CN101718595A

CN101718595A - 基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置

Info

Publication number: CN101718595A
Application number: CN200910188944A
Authority: CN
Inventors: 李志娟; 邓永忠
Original assignee: FOSHAN SHUNDE H&T ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Current assignee: FOSHAN SHUNDE H&T ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101718595B

Abstract

本发明涉及一种基于阻性温度传感器的温度测量方法，包括如下步骤：取得与所述阻性温度传感器当前输入值、输入偏差值和与所述阻性温度传感器串联的第一电阻的实际值；计算出所述阻性温度传感器的当前电阻值；依据所述阻性传感器的当前电阻值得到当前温度值。本发明还涉及一种基于阻性温度传感器的温度测量装置。实施本发明的基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置，具有以下有益效果：由于事先取得输入偏差值及第一电阻的实际值，在计算过程中可以去掉上述输入偏差以及使用第一电阻的实际值进行计算，因此其得到的温度值较为精确。

Description

基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及温度测量领域，更具体地说，涉及一种基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置。

背景技术

在许多单片机(MCU)的应用中，需要对某一特定的位置的温度进行测量，特别是在该系统或装置具有温控功能时，对温度值的测量更是必不可少的。通常，这些系统或装置对成本是非常敏感的，这就决定了其不可能使用成本较高的同时其测量精度也较高的传感器及其后续的处理装置。一般来讲，在对于成本敏感的MCU应用中，通常采用阻性温度传感器，即热敏电阻，将其与一精密电阻串接在电源及地之间，由该精密电阻与热敏电阻的连接点取得其分压，由于温度的变化，导致热敏电阻阻值变化，从而使得上述分压变化，再依据该分压值换算出热敏电阻值，从而求得该温度值。用于计算的分压值一般是通过MCU本身将模拟电压值换算成数字电压值后的数值，其转换过程本身存在一定的误差，再加上上述精密电阻值的标称值与实际值也存在一定的误差，在一些情况下，最后得到的温度值的误差可能超出允许范围，但基于成本的考虑，也不可能选用精度较高同时成本也较高的方案。因此，在不增加硬件成本的基础上得到较高的温度值精度的改进方案，就变得很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述存在误差、测得温度值精度较低缺陷，提供一种测得温度值精度较高的基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于阻性温度传感器的温度测量方法，包括如下步骤：

A)取得与所述阻性温度传感器当前输入值、输入偏差值和与所述阻性温度传感器串联的第一电阻的实际值；

B)计算出所述阻性温度传感器的当前电阻值；

C)依据所述阻性传感器的当前电阻值得到当前温度值。

在本发明所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法中，所述步骤A)进一步包括取出事先存储的输入偏差值和所述第一电阻实际值。

在本发明所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法中，还包括取得并存储所述输入偏差值和第一电阻实际值的步骤；其包括：

M1)将所述阻性温度传感器用具有第一电阻值的精密电阻替代；

M2)测得并记录其输入值；

M3)将所述阻性温度传感器用具有第二电阻值的精密电阻替代；

M4)测得并记录其输入值；

M5)依据所述第一电阻值、第二电阻值及两次输入值，计算所述输入偏差值和第一电阻实际值并存储。

在本发明所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法中，所述第一电阻值为所述第一电阻标称值大致1/3；所述第二电阻值为所述第一电阻值标称值3倍。

在本发明所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法中，所述步骤M5)中，将所述第一电阻值、第二电阻值以及在所述第一电阻值和第二电阻值的情况下得到的输入值分别代入下述等式：

R_X1＝R1_R(N_AD1-E)/(MAXN_AD-(N_AD1-E))；

和R_X2＝R1_R(N_AD2-E)/(MAXN_AD-(N_AD2-E))；

从而计算出所述输入偏差值和第一电阻实际值；其中R1_R是第一电阻实际值，R_X1和R_X2分别是所述第一电阻值和第二电阻值，N_AD1和N_AD2分别是所述第一电阻值和第二电阻值是得到的输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述数模转换时可得到的最大值。

