CN102998024A - 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法 - Google Patents

一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102998024A
CN102998024A CN2012104835152A CN201210483515A CN102998024A CN 102998024 A CN102998024 A CN 102998024A CN 2012104835152 A CN2012104835152 A CN 2012104835152A CN 201210483515 A CN201210483515 A CN 201210483515A CN 102998024 A CN102998024 A CN 102998024A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
temperature measuring
measuring method
input response
novel temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012104835152A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102998024B (zh
Inventor
杨宁
王博
徐耀良
朱海婷
杨亚兰
钟绍山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai University of Electric Power
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Shanghai University of Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai University of Electric Power filed Critical Shanghai University of Electric Power
Priority to CN201210483515.2A priority Critical patent/CN102998024B/zh
Publication of CN102998024A publication Critical patent/CN102998024A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102998024B publication Critical patent/CN102998024B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法，采用简单RL串联电路，通过单片机控制RL电路的零输入响应，内部比较器与定时器协同工作，从而建立零输入响应时间与电阻关系，简单的软件算法代替复杂的硬件电路得到现场温度值。本方法仅用一个电阻、一个电感、一个单片机，以软件设计代替硬件单元，提高了装置应用的经济性；可扩展性强：该装置不仅用于热敏电阻测温，对于光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻同样适用，且性能稳定，可广泛应用于工业现场的各种参数测量。此方法可取代传统热敏电阻测温传感器，广泛应用于电厂、电气等工业现场的温度测量。

