CN101323283A - 一种汽车室外温度显示器及其所显示温度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除水箱散热器对室外温度传感器影响的室外温度显示器及其所显示温度的测量方法。本发明在原仅靠采集室外温度传感器的基础上增加采集车辆速度和水温信号，综合车辆速度、水温、行驶时间及实际的室外温度传感器信号，综合温度、水温、行驶时间、车速四个信息判断车辆的具体状态，执行不同的算法，更加准确的得到室外温度，消除在车辆停止状态下，因为安装位置不佳而对室外温度采集造成的影响，提高采集温度的精度，使车辆各种状态下室外温度的采集都能控制在±1℃。同时对模拟量采集的电源单独处理，消除其他用电设备的干扰大大提高采样精度。

Description

一种汽车室外温度显示器及其所显示温度的测量方法

技术领域

本发明专利涉及一种汽车室外温度显示器及其所显示温度的测量方法，尤其涉及一种消除水箱散热器对室外温度传感器影响的室外温度的测量方法及其显示器。

背景技术

伴随着汽车工业的高速发展，电子技术在汽车上的比重越来越大，在很多车型的中控台上都安装了一个室外温度显示器，但是由于汽车的空间有限而且要满足通风性好、易于安装等要求，很多室外温度传感器都安装在汽车水箱散热器的前面，该处安装方便、通风性好，当车辆处于正常的行驶状态下，空气流动从前向后，室外温度不会受到其他因素的影响，显示较准确，当车辆长时间行驶后，水温上升到较高温度，车辆停止后，空气流动很差，由于靠近散热器太近，室外温度传感器会受到散热器的影响，在短时间内温度快速上升，从而大大影响了室外温度的采集，使室外温度的显示值和实际的温度值有较大差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种消除水箱散热器对室外温度传感器影响的室外温度显示器及其所显示温度的测量方法。

本发明的技术方案是：一种汽车室外温度显示器，包括温度传感器电源单元1、微控制器2、电源单元3、温度传感器信号处理单元4、速度信号采集单元5、液晶驱动单元6、时钟单元7；

其中微控制器2包括AD模块和脉冲捕捉模块；温度传感器电源单元1与微控制器2的AD模块相连，用于为温度传感器加电，将温度传感器的电阻信号转变为电压信号，输入到温度传感器信号处理单元4；电源单元3与微处理器2相连，用于车用蓄电池电源转换成设备正常工作所需的电源；速度信号采集单元5与微处理器2的脉冲捕捉口相连，用于处理速度传感器信号；时钟单元7与微处理器2相连；微处理器2与液晶驱动单元4相连。

所述温度传感器电源单元1包括：限流电阻R3、参考电压分压精密电阻R1和R2、基准电源Q1、滤波电容C14；车用蓄电池电源经过限流电阻R3后与基准电源Q1和参考电压分压精密电阻R1和R2相连，分压后与基准电源Q1的参考电压端相连，滤波电容C14一端连接在电源输出端，另一端连接到地起到滤波作用。

所述电源单元3包括：反向保护二极管D1和D3、低压差线性稳压器模块U3、滤波电容C3、C4、C5、C6；车用蓄电池电源经过二极管D3连接到低压差线性稳压器模块U3输入脚，钥匙电经过二极管D1也连接到低压差线性稳压器模块U3的输入端，滤波电容C3和C4连接在低压差线性稳压器模块U3输入脚和地两端，滤波电容C5和C6连接在低压差线性稳压器模块U3输出脚和地两端。

一种测量显示器所显示的室外温度的方法，通过微处理器2处理所采集的室外温度、车辆车速、行驶时间及车辆水温，根据室外温度传感器的电阻值、车辆的实时速度值、行驶时间和水温传感器的电阻值综合测量出所要显示的室外温度；

进一步包括以下步骤：

第一步：车辆启动时，首先进行室外温度传感器AD值的滤波计算。具体是在1秒钟内连续读取50个AD值，因为温度不会发生突变，所以在1秒钟内的AD值不会发生很大的变化，经过试验表明AD值在一秒钟内的变化的绝对值小于2，所以将采样到的50个值进行从小到大的排序，以第25个值为基准，保留绝对值在2之内的所有值，如果总数小于40个，本次采样被认为无效；如果总数大于等于40，计算平均值作为本次采样的AD值；

第二步：读取存储在E²PROM里的上次停车时的室外温度、水温及时间，读取当前的室外温度、水温及时间，两者进行比较，如果停车时间超过2小时，就认为当前的室外温度已经不再受散热器的影响了，当停车时间小于2小时，以停车时间和水温值建立两维数组，通过查表得到室外温度传感器受到的温度影响，用停车时的室外温度和当前的室外温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值；

