CN103884439A - 电子装置及应用该装置的检测环境温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种电子装置及应用该装置的检测环境温度的方法，电子装置用以检测一环境温度，电子装置包括储存单元、温度感测单元、计时单元以及运算单元。储存单元储存多个函数。温度感测单元检测感测温度值。计时单元测量电子装置启动后的启动时间。运算单元耦接至储存单元、温度感测单元及计时单元，运算单元根据启动时间选择多个函数其中之一以计算误差值，并且将感测温度值减去误差值以产生环境温度。

Description

电子装置及应用该装置的检测环境温度的方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别涉及一种检测环境温度的电子装置。

背景技术

于现代电子产品中，不论是在移动装置，或是在家用电器中，对于检测环境温度的功能需求逐渐提高。传统上当电子产品使用温度感测器时，必须在电子产品开机运作一段时间达到热平衡状态后，方能得到实际的室温，此过程通常需要30分钟以上的时间。有鉴于使用者对于电子产品速度以及准确度的要求，如何实现一个快速且准确检测环境温度的电子装置，乃目前业界所致力的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子装置及应用该装置的检测环境温度的方法，具有速度快、准确度高、低成本且应用层面广泛等特点。

根据本发明的第一方面，提出一种电子装置，用以检测一环境温度，电子装置包括储存单元、温度感测单元、计时单元以及运算单元。储存单元储存多个函数。温度感测单元检测感测温度值。计时单元测量电子装置启动后的启动时间。运算单元耦接至储存单元、温度感测单元及计时单元，运算单元根据启动时间选择多个函数其中之一以计算误差值，并且将感测温度值减去误差值以产生环境温度。

根据本发明的另一方面，提出一种检测环境温度的方法，包括下列步骤：检测感测温度值；测量电子装置启动后的启动时间；根据启动时间，选择多个函数其中之一以计算误差值；以及将感测温度值减去误差值以产生环境温度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示依照本发明实施例的电子装置的示意图；

图2绘示感测温度值与环境温度对时间的关系图；

图3绘示电子装置的感测温度值、输出的环境温度与实际室温对时间的关系图；

图4绘示依照本发明另一实施例的电子装置的示意图；

图5绘示依照本发明实施例的检测环境温度的方法的流程图；

图6绘示依照本发明又一实施例的检测环境温度的方法的流程图。

其中，附图标记

1、4：电子装置

10、40：储存单元

11、41：温度感测单元

12、42：计时单元

13、43：运算单元

44：参考温度单元

45：函数产生单元

201、202、301、302：曲线

T_env：环境温度

T_sense：感测温度值

t_on：启动时间

t_s：稳定时间

51、52、53、54、61、62、63、64、65、66、67、68：步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1绘示依照本发明实施例的电子装置的示意图。电子装置1包括储存单元10、温度感测单元11、计时单元12以及运算单元13。储存单元10预存有多个函数F1～Fn，n为2、3、或更大的正整数。温度感测单元11检测感测温度值T_sense。计时单元12测量电子装置1启动后的启动时间t_on。运算单元13耦接至储存单元10、温度感测单元11及计时单元12，运算单元13根据启动时间t_on，选择多个函数F1～Fn其中之一以计算误差值T_offset，并且将感测温度值T_sense减去误差值T_offset以产生环境温度T_env。兹将各元件详细说明如下。

温度感测单元11例如为配置于印刷电路板上的温度感测器集成电路(temperature sensor IC)，用以感测印刷电路板附近的温度。运算单元13例如为处理器或是数字信号处理电路，可以通过内部整合电路(Inter-Integrated Circuit,I²C)接口耦接至温度感测单元11以取得感测温度值T_sense。

电子装置1具有检测环境温度Tenv的功能，然而由于印刷电路板上存在集成电路运作的关系，导致温度感测单元11所感测到的感测温度值T_sense会高于实际的环境温度T_env。如欲得到正确的环境温度T_env，必须计算两者之间的误差值T_offset。

请参照图2，图2绘示感测温度值与环境温度对时间的关系图。图中的横轴代表电子装置1启动后的时间，而曲线201代表实际室温，即真实的环境温度T_env，曲线202代表由温度感测单元11所感测到的感测温度值T_sense。如图2所示，感测温度值T_sense与环境温度T_env存在误差值T_offset，且误差值T_offset的大小与时间有关，并非维持定值。

