过热敏电阻计算温度（三）---Marlin实现分析

2023-10-24 14:44
文章标签 分析 实现 计算 温度 热敏电阻 marlin

本文主要是介绍通过热敏电阻计算温度（三）---Marlin实现分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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通过热敏电阻计算温度（三）—Marlin实现分析

marlin固件温度的计算方法采用的是Steinhart-Hart方程计算的方式。首先通过python生成温度查表数据，单片机端可以直接使用查表的方式计算温度数据。

温度查表数据：
OVERSAMPLENR 的值为16，数组中的第一个值为ADC采样值的16倍。因为实际计算中的ADC值是采样16次的和

//专为stm32生成的温度查表
//在此有一点需要注意，这里的数值类型不能再用short类型了，若还用short类型会报一系列警告信息，
//同时要注意修改analog2temp(int raw, uint8_t e)函数，将与温度查表相关的类型short改为int类型
const int temptable_1[][2]  = { {  (91 * OVERSAMPLENR ),  300 }, {  (98 * OVERSAMPLENR ),  295 }, {  (105 * OVERSAMPLENR ),  290 }, {  (112 * OVERSAMPLENR ),  285 }, {  (120 * OVERSAMPLENR ),  280 }, {  (129 * OVERSAMPLENR ),  275 }, {  (139 * OVERSAMPLENR ),  270 }, {  (150 * OVERSAMPLENR ),  265 }, {  (161 * OVERSAMPLENR ),  260 }, {  (174 * OVERSAMPLENR ),  255 }, {  (188 * OVERSAMPLENR ),  250 }, {  (203 * OVERSAMPLENR ),  245 }, {  (220 * OVERSAMPLENR ),  240 }, {  (239 * OVERSAMPLENR ),  235 }, {  (259 * OVERSAMPLENR ),  230 }, {  (281 * OVERSAMPLENR ),  225 }, {  (306 * OVERSAMPLENR ),  220 }, {  (332 * OVERSAMPLENR ),  215 }, {  (362 * OVERSAMPLENR ),  210 }, {  (395 * OVERSAMPLENR ),  205 }, {  (431 * OVERSAMPLENR ),  200 }, {  (471 * OVERSAMPLENR ),  195 }, {  (515 * OVERSAMPLENR ),  190 }, {  (563 * OVERSAMPLENR ),  185 }, {  (616 * OVERSAMPLENR ),  180 }, {  (674 * OVERSAMPLENR ),  175 }, {  (739 * OVERSAMPLENR ),  170 }, {  (809 * OVERSAMPLENR ),  165 }, {  (886 * OVERSAMPLENR ),  160 }, {  (969 * OVERSAMPLENR ),  155 }, {  (1060 * OVERSAMPLENR ),  150 }, {  (1159 * OVERSAMPLENR ),  145 }, {  (1265 * OVERSAMPLENR ),  140 }, {  (1379 * OVERSAMPLENR ),  135 }, {  (1501 * OVERSAMPLENR ),  130 }, {  (1630 * OVERSAMPLENR ),  125 }, {  (1765 * OVERSAMPLENR ),  120 }, {  (1906 * OVERSAMPLENR ),  115 }, {  (2052 * OVERSAMPLENR ),  110 }, {  (2202 * OVERSAMPLENR ),  105 }, {  (2353 * OVERSAMPLENR ),  100 }, {  (2504 * OVERSAMPLENR ),   95 }, {  (2654 * OVERSAMPLENR ),   90 }, {  (2800 * OVERSAMPLENR ),   85 }, {  (2942 * OVERSAMPLENR ),   80 }, {  (3076 * OVERSAMPLENR ),   75 }, {  (3203 * OVERSAMPLENR ),   70 }, {  (3321 * OVERSAMPLENR ),   65 }, {  (3429 * OVERSAMPLENR ),   60 }, {  (3527 * OVERSAMPLENR ),   55 }, {  (3615 * OVERSAMPLENR ),   50 }, {  (3692 * OVERSAMPLENR ),   45 }, {  (3760 * OVERSAMPLENR ),   40 }, {  (3819 * OVERSAMPLENR ),   35 }, {  (3869 * OVERSAMPLENR ),   30 }, {  (3912 * OVERSAMPLENR ),   25 }, {  (3948 * OVERSAMPLENR ),   20 }, {  (3978 * OVERSAMPLENR ),   15 }, {  (4002 * OVERSAMPLENR ),   10 }, {  (4022 * OVERSAMPLENR ),    5 }, {  (4039 * OVERSAMPLENR ),    0 },};

