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> Датчик температуры STM32F4xx, Формула вычисления температуры
Sanya_kv
сообщение Oct 27 2012, 19:26
Сообщение #1


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Аналогичная тема по датчику температуры только проц другой.
Плату использую STM32F4DISCOVERY (питание == 3.0 V; процессор STM32F407VGT6).
По поводу формулы расчета в R.M. сказано:
Цитата
Temperature (in °C) = {(VSENSE – V25) / Avg_Slope} + 25
Where:
– V25 = VSENSE value for 25° C
– Avg_Slope = average slope of the temperature vs. VSENSE curve (given in mV/°C or mkV/°C)

В D.S на STM32F407xx Rev 3.
Цитата
V25 = 0.76(V)
Avg_Slope = 2.5 (mV/°C)

Подставляем в формулу:
VSENSE = (ADC16*3.0)/4095;
Temperature (in °C) = ((VSENSE – 0.76) / 2.5) + 25;
С АЦП значения идут реальные, и адекватно реагирую на температуру. При комнатной температуре АЦП == 0х044А.

В итоге не зависимо от того грею я плату паяльником, или кладу в холодильник температура равна 25 или 24 градусам.
Если кто имеет рабочие решение по формуле расчета, отзовитесь.
Спасибо.
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Sanya_kv
сообщение Oct 27 2012, 20:30
Сообщение #2


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Нашел ошибку, Avg_Slope это 2,5 вольта на 1 градус.
Соответственно формула приобретает вид:
Temperature (in °C) = ((VSENSE – 0.76)*1000 / 2.5) + 25; (VSENSE - напряжение в вольтах)
И хотя значение температуры теперь заметно реагирует на внешние воздействия, но все равно далеко от реальности.
Сразу после включения плата показывает, что в комнате 38 градусов. sm.gif
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nis
сообщение Oct 28 2012, 14:42
Сообщение #3





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Цитата(Sanya_kv @ Oct 28 2012, 03:30) *
Нашел ошибку, Avg_Slope это 2,5 вольта на 1 градус.
Соответственно формула приобретает вид:
Temperature (in °C) = ((VSENSE – 0.76)*1000 / 2.5) + 25; (VSENSE - напряжение в вольтах)
И хотя значение температуры теперь заметно реагирует на внешние воздействия, но все равно далеко от реальности.
Сразу после включения плата показывает, что в комнате 38 градусов. sm.gif

Вы значение напряжения питания прокалибруйте, заодно произойдёт выравнивание значение напряжения с термодатчика. Сам на это попадал, в понедельник могу приложить формулу расчёта(правда для stm32f100rb).
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uriy
сообщение Nov 1 2012, 06:36
Сообщение #4


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В Reference manual на STM32 же написано:
The internal temperature sensor is more suited to applications that detect temperature
variations instead of absolute temperatures. If accurate temperature readings are needed,
an external temperature sensor part should be used.
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Sanya_kv
сообщение Nov 2 2012, 10:02
Сообщение #5


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А так же там написано:
Main features
● Supported temperature range: –40 to 125 °C
● Precision: ±1.5 °C
(STM32F4xx RM0090 Reference manual стр. 233 Doc ID 018909 Rev 2).
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scifi
сообщение Nov 2 2012, 10:14
Сообщение #6


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Цитата(Sanya_kv @ Nov 2 2012, 14:02) *
● Precision: ±1.5 °C

Это хорошо соотносится со строчкой из даташита: Vsense linearity with temperature - ±1°C typ, ±2°C max.
Гораздо интереснее точность до калибровки - Voltage at 25°C: 0.76V typ.
Я нисколько не удивлюсь, если это напряжение будет иметь разброс ±0.01V, что соответствует ±4°C.
Да, забыл, там ещё веселее: Average slope - 2.5 mV/°C typ. И разброс этого параметра тоже не указан.
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Sanya_kv
сообщение Nov 2 2012, 12:49
Сообщение #7


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Полагаю, это все равно можно будет победить. Поверял в ревизиях М.К ”A” и “Z”. Кажут одинаковую ошибку. Может считать нужно от Vrefint. Появится время обязательно разберусь. Пообещали взять на тестирование в термокамеру.
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scifi
сообщение Nov 2 2012, 12:58
Сообщение #8


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Победить можно, конечно. Нужно калибровать при 2-х температурах. Вопросы: как точно и как часто? Каждый экземпляр или один из каждой партии? Собственно, это обусловлено допусками при производстве полупроводниковых микросхем. Насколько я понимаю, температура измеряется путём измерения падения напряжения на диоде.
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Aner
сообщение Nov 2 2012, 17:07
Сообщение #9