在本发明所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法中，所述步骤B)中，通过公式：

R_X＝R1_R(N_AD-E)/(MAXN_AD-(N_AD-E))

得到所述传感器当前电阻值，其中R1_R是第一电阻实际值，R_X是阻性温度传感器电阻当前值，N_AD是当前输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述数模转换时可得到的最大值。

本发明还涉及一种基于阻性传感器的温度测量装置，包括串接在电源和地之间的第一电阻和阻性温度传感器，以及由所述阻性温度传感器和所述第一电阻连接点取得输入值并处理所述输入值得到当前温度值的检测控制模块，所述检测控制模块包括用于取得当前阻性温度传感器上电压的输入值、事先存储的输入误差值和第一电阻实际值的取值单元、用于依据所述取值单元取得的数据计算当前阻性温度传感器电阻值的当前阻性温度传感器电阻值计算单元和根据所述当前阻性温度传感器电阻值得到当前温度值的当前温度值计算单元。

在本发明所述的基于阻性传感器的温度测量装置中，所述检测控制模块还包括用于根据多次设置的阻性温度传感器电阻值及该电阻值对应的输入值计算而得到所述输入误差值和第一电阻实际值的预设值计算单元。

在本发明所述的基于阻性传感器的温度测量装置中，所述当前温度值计算单元还包括查表模块，所述查表模块用于根据当前阻性温度传感器电阻值查表得到所述温度值。

在本发明所述的基于阻性传感器的温度测量装置中，还包括用于存放所述预设值或存放运算中间值的存储单元，所述存储单元位于所述检测控制模块内或独立于所述检测控制模块并与其相连。

实施本发明的基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置，具有以下有益效果：由于事先取得输入偏差值及第一电阻的实际值，在计算过程中可以去掉上述输入偏差以及使用第一电阻的实际值进行计算，因此其得到的温度值较为精确。

附图说明

图1是本发明基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置实施例中的方法流程图；

图2是所述实施例中输入偏差值和第一电阻实际值的取得流程图；

图3是所述实施例中装置的结构示意图；

图4是所述实施例中温度测量的硬件结构电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明基于阻性温度传感器的温度测量方法及装置实施例中，所述方法包括如下步骤：

步骤S11取得输入值：作为测量的开始，通常是取得外部的参数值，然后再在该参数值的基础上，进行运算、分析最后得到需要的测量值。在本实施例中，仍然是如此。在本步骤中，就是取得在所述阻性温度传感器上的电压值，由于温度的变化，导致该阻性温度传感器电阻值的变化，因此在外部其他电压及电阻的条件不变的情况下，该阻性温度传感器上电压的变化是其电阻变化的函数。所以，该阻性温度传感器上电压的变化是反映了其所在环境温度的变化的。值得一提的是，在本实施例中，上述输入值是检测控制模块(通常是MCU)将上述阻性温度传感器上的电压值经过模数变换后得到的值。其最大取值与上述模数变换的位数有关，例如，如果是8位模数变换，该输入值的最大取值为255，如果是10位模数变换，其最大取值为1023。

步骤S12取得输入误差值及第一电阻实际值：在本步骤中，有存储单元中取出输入误差值和第一电阻实际值，在本实施例中，第一电阻是与所述阻性温度传感器串联在电源和地之间的电阻，换句话说，第一电阻是与阻性温度传感器一起，将电源电压分压的电阻。而第一电阻的实际值与标称值还是有一定的差距的，即使是精密电阻，其标称值与个体的实际值在多数时候是不太一样的，为此，求得本装置所使用的那个第一电阻的实际值是很有用的。至于在本实施例中取得上述输入误差值及第一电阻实际值的具体过程，稍后有较为详细的描述。

步骤S13计算当前传感器实际值：在本步骤中，取得上述已知值后，可以计算出当前阻性温度传感器的电阻值，其计算依据公式：R_X＝R1_R(N_AD-E)/(MAXN_AD-(N_AD-E))；其中R1_R是第一电阻实际值，R_X是阻性温度传感器电阻当前值(计算的结果)，N_AD是当前输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述模数转换时可得到的最大值，如果在本实施例中使用8位的模数装换，则该值为255。