根据温度查表数据将ADC采样值转换为温度数据的函数

// Derived from RepRap FiveD extruder::getTemperature()
// For hot end temperature measurement.//热端温度测量
static float analog2temp(int raw, uint8_t e) {  //将温度的adc值转换为对应的温度值uint8_t i;if(e >= EXTRUDERS) {SERIAL_ERROR_START;printf("%d",e);printf(" - Invalid extruder number !");printf("\n");kill();} if(heater_ttbl_map[e] != NULL) {float celsius = 0;int (*tt)[][2] = (int (*)[][2])(heater_ttbl_map[e]);for ( i=1; i<heater_ttbllen_map[e]; i++) {  //通过查表利用内差的方式估计挤出头目前的温度   if ((*tt)[i][0] > raw) {celsius = (*tt)[i-1][1] + (raw - (*tt)[i-1][0]) * (float)((*tt)[i][1] - (*tt)[i-1][1]) /(float)((*tt)[i][0] - (*tt)[i-1][0]);break;}}// Overflow: Set to last value in the tableif (i == heater_ttbllen_map[e]) celsius = (*tt)[i-1][1];return celsius; //热敏电阻测量的数据生成的温度值}return 0;//return ((raw * ((5.0 * 100.0) / 1024.0) / OVERSAMPLENR) * TEMP_SENSOR_AD595_GAIN) + TEMP_SENSOR_AD595_OFFSET; //热电偶测得的数据计算温度值
}

