200 lines
7.7 KiB
C
200 lines
7.7 KiB
C
//
|
||
// Created by cfif on 02.12.2025.
|
||
//
|
||
#include "stdint.h"
|
||
#include "ADC_Temp.h"
|
||
#include <math.h>
|
||
|
||
adc_temp_lookup fast_lookup[TABLE_SIZE_LOOKUP]; // Таблица на TABLE_SIZE_LOOKUP значений
|
||
|
||
// Таблица из документа KST45-14-2
|
||
static const ntc_table_entry ntc_table[] = {
|
||
{-40, 100950.0f},
|
||
{-35, 72777.0f},
|
||
{-30, 53100.0f},
|
||
{-25, 39111.0f},
|
||
{-20, 29121.0f},
|
||
{-15, 21879.0f},
|
||
{-10, 16599.0f},
|
||
{-5, 12695.0f},
|
||
{0, 9795.0f},
|
||
{5, 7616.0f},
|
||
{10, 5970.0f},
|
||
{15, 4712.0f},
|
||
{20, 3747.0f},
|
||
{25, 3000.0f},
|
||
{30, 2417.0f},
|
||
{35, 1959.0f},
|
||
{40, 1598.0f},
|
||
{45, 1311.0f},
|
||
{50, 1081.0f},
|
||
{55, 895.9f},
|
||
{60, 746.4f},
|
||
{65, 624.9f},
|
||
{70, 525.6f},
|
||
{75, 444.4f},
|
||
{80, 377.4f},
|
||
{85, 321.7f}
|
||
};
|
||
|
||
|
||
// Функция расчёта сопротивления NTC из значения АЦП
|
||
static float calculate_resistance(uint16_t adc_value) {
|
||
if (adc_value == 0 || adc_value >= (uint16_t) ADC_MAX) {
|
||
return 0.0f;
|
||
}
|
||
// Формула делителя напряжения: R_ntc = R1 * (ADC_MAX / adc_value - 1)
|
||
// float R_ntc = R1 * (ADC_MAX / (float)adc_value - 1.0f);
|
||
|
||
float R_ntc = R1 * (float) adc_value / (ADC_MAX - (float) adc_value);
|
||
|
||
return R_ntc;
|
||
}
|
||
|
||
|
||
// Бинарный поиск в таблице
|
||
static int find_interval_index(float resistance) {
|
||
int left = 0;
|
||
int right = TABLE_SIZE - 1;
|
||
|
||
// Проверка границ
|
||
if (resistance >= ntc_table[0].r_nom) return 0;
|
||
if (resistance <= ntc_table[right].r_nom) return right - 1;
|
||
|
||
// Бинарный поиск
|
||
while (left <= right) {
|
||
int mid = left + (right - left) / 2;
|
||
|
||
if (mid < TABLE_SIZE - 1 &&
|
||
resistance <= ntc_table[mid].r_nom &&
|
||
resistance >= ntc_table[mid + 1].r_nom) {
|
||
return mid;
|
||
}
|
||
|
||
if (resistance > ntc_table[mid].r_nom) {
|
||
right = mid - 1;
|
||
} else {
|
||
left = mid + 1;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
return -1; // Не найден
|
||
}
|
||
|
||
// Интерполяция с использованием уравнения Стейнхарта-Харта между точками
|
||
static float interpolate_steinhart(float resistance, int index) {
|
||
// Берем две соседние точки из таблицы
|
||
float t1 = (float) ntc_table[index].temp_c + 273.15f; // в Кельвинах
|
||
float t2 = (float) ntc_table[index + 1].temp_c + 273.15f;
|
||
float r1 = ntc_table[index].r_nom;
|
||
float r2 = ntc_table[index + 1].r_nom;
|
||
|
||
// Вычисляем коэффициент B для интервала
|
||
float B = logf(r1 / r2) / (1.0f / t1 - 1.0f / t2);
|
||
|
||
// Используем уравнение Стейнхарта-Харта для вычисления температуры
|
||
float steinhart = logf(resistance / r1) / B + 1.0f / t1;
|
||
float temp_k = 1.0f / steinhart;
|
||
|
||
return temp_k - 273.15f; // Конвертация в °C
|
||
}
|
||
|
||
// Линейная интерполяция в логарифмическом масштабе
|
||
static float interpolate_log_linear(float resistance, int index) {
|
||
float t1 = (float) ntc_table[index].temp_c;
|
||
float t2 = (float) ntc_table[index + 1].temp_c;
|
||
float r1 = ntc_table[index].r_nom;
|
||
float r2 = ntc_table[index + 1].r_nom;
|
||
|
||
float log_r1 = logf(r1);
|
||
float log_r2 = logf(r2);
|
||
float log_r = logf(resistance);
|
||
|
||
return t1 + (t2 - t1) * (log_r - log_r1) / (log_r2 - log_r1);
|
||
}
|
||
|
||
// Более надежная версия с проверкой параметров
|
||
static float interpolate_steinhart_full(float resistance, int index) {