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Поскольку зависимость линейная уже хорошо, но оффсетом в одной точке не обойтись, хотябы две, если конечно хочется приблизиться к реальной температуре.
Разброс еще будет зависить от шумов по питанию, насколько хорошо вычищено. Также работа программ будет вносить свои искажения в точность, поскольку дергает питание. ±3.5 °C ближе к реальности, если не применять специальных мер. Да и оправдано ли это, все же на кристале температура а не снаружи.
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Sanya_kv
сообщение Dec 29 2012, 10:11
Сообщение #10


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Немного отвлёкся от темы (командировка, задачи, овралы). Вчера решил добить данный вопрос.
Накидал программку на STM32F4DISCOVERY.
Добавил к плате термо-датчик LM61, прилепил его к процессору.
Прикрепленное изображение

Данные выводил в программу по USB.
Плату засунул в термокамеру, питалась плата по USB от ноута.
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение

Температуру вначале догнал до +70, затем опустил до -20 (на картинке написано -10, я потом подредактировал).
Тест проводилcя 4 часа. Значения фиксировались, если изменения на LM61 достигало >= 0,2 °C.
Vref = 2,935В.
Получился вот такой файл:
CODE

Температура LM61(в °C);Значение на АЦП LM61; пересчёт в напряжение на АЦП LM61; АЦП на термо датчике STM;
пересчёт в напряжение на АЦП термо датчика STM; Расчетное значение(в °C)
24,3;1171;0,844;1064;0,766;27,6
24,5;1174;0,846;1064;0,767;27,8
24,7;1176;0,847;1065;0,767;28,0
25,0;1181;0,851;1066;0,768;28,4
25,3;1184;0,853;1067;0,769;28,5
25,6;1188;0,856;1068;0,770;28,8
25,8;1191;0,858;1069;0,770;29,0
26,0;1194;0,861;1069;0,770;29,2
26,2;1197;0,863;1070;0,771;29,5
26,4;1200;0,864;1071;0,772;29,7
26,6;1203;0,867;1071;0,772;29,8
26,8;1205;0,869;1072;0,772;30,0
27,0;1209;0,871;1073;0,773;30,2
27,2;1210;0,872;1073;0,773;30,3
27,5;1215;0,875;1074;0,774;30,6
27,8;1219;0,878;1075;0,775;30,9
28,0;1222;0,880;1075;0,775;30,8
28,2;1224;0,882;1076;0,776;31,3
28,5;1229;0,886;1077;0,776;31,5
28,7;1231;0,887;1078;0,777;31,8
28,9;1235;0,890;1078;0,777;31,8
29,2;1239;0,893;1079;0,777;31,9
29,4;1242;0,895;1080;0,778;32,4
29,7;1245;0,897;1080;0,779;32,4
29,9;1249;0,900;1081;0,779;32,7
30,3;1253;0,903;1082;0,780;32,9
30,5;1256;0,905;1083;0,781;33,3
30,7;1260;0,908;1084;0,781;33,4
30,9;1262;0,910;1084;0,781;33,6
31,1;1265;0,912;1085;0,782;33,6
31,3;1268;0,913;1085;0,782;33,7
31,5;1270;0,915;1086;0,783;34,0
31,7;1274;0,918;1087;0,783;34,3
31,9;1276;0,920;1087;0,783;34,2
32,2;1280;0,923;1089;0,785;34,8
32,4;1283;0,924;1089;0,785;34,8
32,6;1285;0,926;1089;0,785;34,9
32,8;1289;0,929;1090;0,786;35,3
33,0;1292;0,931;1090;0,786;35,3
33,2;1294;0,932;1091;0,786;35,5