例如电子装置1启动之前，电路板上的温度与室温相同，因此刚启动时感测温度值T_sense与环境温度T_env相同。随着启动时间t_on增加，由于电路运作的时间增加，使得集成电路的温度升高，因此误差值T_offset也逐渐增加。而在开机一段时间之后电子装置1进入稳态，即在稳定时间t_s之后，误差值T_offset维持固定，稳定时间t_s例如为2000秒。

由于根据不同的启动时间t_on，感测温度值T_sense与环境温度T_env之间的误差值T_offset不相同，本发明是将误差值T_offset与启动时间t_on之间的关系，以函数形式预存于储存单元10中，藉此使得运算单元13可以根据储存单元10的函数以及启动时间t_on计算出当下该使用的误差值T_offset，进而算出环境温度T_env。详细说明如下。

启动时间t_on是区分成接续的多个时段，多个函数F1～Fn是分别对应于这些时段。于一实施例中，将电子装置1启动后的时间分为4个时段，于4个时段中分别以4个函数F1～F4计算误差值T_offset。本领域技术人员当可理解，将启动后的时间分为4个时段仅为例示性说明，可以依设计需求、精确度目标、硬件限制以及计算复杂度，决定实际使用的时段数目，例如可以多于4个时段亦可以少于4个时段。此外，将启动时间区分成多个时段的具体分段方式，是相关于电子装置1的尺寸，不同大小的电子装置达到稳态的时间不相同，各个时段的长度也会不相同，需依实际的装置尺寸，决定区分时段的方式。

其中的每个函数F1～F4是以启动时间t_on为变数的多项式函数。在一种实作方式中，函数F1～F4为二次函数，即函数Fi可以表示为A_it_on ²+B_it_on+C_i，i=1～4。此处使用二次函数仅为例示性说明，亦可以使用一次函数或是其他多项式函数，只要是能计算出误差值的函数即可，实际使用函数并不加以限制。

不同的启动时间t_on是对应到不同的函数Fi，即不同时段是使用不同的函数Fi以计算误差值T_offset。启动时间t_on对应的时段划分方式，以及各时段函数Fi的系数值A_i,B_i,C_i如以下表一所示。在第4时段时由于电子装置1进入热平衡的稳态，因此函数F4为常数函数。

i	启动时间ton	Ai	Bi	Ci
					1	0s～596s	-4.24006E-6	0.011430607	2.58307668
2	596s～1196s	-1.41582E-7	0.003179811	5.88461562
					3	1196s～1796s	-1.2452E-6	0.004714271	5.71059957
4	1796s～	0	0	10.5

(s:秒,E-6:10^-6,E-7:10^-7)

表一

以实际例子说明，当电子装置1启动后的启动时间t_on为1000秒时，根据如上表一的对应关系，运算单元13从储存单元10中选择函数F2，以计算出误差值T_offset=-1.41582*10^-7*1000²+0.003179811*1000+5.88461562=8.9。若此时温度感测单元检测到的感测温度值T_sense为33.5℃，则运算单元13将感测温度值T_sense减去误差值T_offset以产生环境温度T_env=24.6℃。

电子装置1更可以包括一屏幕，耦接至运算单元13，用以显示环境温度T_env，使得使用者可以清楚看到目前的环境温度T_env。

储存单元10储存如表一所示的函数F1～F4，电子装置1在不同室温下，经实际测量所得到的环境温度与实际室温的结果如下方表二及表三所示：

时间(s)	实际室温(℃)	电子装置1输出的环境温度(℃)
			50	25	25.6
500	25	25.5
			1000	25	25.5
1500	25	25.4
			2000	25	25.7

表二

时间(s)	实际室温(℃)	电子装置1输出的环境温度(℃)
			50	40	40.5
500	40	40.5
			1000	40	40.6
1500	40	40.6
			2000	40	40.6

表三

如上方表二以及表三所示，经由函数F1～F4所计算的误差值，使得电子装置1所输出的环境温度与实际室温的差距在正负1℃之内。

并请参照图3，其绘示电子装置的感测温度值、输出的环境温度与实际室温对时间的关系图。图中的横轴代表电子装置1启动的时间，而曲线301代表由温度感测单元11所感测到的感测温度值T_sense，曲线302代表由运算单元13计算得到的环境温度T_env，实际室温在图3中以荾形点表示。由图3亦可以可看出，电子装置1所输出的环境温度T_env非常接近于实际室温。