Description

一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法
技术领域
本发明涉及一种测温系统，特别涉及一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法。
背景技术
温度测量是很多工控领域内一项很重要的任务，在不同现场环境中需要不同类型的测温方法。目前广泛应用的传统测温手段有接触式仪器，如：固液体膨胀式和压力式温度传感器、热电偶及热电阻温度计，还有非接触式光学传感器，如：红外测温法及CCD图像测温方法。
传统的测温方法如热电偶、热电阻及红外测温传感器输出都为模拟信号，硬件电路复杂，系统采集需要AD转换单元，成本较高；新型的测温技术CCD图像分析技术测量原理比较复杂，而CCD本身成本较高，图像处理算法也较为麻烦。
为了优化传统的热电阻测温方法，节约硬件成本，基于RL电路的零输入响应特性，通过建立电阻温度t、电阻R、电感L及其电感电压的零输入响应时间△t之间的关系，求出对应的温度值。应用结果表明，该方法能有效、可靠、简单、经济的进行温度测量，且有较强的可扩展性，可取代传统的热电阻测温传感器，能广泛应用于现场测温。
发明内容
本发明是针对传统的基于电桥平衡原理的测温装置电路复杂，所需硬件资源多的问题，提出了一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法，采用简单RL串联电路，通过单片机控制RL电路的零输入响应，内部比较器与定时器协同工作，从而建立零输入响应时间与电阻关系，简单的软件算法代替复杂的硬件电路得到现场温度值。
本发明的技术方案为：一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法，具体包括如下步骤：
1）建立RL测试电路：单片机第一IO端口输出接串联的电感和精密可调电位器后接地，电感和精密可调电位器串联中心点接比较器一输入端，比较器另一输入端接固定电压，比较器输出接单片机第二IO端口；
2）单片机第一IO端口置1，到时间t后第一IO端口置0同时打开单片机内定时器，单片机第二IO端口扫描检测比较器输出，比较器输出翻转，定时器关闭记录翻转时间为                                               
Figure 257393DEST_PATH_IMAGE002
，根据频率公式计算频率，记录当前电阻R与频率f数值；
3）改变精密可调电位器阻值，重复步骤2）得到不同电阻值R与频率f的对应关系；
4）不断改变精密可调电位器阻值，重复步骤2）和3）得到电阻值与频率的对应曲线，存入内存；
5）用阻值式传感器代替精密可调电位器，重复步骤2）获取当前未知电阻对应的频率值，查询内存电阻值与频率的对应曲线得到当前实际电阻值，即为阻值式传感器当前的阻值。
所述步骤1）中的固定电压从电源电压分压或选用精密稳压源来得到。
所述步骤1）中比较器可以使用单片机内部集成模块也可采用独立的集成比较器来代替。
所述步骤1）中电感选对温度变化不敏感的锰铜电感。
所述步骤5）中阻值式传感器可为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻。
本发明的有益效果在于：本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法，设计原理简单：基于一个简单的RL电路，依靠其零输入响应特性，利用单片机的比较单元、计数器单元，建立电阻R和零输入响应时间△t 及其电阻温度t之间的关系，达到测温的目的；硬件开销小：本传感器仅用一个热敏电阻、一个电感、一个单片机，以软件设计代替硬件单元，提高了装置应用的经济性；可扩展性强：该装置不仅用于热敏电阻测温，对于光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻同样适用，且性能稳定，可广泛应用于工业现场的各种参数测量。此方法可取代传统热敏电阻测温传感器，广泛应用于电厂、电气等工业现场的温度测量。
附图说明
图1为本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法中RL电路零输入响应电路图；
图2为本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法硬件示意图；
图3为本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法输出仿真曲线图；
图4为本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法中采集程序流程图；
图5为本发明基于RL电路零输入响应的新型测温方法中电阻R与频率F对应曲线图。
具体实施方式
如图1所示为简单的RL串联，其中电流
Figure 245388DEST_PATH_IMAGE006
计算式（1）所示，E为电源电势，R为电路阻值。
Figure 59761DEST_PATH_IMAGE008
,   (1)
t=0时S1由3打到1，根据RL电路零输入响应原理，有：
Figure 882223DEST_PATH_IMAGE010
，  （2）
解此一阶微分方程得：
Figure 149256DEST_PATH_IMAGE012
，  （3）
Figure 348156DEST_PATH_IMAGE014
， （4）
其中时间
Figure 79352DEST_PATH_IMAGE016
。（5）
基于此原理，通过单片机IO端口控制RL电路上电时刻，将
Figure 72716DEST_PATH_IMAGE018
引入比较器与某固定电压做比较，单片机对比较器输出端口电平扫描，计数器记录RL电路断电与比较器输出翻转之间时间
Figure 827045DEST_PATH_IMAGE002
，硬件图如图2所示。
根据公式（3,4,5）可以仿真节点Ur和Uo两点波形如图3所示：实线代表比较器Uo输出波形。
其高电平时间
Figure 564057DEST_PATH_IMAGE020
，（6）
Figure 87442DEST_PATH_IMAGE002
与公式（5）中正比关系的比例系数
Figure 569032DEST_PATH_IMAGE024
与选取的比较电压有关。设
Figure 844155DEST_PATH_IMAGE004
，则有 ，（7）
设，
则：
Figure 614031DEST_PATH_IMAGE030
。（8）
其中频率与电阻的比例系数k是与设定比较电压、电感有关的常数，这个常数可以通过实验标定获取。
设计标定过程，热敏电阻用精密可调电位器代替，比较器另一端比较电压从电源电压分压或选用精密稳压源来得到。比较器可以使用单片机内部集成模块也可采用独立的集成比较器来代替。标定阶段不断改变电阻值，记录此时定时器计数值并存储。数次采集后根据记录数据进行非线性补偿并存储。
验证阶段，将精密电位器换为未知阻值电阻进行计数器采样，计数值带入存储数组进行计算得到实际电阻阻值。采集程序流程图如图4所示。
实际测试电阻阻值R与采样计算频率f有如下关系图如图5：可见实际曲线与原理分析一致，有较好的线性关系，应用过程中能够实现对现场温度的准确测量，且硬件成本大大低于相同现场应用的其他各类温度传感器。本方法仅用一个电阻、1个电感（选对温度变化不敏感的锰铜电感）、一个单片机，以软件设计代替硬件单元，提高了装置应用的经济性；可扩展性强：此方法不仅用于热敏电阻测温，对于光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻同样适用，且性能稳定，可广泛应用于工业现场的各种参数测量。此方法可取代传统热敏电阻测温传感器，广泛应用于电厂、电气等工业现场的温度测量。

Claims (5)

1.一种基于RL电路零输入响应的新型测温方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）建立RL测试电路：单片机第一IO端口输出接串联的电感和精密可调电位器后接地，电感和精密可调电位器串联中心点接比较器一输入端，比较器另一输入端接固定电压，比较器输出接单片机第二IO端口；
2）单片机第一IO端口置1，到时间t后第一IO端口置0同时打开单片机内定时器，单片机第二IO端口扫描检测比较器输出，比较器输出翻转，定时器关闭记录翻转时间为                                               
Figure 2012104835152100001DEST_PATH_IMAGE002
，根据频率公式计算频率，记录当前电阻R与频率f数值；
3）改变精密可调电位器阻值，重复步骤2）得到不同电阻值R与频率f的对应关系；
4）不断改变精密可调电位器阻值，重复步骤2）和3）得到电阻值与频率的对应曲线，存入内存；
5）用阻值式传感器代替精密可调电位器，重复步骤2）获取当前未知电阻对应的频率值，查询内存电阻值与频率的对应曲线得到当前实际电阻值，即为阻值式传感器当前的阻值。
2.根据权利要求1所述基于RL电路零输入响应的新型测温方法，其特征在于，所述步骤1）中的固定电压从电源电压分压或选用精密稳压源来得到。
3.根据权利要求1所述基于RL电路零输入响应的新型测温方法，其特征在于，所述步骤1）中比较器可以使用单片机内部集成模块也可采用独立的集成比较器来代替。
4.根据权利要求1所述基于RL电路零输入响应的新型测温方法，其特征在于，所述步骤1）中电感选对温度变化不敏感的锰铜电感。
5.根据权利要求1所述基于RL电路零输入响应的新型测温方法，其特征在于，所述步骤5）中阻值式传感器可为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻。
CN201210483515.2A 2012-11-26 2012-11-26 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法 Expired - Fee Related CN102998024B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210483515.2A CN102998024B (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210483515.2A CN102998024B (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102998024A true CN102998024A (zh) 2013-03-27
CN102998024B CN102998024B (zh) 2014-08-20