步骤S14得到当前温度值：由于在上述步骤中已经得到阻性温度传感器的当前电阻值，而且由于我们使用的阻性温度传感器的电阻值与温度的对照关系是已知的，因此，在本步骤中，只要对照上述阻性传感器的电阻值与温度对照关系表，即可得知较为准确的当前温度值。

在本实施例中，上述步骤S11所提及的输入误差值和第一电阻实际值是在上述计算过程之前就已经存在的，通常而言，是在出厂时取得并存储的，用户并不需要去执行这些步骤，同时，这些步骤也不会在每次测量温度时执行。而取得上述输入误差值和第一电阻实际值的方法如图2所示，其包括如下步骤：

步骤S21用具有第一电阻值的电阻代替传感器：在本步骤中，使用一个已知阻值的精密电阻替代阻性温度传感器，该精密电阻的阻值为第一电阻值，该第一电阻值大致为上述第一电阻标称值的三分之一。

步骤S22测得其输入值：在步骤S21的条件下，取得当前输入值，并将该输入值存储，便于后面的步骤使用。

步骤S23用具有第二电阻值的电阻代替传感器：在本步骤中，使用一个已知阻值的精密电阻替代阻性温度传感器，该精密电阻的阻值为第二电阻值，该第二电阻值大致为上述第一电阻标称值的三倍。在步骤S21中的第一电阻值的选择和本步骤第二电阻值的选择，是为了将阻性温度传感器在温度变化时的电阻值变化范围均可能地概括在内。

步骤S24测得其输入值：在步骤S23的条件下，取得当前输入值，并将该输入值存储，便于后面的步骤使用。

步骤S25依据上述已知值，计算输入误差值及第一电阻实际值并存储：在本步骤中，已知值如下：第一电阻值、与第一电阻值对应的输入值、第二电阻值和与第二电阻值对应的输入值，而需要取得的值是第一电阻的实际值和输入误差值。因此在本步骤中，只要解出下述二元一次方程，即可得到上述第一电阻的实际值和输入误差值。方程如下：

R_X1＝R1_R(N_AD1-E)/(MAXN_AD-(N_AD1-E))；

R_X2＝R1_R(N_AD2-E)/(MAXN_AD-(N_AD2-E))；

其中，其中R1_R是第一电阻实际值，R_X1和R_X2分别是所述第一电阻值和第二电阻值，N_AD1和N_AD2分别是所述第一电阻值和第二电阻值对应的输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述数模转换时可得到的最大值，如果在本实施例中使用8位的模数装换，则该值为255；如果在本实施例中使用10位的模数装换，则该值为1023。

此外，在本步骤中，还要将得到的第一电阻实际值和输入误差值存储起来，便于在实际测量温度时调用。在本实施例中，由于检测控制模块(MCU)内本身带有存储单元，就存储在该位于检测控制模块内的存储单元。在其他实施例中，如果检测存储单元内部没有存储单元而是外接的存储单元，这些数据就存储在外部的存储单元中，调用时也要从外部存储单元中调出。

本实施例还揭示了一种基于阻性温度传感器的温度测量装置，如图3、图4所示，该装置包括串接在电源和地之间的第一电阻R1和阻性温度传感器，参见图4，其中，第一电阻R1的一端与电源连接，其另一端与阻性温度传感器一端连接，阻性温度传感器的另一端接地。检测控制模块(MCU)由阻性温度传感器和第一电阻R1连接点取得输入值并处理该输入值，得到当前温度值。如图3所示，该检测控制模块包括用于取得当前阻性温度传感器上电压的输入值、事先存储的输入误差值和第一电阻实际值的取值单元31、用于依据上述取值单元31取得的数据计算当前阻性温度传感器电阻值的当前阻性温度传感器电阻值计算单元32和根据上述当前阻性温度传感器电阻值得到当前温度值的当前温度值计算单元33。在本实施例中，还包括用于存放上述预设值或存放运算中间值的存储单元35，存储单元35位于检测控制模块内。在其他实施例中，也可以设置一个不在上述检测控制模块内的存储单元，该存储单元独立于所述检测控制模块并与其相连。