第三步：在正常行驶过程中，即从停车状态到车速大于20Km/h并且持续超过2分钟时，空气流动是从前向后，室外温度传感器基本不受影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可；在2分钟内以车辆启动时的温度显示；

第四步：当水温高于100℃时，散热片风扇启动，空气流动是从前向后，持续超过2分钟后，室外温度传感器同样不受散热片影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可。在2分钟内以车辆启动时的温度显示；

第五步：在车辆处于速度低于20Km/h，且水温低于100℃时，以速度和水温建立两维数组，用车辆上次显示的温度和当前温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值。

本发明在原仅靠采集室外温度传感器的基础上增加采集车辆速度和水温信号，综合车辆速度、水温、行驶时间及实际的室外温度传感器信号，综合温度、水温、行驶时间、车速四个信息判断车辆的具体状态，执行不同的算法，更加准确的得到室外温度，消除在车辆停止状态下，因为安装位置不佳而对室外温度采集造成的影响，提高采集温度的精度，使车辆各种状态下室外温度的采集都能控制在±1℃。同时对模拟量采集的电源单独处理，消除其他用电设备的干扰大大提高采样精度。

附图说明

图1是本发明的结构原理框图。

图2是本发明温度传感器信号处理单元的电原理图。

图3是本发明电源单元的电原理图。

图4是本发明温度传感器电源单元的电原理图。

图5是本发明的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

温度传感器电源单元1为温度传感器加电，将温度传感器的电阻信号转换成电压信号。电路原理图见图4，电源输入为15+′，输出电源为VOUT5V，温度传感器信号处理单元4采用单独供电可以减小外界对微控制器的干扰，大大提高温度采集的精确度，另外微控制器2的AD模块参考电压也连接此电源，通过图2可以得到下列两个公式：

OUTTEMP＝VOUT5V*(R/(R+R6))(1)

OUTTEMP＝Vref*(AD1/256)(2)

R为室外温度的电阻值，Vref为AD模块的参考电压，AD1为微处理器采集到的室外温度传感器的AD值，由公式(1)和(2)得到：

VOUT5V*(R/(R+R6))＝Vref*(AD1/256)(3)

因为Vref等于VOUT5V，得到：

R/(R+R6)＝AD1/256(4)

R＝(AD1*R6)/(256-AD1)(5)

通过公式(5)可以看出R值只和AD1值和R6有关，与电源电压无关，这就消除了因为电源受到干扰波动造成的影响。

温度传感器信号处理单元4采用精密电阻和温度传感器将温度传感器电源进行分压，通过一级低通滤波器消除干扰后与微控制器2的AD采样端口相连，如图2所示。

8位主微控制器2选用ATMEL公司的ATMEGA88，集成AD模块、脉冲捕捉模块。

速度信号采集单元5将速度传感器信号经过一级施密特触发器整形后消除干扰，与微处理器的脉冲捕捉口相连进行采集，采集更加准确。

电源单元3主要完成对输入车载电压(+12V)的转换和控制，通过一片LDO转换芯片，型号为英飞凌公司的TLE4264G，将车载电压转换成+5V电压，其最高输入电压为40V，能够适应发动机点火及其他电气设备对电源造成的影响，在具体布线时要综合考虑干扰和散热问题，电路原理图见图3，图5中电容C3，C4，C5，C6用来消除电源线上的干扰，电源输入为15+′，输出电源为VCC。

液晶驱动采用飞利浦公司的PCF8562TT，LCD为STN负显，背光为橙色，微控制器IIC总线与液晶驱动相连接，将要显示的信息通过总线发送给驱动芯片进行显示。

软件部分：室外温度传感器主要是受到水箱散热器的热辐射，还有当时的风速及空气的传热系数等多个因素的影响，其测量过程和算法非常复杂，经过简化和实际试验，将室外温度的测量分以下几种情况处理，基本能够满足实际使用的要求：

1.车辆启动时(钥匙电有效)，首先进行室外温度传感器AD值的滤波测量。具体是在1秒钟内连续读取50个AD值，因为温度不会发生突变，所以在1秒钟内的AD值不会发生很大的变化，经过试验表明AD值在一秒钟内的变化的绝对值小于2，所以将采样到的50个值进行从小到大的排序，以第25个值为基准，保留绝对值在2之内的所有值，如果总数小于40个，本次采样被认为无效；如果总数大于等于40，计算平均值作为本次采样的AD值。

2.读取存储在E²PROM里的上次停车时的室外温度、水温及时间，读取当前的室外温度、水温及时间，两者进行比较，如果停车时间超过2小时，就认为当前的室外温度已经不再受散热器的影响了，当停车时间小于2小时，以停车时间和水温值建立两维数组，通过查表得到室外温度传感器受到的温度影响，用停车时的室外温度和当前的室外温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值。