而本发明中的运算单元13更可以于电子装置1启动后的预定时间t_pre，计算感测温度值T_sense的变化速度EqY，以根据变化速度EqY决定时间位移量t_shift，并根据启动时间t_on以及时间位移量t_shift，决定修正时间t_mod，根据修正时间t_mod选择多个函数F1～Fn其中之一以计算误差值T_offset。

此功能是由于当电子装置1运作一段时间后，感测温度值T_sense与环境温度T_env之间已存在一定的误差值T_offset，此时如果重新启动电子装置1，由于电路上的温度尚未冷却至与环境温度相同，若无EqY来检测温度变化量找出表一对应的函数，则所计算出来的误差值T_offset与真实的误差值之间的差距可能会有5℃以上。因此，本发明的运算单元13更可执行上述步骤，计算感测温度值T_sense的变化速度EqY，以利于求得较正确的误差值T_offset。其步骤详细说明如下。

在电子装置1启动(开机完成)后记录于0秒时的感测温度T_sense(t=0)，在启动后的一预定时间t_pre，再记录于预定时间t_pre时的感测温度值T_sense(t=t_pre)。预定时间t_pre例如是30秒。运算单元13以如下列的式一计算感测温度值的变化速度EqY:

$=\frac{T_{\mathrm{sense}}(t=t_{\mathrm{pre}})-T_{\mathrm{sense}}(t=0)}{t_{\mathrm{pre}}}\×1000$ (式一)

变化速度EqY的值小，代表感测温度值T_sense没有太大变化，即电子装置1于重新启动前可能已经到达稳态，因此重新启动后依然维持变化不大的感测温度值T_sense。相反的，变化速度EqY的值越大，则代表越接近表一当中i=1的第1时段，即电子装置1于启动前的温度可能较接近环境温度。

假设使用如表一中的函数以及时间对应关系，运算单元13根据变化速度EqY决定时间位移量t_shift，其关系如下方表四所示。

变化速度EqY	时间位移量tshift
		EqY>5.5	0s
3<EqY<5.5	596s
		1<EqY<3	1196s
0<EqY<1	1796s

表四

运算单元13根据电子装置1启动后的启动时间t_on以及时间位移量t_shift决定一修正时间t_mod。修正时间t_mod可以是启动时间t_on加上时间位移量t_shift，修正时间t_mod也可以是启动时间t_on加上时间位移量t_shift再加上一时间常数t_C，时间常数t_C例如是小于600秒的一常数，修正时间t_mod也可以是启动时间t_on减掉预定时间t_pre再加上时间位移量t_shift。根据变化速度E_qY而决定的修正时间t_mod，即代表了电子装置1正位于表一中的哪一个时段。运算单元13根据修正时间t_mod从表一中选择函数F1～F4其中之一，以计算误差值T_offset。

以实际例子说明，假设预定时间t_pre设定为60秒，电子装置1启动后0秒的感测温度值T_sense(t=0)为27.2℃，启动后60秒的感测温度值T_sense(t=60)为27.5℃，根据式一计算得到变化速度EqY=5。如表四所示，EqY=5对应的时间位移量t_shift=596s，即目前电子装置1位于表一中i=2的第2时段(意谓着电子装置1温度尚未冷却至与环境温度相同而被重新启动)。

于此例子中，假设修正时间t_mod设定为启动时间t_on-预定时间t_pre(=60s)+时间位移量t_shift(=596s)。例如当装置启动后61秒时(预定时间t_pre结束后1秒)，已根据变化速度E_qY计算出时间位移量t_shift=596s，因此将此刻的时间位移修正为第597秒。进一步以实际公式计算作为例子说明，当启动时间t_on=1000s时，修正时间t_mod=启动时间t_on(=1000s)-预定时间t_pre(=60s)+时间位移量t_shift(=596s)=1536s，因此如表一所示选择函数F3，运算单元13计算出误差值T_offset=-1.2452*10^-6*1536²+0.004714271*1536+5.71059957=10.0。

使用如上所述运算单元13的电子装置1，实际测量电子装置1于重新启动后(此时电路上的温度并未完全冷却至室温)环境温度与实际室温的结果如下方表五所示。

时间(s)	实际室温(℃)	电子装置1输出的环境温度(℃)
			60	25	25.5
500	25	25.6
			1000	25	25.6
1500	25	25.4
			2000	25	25.6