Family

ID=47926882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210483515.2A Expired - Fee Related CN102998024B (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102998024B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105823576A (zh) * 2016-05-26 2016-08-03 句容市博远电子有限公司 Ntc热敏电阻器响应时间测试装置及测试方法
RU2624410C1 (ru) * 2016-07-11 2017-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "МИП Уфимского государственного нефтяного технического университета "Интеллектуальные системы управления" Способ измерения высокой температуры неоднородной среды

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10197360A (ja) * 1996-12-27 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp 温度測定回路および測温抵抗体入力装置
CN1888838A (zh) * 2006-07-19 2007-01-03 青岛科技大学 一种组合式温度传感器
CN101425753A (zh) * 2008-12-22 2009-05-06 深圳市明微电子股份有限公司 一种开关电源线电压补偿方法及自适应采样器
CN101600281A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 上海艾为电子技术有限公司 一种调光控制的驱动控制装置、系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10197360A (ja) * 1996-12-27 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp 温度測定回路および測温抵抗体入力装置
CN1888838A (zh) * 2006-07-19 2007-01-03 青岛科技大学 一种组合式温度传感器
CN101425753A (zh) * 2008-12-22 2009-05-06 深圳市明微电子股份有限公司 一种开关电源线电压补偿方法及自适应采样器
CN101600281A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 上海艾为电子技术有限公司 一种调光控制的驱动控制装置、系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105823576A (zh) * 2016-05-26 2016-08-03 句容市博远电子有限公司 Ntc热敏电阻器响应时间测试装置及测试方法
RU2624410C1 (ru) * 2016-07-11 2017-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "МИП Уфимского государственного нефтяного технического университета "Интеллектуальные системы управления" Способ измерения высокой температуры неоднородной среды

Also Published As

Publication number Publication date
CN102998024B (zh) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101858811B (zh) 高精度压力传感器信号补偿方法
CN101706346B (zh) 智能力传感器测量非线性温度漂移的温度补偿方法
CN203037265U (zh) 一种温度补偿电路
CN106679841B (zh) 一种温度检测装置及温度检测方法
CN111595402B (zh) 一种恒温差型热式气体质量流量计
CN206057424U (zh) 一种电流测量装置
CN109752113B (zh) 薄片温度传感器及其应用中位置确定方法和电路设计方法
CN103575414A (zh) 一种热电偶温度测量误差补偿方法
CN109540340A (zh) 一种管道内液体温度、压力监测传感器的校准方法
CN106199166A (zh) 一种电流测量的方法及装置
CN110220945B (zh) 半导体气体传感器的全量程温度补偿方法
CN203705992U (zh) 温度控制装置
CN108344522A (zh) 一种带自动校准的高精度测量电路和方法
CN204730958U (zh) Ntc温度传感器热时间常数测试装置
CN102998024B (zh) 一种基于rl电路零输入响应的新型测温方法
CN104916083A (zh) 一种基于物联网的智能可燃气体检测探测器及其标定方法
CN107132417A (zh) 一种抗电路参数漂移的高精度电阻测量方法
CN104034378A (zh) 恒流法热式气体质量流量计及其测量方法
CN109991265A (zh) 一种自调节热导式气体传感器和气体检测装置
CN207675682U (zh) 自调节热导式气体传感器和气体检测装置
CN105115535B (zh) 电容传感器的模拟装置
CN107607144B (zh) 一种传感器基线漂移校正方法及检测设备
CN105910662A (zh) 具有环境温度补偿功能的热式空气流量变送器
CN111551281A (zh) 一种体温检测装置及方法
CN110243877A (zh) 一种适用于多种气体的快速气体定量检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140820

Termination date: 20201126