|
||
// Проверка корректности входных данных
|
||
if (resistance <= 0.0f) {
|
||
return -273.15f; // Абсолютный ноль при некорректном сопротивлении
|
||
}
|
||
|
||
// Для повышения точности можно использовать таблицу как справочную,
|
||
// но основное вычисление - по уравнению с коэффициентами
|
||
double L = logf(resistance);
|
||
|
||
// Для термисторов NTC коэффициент C обычно очень маленький (порядка 1e-7...1e-8)
|
||
// Убедимся, что кубический член вычислен корректно
|
||
double L3 = L * L * L;
|
||
double inv_T = koef_A + koef_B * L + koef_C * L3;
|
||
|
||
// Проверка на физическую реализуемость (температура должна быть положительной в Кельвинах)
|
||
if (inv_T <= 0.0f || inv_T > 1.0f) { // 1/T не может быть <= 0 (T < 0K) или слишком большим
|
||
// В случае ошибки возвращаем температуру из таблицы по индексу
|
||
return (float) ntc_table[index].temp_c;
|
||
}
|
||
|
||
double temp_K = 1.0f / inv_T;
|
||
|
||
// Дополнительная проверка диапазона (например, для NTC обычно -50...+150°C)
|
||
if (temp_K < 223.15f || temp_K > 423.15f) { // -50°C...150°C в Кельвинах
|
||
// Возвращаем значение из таблицы как запасной вариант
|
||
return (float) ntc_table[index].temp_c;
|
||
}
|
||
|
||
return (float) (temp_K - 273.15f);
|
||
}
|
||
|
||
// Основная функция для получения температуры
|
||
float get_temperature_from_adc(uint16_t adc_value, eAlg use_alg) {
|
||
float resistance = calculate_resistance(adc_value);
|
||
|
||
if (resistance <= 0.0f) {
|
||
return -273.15f; // Ошибка
|
||
}
|
||
|
||
int index = find_interval_index(resistance);
|
||
|
||
if (index < 0 || index >= TABLE_SIZE - 1) {
|
||
// Вне диапазона таблицы
|
||
if (resistance >= ntc_table[0].r_nom) return TABLE_START_TEMP;
|
||
if (resistance <= ntc_table[TABLE_SIZE - 1].r_nom) return TABLE_END_TEMP;
|
||
return -273.15f; // Ошибка
|
||
}
|
||
|
||
if (use_alg == ALG_STEINHART) {
|
||
return interpolate_steinhart(resistance, index);
|
||
} else if (use_alg == ALG_STEINHART_FULL) {
|
||
return interpolate_steinhart_full(resistance, index);
|
||
} else {
|
||
return interpolate_log_linear(resistance, index);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
|
||
void init_fast_lookup_table(eAlg use_alg) {
|
||
// Создаем таблицу для быстрого преобразования АЦП->температура
|
||
for (uint16_t i = 0; i < TABLE_SIZE_LOOKUP; i++) {
|
||
uint16_t adc = i * (uint8_t) roundf(ADC_MAX / (TABLE_SIZE_LOOKUP - 1)); // Для 12-битного АЦП (0-4095)
|
||
float temp = get_temperature_from_adc(adc, use_alg);
|
||
fast_lookup[i].adc_value = adc;
|
||
fast_lookup[i].temp_c = (int16_t) (temp * 10.0f); // Храним с точностью 0.1°C
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
int16_t get_temperature_fast(uint16_t adc_value, adc_temp_lookup *fast_temp_lookup, uint16_t size_fast_temp_lookup) {
|
||
// Простой поиск в таблице с линейной интерполяцией
|
||
uint16_t index = adc_value /
|
||
(uint8_t) roundf(ADC_MAX / ((float) size_fast_temp_lookup - 1)); // Делим на 16 для TABLE_SIZE_LOOKUP = 256
|
||
if (index >= (size_fast_temp_lookup - 1)) return fast_temp_lookup[size_fast_temp_lookup - 1].temp_c;
|
||
|
||
uint16_t adc1 = fast_temp_lookup[index].adc_value;
|
||
uint16_t adc2 = fast_temp_lookup[index + 1].adc_value;
|
||
int16_t temp1 = fast_temp_lookup[index].temp_c;
|
||
int16_t temp2 = fast_temp_lookup[index + 1].temp_c;
|
||
|
||
// Линейная интерполяция
|
||
return temp1 + ((temp2 - temp1) * (adc_value - adc1)) / (adc2 - adc1);
|
||
}
|