33,4;1296;0,934;1093;0,787;36,0
33,6;1299;0,936;1092;0,787;35,9
33,8;1303;0,939;1093;0,788;36,1
34,0;1305;0,940;1095;0,789;36,5
34,2;1308;0,943;1094;0,788;36,4
34,4;1310;0,944;1095;0,789;36,6
34,6;1314;0,947;1095;0,789;36,7
34,8;1316;0,949;1096;0,790;37,0
35,0;1320;0,951;1097;0,790;37,1
35,2;1321;0,952;1098;0,791;37,5
35,5;1326;0,956;1099;0,792;37,7
35,7;1328;0,957;1099;0,792;37,7
35,9;1332;0,960;1100;0,793;38,0
36,1;1334;0,961;1101;0,793;38,3
36,4;1338;0,964;1102;0,794;38,5
36,6;1341;0,966;1102;0,794;38,7
36,8;1344;0,968;1102;0,794;38,8
37,1;1348;0,971;1104;0,795;39,2
37,3;1350;0,973;1104;0,796;39,3
37,6;1355;0,977;1105;0,796;39,4
37,9;1359;0,979;1106;0,797;39,8
38,2;1364;0,983;1107;0,798;40,1
38,4;1366;0,984;1107;0,798;40,1
38,7;1371;0,988;1109;0,799;40,7
38,9;1374;0,990;1109;0,799;40,8
39,1;1376;0,991;1109;0,799;40,7
39,4;1381;0,995;1111;0,801;41,2
39,6;1383;0,997;1111;0,801;41,3
39,9;1387;0,999;1112;0,802;41,6
40,2;1391;1,002;1113;0,802;41,9
40,5;1395;1,005;1114;0,803;42,2
40,8;1399;1,008;1115;0,803;42,3
41,1;1403;1,011;1116;0,804;42,6
41,3;1406;1,013;1117;0,805;42,9
41,6;1411;1,016;1118;0,806;43,3
41,8;1414;1,019;1119;0,806;43,4
42,0;1416;1,020;1118;0,806;43,4
42,2;1419;1,023;1120;0,807;43,7
42,4;1422;1,025;1120;0,807;43,9
42,6;1424;1,026;1121;0,808;44,2
42,8;1427;1,028;1121;0,808;44,2
43,1;1432;1,032;1123;0,809;44,6
43,3;1434;1,034;1123;0,809;44,6
43,5;1437;1,036;1124;0,810;45,0
43,7;1439;1,037;1124;0,810;45,0
43,9;1443;1,040;1125;0,810;45,2
44,2;1447;1,043;1126;0,811;45,5
44,4;1450;1,045;1127;0,812;45,8
44,6;1452;1,046;1127;0,812;45,9
44,9;1457;1,050;1128;0,813;46,2
45,1;1459;1,052;1128;0,813;46,2
45,3;1462;1,054;1129;0,814;46,5
45,5;1465;1,056;1131;0,815;46,9
45,8;1469;1,059;1131;0,815;47,1
46,1;1473;1,061;1132;0,816;47,3
46,4;1477;1,065;1133;0,816;47,5
46,7;1481;1,067;1133;0,817;47,7
46,9;1484;1,070;1135;0,818;48,1
47,1;1487;1,072;1136;0,819;48,4
47,4;1492;1,075;1137;0,819;48,6
47,6;1495;1,077;1137;0,820;48,8
47,8;1497;1,079;1137;0,820;48,8
48,0;1499;1,080;1138;0,820;49,0
48,2;1502;1,082;1139;0,821;49,4
48,4;1506;1,085;1140;0,821;49,5
48,7;1509;1,087;1140;0,822;49,6
48,9;1511;1,089;1141;0,822;49,9
49,1;1514;1,091;1141;0,822;49,9
49,4;1518;1,094;1142;0,823;50,1
49,6;1522;1,097;1143;0,824;50,6
49,8;1524;1,098;1144;0,824;50,7
50,0;1528;1,101;1144;0,824;50,8
50,2;1530;1,103;1146;0,826;51,2
50,5;1534;1,105;1146;0,826;51,4
50,8;1538;1,108;1146;0,826;51,4
51,0;1541;1,110;1147;0,826;51,5
51,2;1544;1,112;1148;0,827;51,8
51,4;1547;1,115;1149;0,828;52,1
51,6;1550;1,117;1149;0,828;52,2
51,8;1552;1,118;1150;0,829;52,5
52,1;1556;1,121;1150;0,829;52,5
52,3;1559;1,123;1152;0,830;53,0
52,5;1561;1,125;1153;0,831;53,4
52,8;1566;1,128;1153;0,831;53,3
53,1;1570;1,131;1154;0,831;53,5
53,3;1573;1,133;1155;0,832;53,9