3.在正常行驶过程中，即从停车状态到车速大于20Km/h并且持续超过2分钟时，空气流动是从前向后，室外温度传感器基本不受影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可；在2分钟内以车辆启动时的温度显示。

4.当水温高于100℃时，散热片风扇启动，空气流动是从前向后，持续超过2分钟后，室外温度传感器同样不受散热片影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可。在2分钟内以车辆启动时的温度显示。

5.在车辆处于速度低于20Km/h，且水温低于100℃时，以速度和水温建立两维数组，用车辆上次显示的温度和当前温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值。

Claims (4)

1、一种汽车室外温度显示器，其特征是：包括温度传感器电源单元(1)、微控制器(2)、电源单元(3)、温度传感器信号处理单元(4)、速度信号采集单元(5)、液晶驱动单元(6)、时钟单元(7)；

其中微控制器(2)包括AD模块和脉冲捕捉模块；

温度传感器电源单元(1)与微控制器(2)的AD模块相连，用于为温度传感器加电，将温度传感器的电阻信号转变为电压信号，输入到温度传感器信号处理单元(4)；

电源单元(3)与微处理器(2)相连，用于车用蓄电池电源转换成设备正常工作所需的电源；

速度信号采集单元(5)与微处理器(2)的脉冲捕捉口相连，用于处理速度传感器信号；

时钟单元(7)与微处理器(2)相连；

微处理器(2)与液晶驱动单元(4)相连。

2、根据权利要求1所述的一种汽车室外温度显示器，其特征是，

所述温度传感器电源单元(1)包括：限流电阻(R3)、参考电压分压精密电阻(R1)和(R2)、基准电源(Q1)、滤波电容(C14)；

其中车用蓄电池电源经过限流电阻(R3)后与基准电源(Q1)和参考电压分压精密电阻(R1)和(R2)相连，分压后与基准电源(Q1)的参考电压端相连，滤波电容(C14)一端连接在电源输出端，另一端连接到地起到滤波作用。

3、根据权利要求1所述的一种汽车室外温度显示器，其特征是，所述电源单元(3)包括：

反向保护二极管(D1)和(D3)、低压差线性稳压器模块(U3)、滤波电容(C3)、(C4)、(C5)、(C6)；

其中车用蓄电池电源经过二极管(D3)连接到低压差线性稳压器模块(U3)输入脚，钥匙电经过二极管(D1)也连接到低压差线性稳压器模块(U3)的输入端，滤波电容(C3)和(C4)连接在低压差线性稳压器模块(U3)输入脚和地两端，滤波电容(C5)和(C6)连接在低压差线性稳压器模块U3输出脚和地两端。

4、一种测量权利要求1所显示的室外温度的方法，其特征是，

通过微处理器(2)处理所采集的室外温度、车辆车速、行驶时间及车辆水温，根据室外温度传感器的电阻值、车辆的实时速度值、行驶时间和水温传感器的电阻值综合测量出所要显示的室外温度；

进一步包括以下步骤：

第一步：车辆启动时，首先进行室外温度传感器AD值的滤波测量。具体是在1秒钟内连续读取50个AD值，因为温度不会发生突变，所以在1秒钟内的AD值不会发生很大的变化，经过试验表明AD值在一秒钟内的变化的绝对值小于2，所以将采样到的50个值进行从小到大的排序，以第25个值为基准，保留绝对值在2之内的所有值，如果总数小于40个，本次采样被认为无效；如果总数大于等于40，计算平均值作为本次采样的AD值；

第二步：读取存储在E²PROM里的上次停车时的室外温度、水温及时间，读取当前的室外温度、水温及时间，两者进行比较，如果停车时间超过2小时，就认为当前的室外温度已经不再受散热器的影响了，当停车时间小于2小时，以停车时间和水温值建立两维数组，通过查表得到室外温度传感器受到的温度影响，用停车时的室外温度和当前的室外温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值；

第三步：在正常行驶过程中，即从停车状态到车速大于20Km/h并且持续超过2分钟时，空气流动是从前向后，室外温度传感器基本不受影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可；在2分钟内以车辆启动时的温度显示；

第四步：当水温高于100℃时，散热片风扇启动，空气流动是从前向后，持续超过2分钟后，室外温度传感器同样不受散热片影响，只要查询室外温度传感器的参数表即可，在2分钟内以车辆启动时的温度显示；

第五步：在车辆处于速度低于20Km/h，且水温低于100℃时，以速度和水温建立两维数组，用车辆上次显示的温度和当前温度取平均，然后和查表得到的受影响的值相减得到此时的室外温度值。

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