生成温度查表数据的python程序

#!/usr/bin/python
"""Thermistor Value Lookup Table GeneratorGenerates lookup to temperature values for use in a microcontroller in C format based on:
http://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart-Hart_equationThe main use is for Arduino programs that read data from the circuit board described here:
http://reprap.org/wiki/Temperature_Sensor_v2.0Usage: python createTemperatureLookup.py [options]Options:-h, --help        show this help--rp=...          pull-up resistor--t1=ttt:rrr      low temperature temperature:resistance point (around 25 degC)--t2=ttt:rrr      middle temperature temperature:resistance point (around 150 degC)--t3=ttt:rrr      high temperature temperature:resistance point (around 250 degC)--num-temps=...   the number of temperature points to calculate (default: 36)
"""from math import *
import sys
import getopt"Constants"
ZERO   = 273.15                             # zero point of Kelvin scale
VADC   = 3.3                                  # ADC voltage
VCC    = 3.3                                  # supply voltage
ARES   = pow(2,12)                          # 10 Bit ADC resolution
VSTEP  = VADC / ARES                        # ADC voltage resolution
TMIN   = 0                                  # lowest temperature in table
TMAX   = 300                                # highest temperature in tableclass Thermistor:"Class to do the thermistor maths"def __init__(self, rp, t1, r1, t2, r2, t3, r3):l1 = log(r1)l2 = log(r2)l3 = log(r3)y1 = 1.0 / (t1 + ZERO)              # adjust scaley2 = 1.0 / (t2 + ZERO)y3 = 1.0 / (t3 + ZERO)x = (y2 - y1) / (l2 - l1)y = (y3 - y1) / (l3 - l1)c = (y - x) / ((l3 - l2) * (l1 + l2 + l3))b = x - c * (l1**2 + l2**2 + l1*l2)a = y1 - (b + l1**2 *c)*l1if c < 0:print "//"print "// WARNING: negative coefficient 'c'! Something may be wrong with the measurements! //"print "//"c = -cself.c1 = a                         # Steinhart-Hart coefficientsself.c2 = bself.c3 = cself.rp = rp                        # pull-up resistancedef resol(self, adc):"Convert ADC reading into a resolution"res = self.temp(adc)-self.temp(adc+1)return resdef voltage(self, adc):"Convert ADC reading into a Voltage"return adc * VSTEP                     # convert the 10 bit ADC value to a voltagedef resist(self, adc):"Convert ADC reading into a resistance in Ohms"r = self.rp * self.voltage(adc) / (VCC - self.voltage(adc)) # resistance of thermistorreturn rdef temp(self, adc):"Convert ADC reading into a temperature in Celcius"l = log(self.resist(adc))Tinv = self.c1 + self.c2*l + self.c3* l**3 # inverse temperaturereturn (1/Tinv) - ZERO              # temperaturedef adc(self, temp):"Convert temperature into a ADC reading"x = (self.c1 - (1.0 / (temp+ZERO))) / (2*self.c3)y = sqrt((self.c2 / (3*self.c3))**3 + x**2)r = exp((y-x)**(1.0/3) - (y+x)**(1.0/3))return (r / (self.rp + r)) * ARESdef main(argv):"Default values"t1 = 25                                 # low temperature in Kelvin (25 degC)r1 = 100000                             # resistance at low temperature (10 kOhm)t2 = 150                                # middle temperature in Kelvin (150 degC)r2 = 1641.9                             # resistance at middle temperature (1.6 KOhm)t3 = 250                                # high temperature in Kelvin (250 degC)r3 = 226.15                             # resistance at high temperature (226.15 Ohm)rp = 4700;                              # pull-up resistor (4.7 kOhm)num_temps = 61;                         # number of entries for look-up tabletry:opts, args = getopt.getopt(argv, "h", ["help", "rp=", "t1=", "t2=", "t3=", "num-temps="])except getopt.GetoptError as err:print  str(err)usage()sys.exit(2)for opt, arg in opts:if opt in ("-h", "--help"):usage()sys.exit()elif opt == "--rp":rp = int(arg)elif opt == "--t1":arg =  arg.split(':')t1 = float(arg[0])r1 = float(arg[1])elif opt == "--t2":arg =  arg.split(':')t2 = float(arg[0])r2 = float(arg[1])elif opt == "--t3":arg =  arg.split(':')t3 = float(arg[0])r3 = float(arg[1])elif opt == "--num-temps":num_temps = int(arg)t = Thermistor(rp, t1, r1, t2, r2, t3, r3)increment = int((ARES-1)/(num_temps-1));step = (TMIN-TMAX) / (num_temps-1)low_bound = t.temp(ARES-1);up_bound = t.temp(1);min_temp = int(TMIN if TMIN > low_bound else low_bound)max_temp = int(TMAX if TMAX < up_bound else up_bound)temps = range(max_temp, TMIN+step, step);print "// Thermistor lookup table for Marlin"print "// ./createTemperatureLookupMarlin.py --rp=%s --t1=%s:%s --t2=%s:%s --t3=%s:%s --num-temps=%s" % (rp, t1, r1, t2, r2, t3, r3, num_temps)print "// Steinhart-Hart Coefficients: a=%.15g, b=%.15g, c=%.15g " % (t.c1, t.c2, t.c3)print "// Theoretical limits of termistor: %.2f to %.2f degC" % (low_bound, up_bound)printprint "#define NUMTEMPS %s" % (len(temps))print "const long temptable[NUMTEMPS][2] = {"for temp in temps:adc = t.adc(temp)print "    {  (%d * OVERSAMPLENR ), %4s }%s // v=%s r=%s res=%s degC/count" % ((adc+0.5) , temp , \',' if temp != temps[-1] else ' ', \t.voltage(adc), \t.resist( adc), \t.resol(  adc) \)print "};"def usage():print __doc__if __name__ == "__main__":main(sys.argv[1:])

这篇关于通过热敏电阻计算温度（三）---Marlin实现分析的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/275893。

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