53,5;1576;1,136;1156;0,833;54,1
53,8;1580;1,139;1157;0,834;54,5
54,0;1583;1,140;1156;0,833;54,3
54,4;1588;1,145;1159;0,835;55,0
54,7;1592;1,147;1159;0,835;55,1
55,0;1596;1,150;1160;0,836;55,4
55,3;1601;1,154;1161;0,837;55,8
55,5;1604;1,156;1162;0,838;56,1
55,7;1606;1,157;1162;0,838;56,1
55,9;1610;1,160;1163;0,838;56,3
56,1;1611;1,161;1164;0,839;56,4
56,4;1616;1,165;1165;0,839;56,8
56,6;1619;1,167;1165;0,840;56,9
56,8;1622;1,168;1166;0,840;57,1
57,0;1624;1,170;1167;0,841;57,3
57,2;1627;1,173;1167;0,841;57,4
57,4;1630;1,175;1168;0,842;57,8
57,6;1633;1,177;1169;0,842;57,9
57,8;1636;1,179;1169;0,842;58,0
58,1;1639;1,181;1170;0,843;58,2
58,3;1643;1,184;1171;0,844;58,4
58,5;1645;1,185;1171;0,844;58,5
58,7;1648;1,187;1172;0,845;58,9
58,9;1651;1,190;1173;0,845;59,0
59,1;1653;1,191;1174;0,846;59,3
59,3;1657;1,194;1174;0,846;59,5
59,6;1661;1,197;1175;0,847;59,7
59,8;1663;1,198;1175;0,847;59,7
60,0;1666;1,200;1176;0,848;60,0
60,2;1669;1,203;1176;0,848;60,1
60,4;1671;1,204;1177;0,848;60,2
60,7;1676;1,207;1179;0,849;60,7
60,9;1679;1,210;1178;0,849;60,7
61,2;1682;1,212;1179;0,850;60,9
61,5;1686;1,215;1181;0,851;61,4
61,8;1691;1,218;1182;0,852;61,7
62,0;1693;1,220;1182;0,852;61,6
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-6,2;745;0,537;967;0,697;-0,4
-6,0;748;0,539;968;0,698;0,1
-5,8;751;0,541;968;0,698;0,2
-5,6;754;0,543;969;0,699;0,4
-5,4;757;0,546;970;0,699;0,7
-5,2;759;0,547;970;0,699;0,7
-5,0;762;0,549;971;0,700;0,9
-4,8;765;0,551;971;0,700;1,0
-4,6;767;0,553;972;0,701;1,3
-4,4;770;0,555;973;0,701;1,4
-4,2;773;0,557;974;0,702;1,7
-4,0;776;0,559;974;0,702;1,7
-3,8;779;0,561;975;0,703;2,1
-3,6;781;0,563;975;0,703;2,1
-3,4;784;0,565;976;0,703;2,4
-3,2;787;0,567;977;0,704;2,5
-3,0;790;0,569;978;0,705;2,8
-2,8;793;0,571;978;0,705;2,9
-2,6;796;0,573;979;0,705;3,1
-2,4;798;0,575;979;0,706;3,3
-2,2;801;0,577;980;0,707;3,6
-2,0;804;0,579;980;0,706;3,5
-1,8;806;0,581;981;0,707;3,9
-1,6;809;0,583;982;0,707;4,0
-1,4;812;0,585;982;0,708;4,1
-1,2;815;0,587;984;0,709;4,5
-1,0;817;0,589;984;0,709;4,5
-0,8;821;0,591;984;0,709;4,8
-0,6;823;0,593;985;0,710;4,8
-0,4;826;0,595;986;0,710;5,2
-0,2;828;0,597;986;0,710;5,2
0,0;831;0,599;987;0,711;5,5
0,2;835;0,602;988;0,712;5,8
0,4;838;0,604;989;0,712;6,0
0,6;841;0,606;989;0,713;6,1
0,8;844;0,608;990;0,713;6,3
1,0;847;0,610;991;0,714;6,6
1,2;850;0,613;991;0,714;6,7
1,4;852;0,614;991;0,714;6,8
1,6;855;0,616;992;0,715;7,1
1,8;858;0,618;992;0,715;7,1
2,0;860;0,620;994;0,716;7,4
2,2;863;0,622;994;0,716;7,6
2,4;866;0,624;994;0,716;7,6
2,6;869;0,626;995;0,717;7,9
2,8;872;0,628;996;0,718;8,1
3,0;874;0,630;997;0,718;8,3
3,2;878;0,633;998;0,719;8,6
3,4;880;0,634;998;0,719;8,7
3,6;883;0,636;999;0,720;8,9
3,8;886;0,638;999;0,720;9,1
4,0;888;0,640;999;0,720;9,1
4,2;891;0,642;1001;0,721;9,4