在本实施例中，检测控制模块还包括用于根据多次设置的阻性温度传感器电阻值及该电阻值对应的输入值计算而得到所述输入误差值和第一电阻实际值的预设值计算单元34。在本实施例中，该预设值计算单元34是按照上述步骤S21到步骤S25所述的方法而得到并存储上述预设值的，在此不再赘述。

此外，在本实施例中，上述当前温度值计算单元33是一个查表模块，其依据得到的阻性温度传感器电阻值查表得到当前温度值。当然，在其他实施例中，也可以不用查表的方法而用其他方法依据当前阻性温度传感器的电阻值得到当前温度值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

B)计算出所述阻性温度传感器的当前电阻值；

C)依据所述阻性传感器的当前电阻值得到当前温度值。

2.根据权利要求1所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述步骤A)进一步包括取出事先存储的输入偏差值和所述第一电阻实际值。

3.根据权利要求2所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，还包括取得并存储所述输入偏差值和第一电阻实际值的步骤；其包括：

M2)测得并记录其输入值；

M4)测得并记录其输入值；

4.根据权利要求3所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述第一电阻值为所述第一电阻标称值大致1/3；所述第二电阻值为所述第一电阻值标称值3倍。

5.根据权利要求4所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述步骤M5)中，将所述第一电阻值、第二电阻值以及在所述第一电阻值和第二电阻值的情况下得到的输入值分别代入下述等式：

R_X1＝R1_R(N_AD1-E)/(MAXN_AD-(N_AD1-E))；

和R_X2＝R1_R(N_AD2-E)/(MAXN_AD-(N_AD2-E))；

从而计算出所述输入偏差值和第一电阻实际值；其中R1_R是第一电阻实际值，R_X1和R_X2分别是所述第一电阻值和第二电阻值，N_AD1和N_AD2分别是所述第一电阻值和第二电阻值是得到的输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述模数转换时可得到的最大值。

6.根据权利要求5所述的基于阻性温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述步骤B)中，通过公式：

R_X＝R1_R(N_AD-E)/(MAXN_AD-(N_AD-E))

得到所述传感器当前电阻值，其中R1_R是第一电阻实际值，R_X是阻性温度传感器电阻当前值，N_AD是当前输入值，E是输入误差，而MAXN_AD是所述模数转换时可得到的最大值。

7.一种基于阻性温度传感器的温度测量装置，包括串接在电源和地之间的第一电阻和阻性温度传感器，以及由所述阻性温度传感器和所述第一电阻连接点取得输入值并处理所述输入值得到当前温度值的检测控制模块，其特征在于，所述检测控制模块包括由于取得当前阻性温度传感器上电压的输入值、事先存储的输入误差值和第一电阻实际值的取值单元、用于依据所述取值单元取得的数据计算当前阻性温度传感器电阻值的当前阻性温度传感器电阻值计算单元和根据所述当前阻性温度传感器电阻值得到当前温度值的当前温度值计算单元。

8.根据权利要求7所述的基于阻性温度传感器的温度测量装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括用于根据多次设置的阻性温度传感器电阻值及该电阻值对应的输入值计算而得到所述输入误差值和第一电阻实际值的预设值计算单元。

9.根据权利要求8所述的基于阻性温度传感器的温度测量装置，其特征在于，所述当前温度值计算单元还包括查表模块，所述查表模块用于根据当前阻性温度传感器电阻值查表得到所述温度值。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的基于阻性温度传感器的温度测量装置，其特征在于，还包括用于存放所述预设值或存放运算中间值的存储单元，所述存储单元位于所述检测控制模块内或独立于所述检测控制模块并与其相连。