表五

由表五可以看出，在有计算变化速度EqY的情形下，即使是在电子装置1重新启动的状况，电子装置1所输出的环境温度T_env与实际室温的差距依然是在正负1℃以内。

图4绘示依照本发明另一实施例的电子装置的示意图。与图1实施例不同之处在于，此实施例的电子装置4更包括参考温度单元44以及函数产生单元45。参考温度单元44用以提供参考环境温度T_ref，即真实的环境温度，参考温度单元44例如可以是连接到电子装置4的外部温度计，以提供参考环境温度T_ref。函数产生单元45耦接至参考温度单元44、温度感测单元41及计时单元42，用以根据参考环境温度T_ref、感测温度值T_sense以及启动时间t_on，产生对应于电子装置4的多个函数F1～Fn。

函数产生单元45用以储存温度单元44、温度感测单元41及计时单元42的数据，根据这些数据计算出函数F1～Fn当中的各个系数值，将函数F1～Fn存于储存单元40中，即对于电子装置4进行调校的步骤。具体而言，函数产生单元45接收参考环境温度T_ref以及感测温度值T_sense，并计算出两者之间的误差值T_offset，以找出误差值与启动时间t_on的对应关系。以二次函数为例，T_offset=A*t_on ²+B*t_on+C，函数产生单元45根据输入的误差值T_offset以及启动时间t_on，求出二次函数中的系数A,B,C，例如可以使用回归分析的计算方式。函数产生单元45将求得的函数F1～Fn储存于储存单元40中。

上述的参考温度单元以及函数产生单元，亦可以来自电子装置的外部。如图1实施例中的电子装置1，可以预先以其他的外部装置作好装置调校的步骤，例如可以使用电脑软件计算出函数的系数，再将函数F1～Fn储存于储存单元10中，如此可以节省电子装置1的硬件面积，如此一来储存单元10所存的函数F1～Fn于装置出厂后即维持固定。而由于函数F1～Fn是固定不变的，于实作上，运算单元13亦可以使用查表法的方式实作，即输入修正时间t_mod，即可以查出对应的误差值T_offset，如此更可以节省硬件复杂度而达到降低成本的功效。另一方面，图4实施例中的电子装置4，可以于装置出厂后再进行调校，依实际需求而校正储存单元40中所储存的函数，可以满足更高精确度的需求。

本发明更提出一种检测环境温度的方法，应用于一电子装置。请参照图5，其绘示依照本发明实施例的检测环境温度的方法。首先，执行步骤51，检测感测温度值T_sense。接着，进入步骤52，测量电子装置启动后的启动时间t_on。之后，执行步骤53，根据启动时间t_on，选择多个函数F1～Fn其中之一，以计算误差值T_offset。最后，执行步骤54，将感测温度值T_sense减去误差值T_offset以产生环境温度T_env。

图6绘示依照本发明又一实施例的检测环境温度的方法的流程图。此实施例为考虑电子装置于运作一段时间后重新启动的情形，即电路上的温度尚未冷却至室温的情形。首先，执行步骤61，检测感测温度值T_sense。接着，进入步骤62，测量电子装置启动后的启动时间t_on。步骤61及步骤62皆是电子装置开机后即持续进行的步骤。于步骤63判断是否启动时间t_on等于预定时间t_pre，若是，则进入步骤64，计算感测温度值T_sense的变化速度EqY，并执行步骤65，根据变化速度EqY决定时间位移量t_shift。步骤65之后，或是当启动时间t_on不等于预定时间t_pre时，进入步骤66，根据启动时间t_on以及时间位移量t_shift，决定修正时间t_mod。然后，执行步骤67，根据修正时间t_mod选择多个函数F1～Fn其中之一以计算误差值T_offset。最后，执行步骤68，将感测温度值T_sense减去误差值T_offset以产生环境温度T_env。详细步骤说明类似第1图实施例中的电子装置1，于此不再赘述。