Формула расчета Temp = (UTemp - 0.76)/0.0025 + 25;

Из чего видно, что ошибка на низких температурах достигает 7-8 °C. И чем выше температура, тем значение ошибки меньше. Следует ещё учитывать, что дополнительную ошибку вносит LM61.
Ну и осталось самое простое, рассчитать правильный коэффициент и проверить правильность расчета. cool.gif
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batson
сообщение Dec 29 2012, 17:44
Сообщение #11


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Что-то большая погрешность получается. У меня на STM32F100 при 19...20С датчик показывал 17...18С, при -18С показывал -18С. Возможно дело в калибровке АЦП.
В сотом это:
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;
while (!(ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL)){};

Формула в сотом при трех вольтах:
temperature = (1.41 - adc * 0.000732) / 0.0043 + 25;
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Ruslan1
сообщение Dec 30 2012, 13:50
Сообщение #12


Гуру
******

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Мне как-то пришлось решать проблему с некорректным измерением температуры внутренним MSP430 сенсором, народ в течении нескольких лет патчи к программе периодически писал, не могли никак добить проблему. Я просто привел процедуру обслуживания АЦП в соответствие требованиям даташита и все заработало. Программист, видимо, был узкий цифровик, и не понял значение и нужность выдерживания Tsettling перед измерением, ну а все остальные и помыслить не могли про то, что программер плохо курил даташит sm.gif

Это я к чему- может, у Вас что-то подобное? Ну, например, недостаточная пауза от включения датчика до его использования, или от подключения АЦП к датчику до начала измерений, или что-то подобное с референсом? В этом случае результат будет состоять частично из показаний датчика, а частично из всего остального (величины предыдущего измерения, напряжения питания etc).
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kan35
сообщение Jan 1 2013, 05:27
Сообщение #13


Знающий
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Код
#define REF_VOLTAGE    3000l
#define V25            (760000)    /*uV*/
#define SLOPE        (2500)        /*uV/C*/

signed long ADC1_GetTemperature(void)
{
    return (((signed long long)adc.temp) * (REF_VOLTAGE * 1000)/4096 - V25) *1000 / SLOPE + 25000l;
}


У меня в проекте F2 и нет FPU, потому перевел вычисления в целочисленные, да и в F4 нет быстрого деления float, так что полагаю, моя будет быстрее работать и на F4. Потери разрядности сведены к минимуму. Результат выдается в мВ.
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bullit
сообщение Jan 9 2013, 11:08
Сообщение #14


пуля
****

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Из: Уфа
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Добрый день!
Столкнулся с проблемой что по 16 каналу (TempSense) ADC1 значение не меняется, как процек не грей!
Код инициализации:
CODE
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE);
/* Enable ADC1 */
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

// Enable ADC1 reset calibration register
ADC_ResetCalibration(ADC1 );
// Check the end of ADC1 reset calibration register
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1 ));

// Start ADC1 calibration
ADC_StartCalibration(ADC1 );
// Check the end of ADC1 calibration
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1 ));

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
/* ADC1 configuration ------------------------------------------------------*/
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
/* ADC1 regular channels configuration */
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );

ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 7;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);


Код запуска конвертирования (запускаем раз в секунду):
Цитата
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

Код прерывания:
Код
adcdata = ADC_GetConversionValue(ADC1);
adcVolt  = adcdata*3.3/4096;
diffVolt =   0.76 - adcVolt;
temp1  = diffVolt / (2.5/1000);//0.00025;
temp2 = temp1 +25;
ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOC );


adcdata постоянно равен 1738 +/- 10 едениц.

вопрос снимается так как относится к 100 серии. вопрос перенёс в другую ветку.

Сообщение отредактировал bullit - Jan 10 2013, 09:03
Причина редактирования: [codebox] для длинного кода, [code] - для короткого!!!
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_Pasha
сообщение Feb 20 2013, 16:01
Сообщение #15


;
******

Группа: Участник
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Пользователь №: 29 509



Подыму тему. Discovery
Slope & V(T)@25 гуляют и не выдерживаются принципиально, т.е. ST выполняют обещанное 'not tested' sm.gif
Экспресс-калибровать с ума схожу, пирометром могу глянуть только верхушку микросхемы, минус его блестящесть, показывает +18, а внутри из-под отладчика видно +9.
Разбег уже не смешной.
Получается, чтобы хотя бы в 3 градуса влезть надо плату в термостат... ужос cranky.gif
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