如图6所示的实施例中，步骤64及步骤65于电子装置启动后仅执行一次，即是在电子装置启动后的预定时间t_pre时，决定时间位移量t_shift。时间位移量t_shift的初始设定例如为0秒，即当启动时间t_on小于预定时间t_pre时，不考虑时间位移量t_shift。而当启动时间t_on大于预定时间t_pre时，则依据计算出的时间位移量t_shift决定修正时间t_mod，以计算出较正确的误差值T_offset。然而本发明亦不限于此，步骤64及步骤65所执行的计算时间位移量t_shift，亦可以于电子装置启动后执行多次，亦即于不同的时间点，根据目前电子装置感测温度值T_sense的变化速度EqY，动态地调整时间位移量t_shift的值，以利于求得最准确的环境温度T_env。

于本发明实施例上述的电子装置及应用其的检测环境温度的方法中，是以区分时段的方式，在不同时段以不同的函数计算感测温度以及环境温度的误差值。由于考量了不同时段误差值的变化量不同的特性，在不同时段采用不同的函数计算，因此即使在电子装置刚启动时，亦能够快速地计算出准确的误差值，使得电子装置所输出的环境温度与实际室温的差距在正负1℃以内。特别是本发明亦考量了电子装置于重新启动的情形，即使是使用者对电子装置进行热插拔而重置了装置，或是在发生异常情形时使用者重新启动了电子装置，亦能够快速地输出准确的环境温度。

温度感测单元例如是配置于印刷电路板上的温度感测器集成电路，即温度感测单元与其余电路是位于相同的印刷电路板上，藉由本发明检测环境温度的方法，能够使用印刷电路板上的温度感测单元，即能得知周围环境的温度。此方法优点在于仅需使用电路上的温度感测单元，无须额外的连线至外部的温度计，节省硬件成本与面积。此外，印刷电路板上的其余处理电路可以有环境温度的信息，可利用此信息再进一步应用，例如可以应用于居家电器的自动监控系统，根据目前的室内温度控制相关的家电。因此，本发明中用以检测环境温度的电子装置，是具有速度快、准确度高、低成本且应用层面广泛的优点。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种电子装置，用以检测一环境温度，其特征在于，包括：

一储存单元，储存多个函数；

一温度感测单元，检测一感测温度值；

一计时单元，测量该电子装置启动后的一启动时间；以及

一运算单元，耦接至该储存单元、该温度感测单元及该计时单元，该运算单元根据该启动时间选择该些函数其中之一以计算一误差值，并且将该感测温度值减去该误差值以产生该环境温度。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该些函数是以该启动时间为变数的多项式函数，该些函数包括一常数函数。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该启动时间区分成接续的多个时段，该些函数分别对应于该些时段。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该运算单元于该电子装置启动后的一预定时间，计算该感测温度值的一变化速度，以根据该变化速度决定一时间位移量，并根据该启动时间以及该时间位移量决定一修正时间，根据该修正时间选择该些函数其中之一以计算该误差值。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该温度感测单元配置于一印刷电路板上的一温度感测器集成电路。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，更包括：

一参考温度单元，用以提供一参考环境温度；以及

一函数产生单元，耦接至该参考温度计、该温度感测单元及该计时单元，用以根据该参考环境温度、该感测温度值以及该启动时间，产生对应于该电子装置的该些函数。

7.一种检测环境温度的方法，应用于一电子装置，其特征在于，包括：

检测一感测温度值；

测量该电子装置启动后的一启动时间；

根据该启动时间，选择多个函数其中之一以计算一误差值；以及

将该感测温度值减去该误差值以产生该环境温度。

8.根据权利要求7所述的检测环境温度的方法，其特征在于，该些函数是以该启动时间为变数的多项式函数，该些函数包括一常数函数。

9.根据权利要求7所述的检测环境温度的方法，其特征在于，该启动时间区分成接续的多个时段，该些函数分别对应于该些时段。

10.根据权利要求9所述的检测环境温度的方法，其特征在于，更包括：

于该电子装置启动后的一预定时间，计算该感测温度值的一变化速度；以及

根据该变化速度决定一时间位移量；

其中选择该些函数其中之一以计算该误差值的步骤包括：

根据该启动时间以及该时间位移量，决定一修正时间；以及

根据该修正时间选择该些函数其中之一以计算该误差值。

11.根据权利要求7所述的检测环境温度的方法，其特征在于，更包括：

提供一参考环境温度；以及

根据该参考环境温度、该感测温度值以及该启动时间，产生对应于该电子装置的该些函数。

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