CN104505202A - 热敏电阻线性化校正方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热敏电阻线性化校正方法及装置，通过在校正过程中不仅提供了理论并联电阻阻值参考得到实际并联阻值集合，进一步的通过一个二元一次函数对其进行拟合，从而得到一个并联阻值集合与温度之间的线性关系的直线，在通过最终误差检测后将选择阻值的电阻并联在热敏电阻上，而将拟合的线性函数存储在控制器中，由于线性函数优于指数计算的特性，降低了运行硬件的需求，执行效率更高，满足了实时性的需求。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件应用领域，尤其是指一种热敏电阻线性化校正方法及装置。
背景技术
热敏电阻在工业应用中及其广泛，但是热敏电阻的阻值随着温度的变化成指数型变化，为了获取热敏电阻值在不同温度下的实际电阻值，现有技术方法主要有查表法、直接计算法两种。其中查表法通常会使用单片机对存储的大量数据进行查询，执行效率较低。而直接计算法则多采用的将热敏电阻阻值的指数函数展开为级数，再通过级数进行乘法和加减法计算，不仅对硬件的处理能力要求较高，且由于级数展开计算复杂，因此系统实时性有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种对硬件要求低且执行效率高、实时性强的热敏电阻线性化校正方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种热敏电阻线性化校正方法，包括步骤：
A)设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)；
B)获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；
获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；
获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；
获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；
C)根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’；
D)获取实际可用的并联电阻阻值R1；
E)计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)；
F)以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合；
G)计算并联阻值集合与二元一次函数的误差集合；
H)判断误差集合是否超标，是则执行步骤I，否则执行步骤J；
I)改变并联电阻阻值，返回步骤D；
J)将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
上述方法中，所述步骤A、B之间还包括计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述步骤B中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
上述方法中，所述步骤F与G之间还包括二元一次函数变换为离散阻值集合的步骤；所述步骤G、H之间还包括将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中的步骤。
上述方法中，所述步骤J中，将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
本发明还涉及一种热敏电阻线性化校正装置，包括，
温度设定模块，用于设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)，而后转到获取模块；
获取模块，用于获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；而后转到理论值计算模块；
理论值计算模块，用于根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’，而后转到并联阻值获取模块；
并联电阻获取模块，用于获取实际可用的并联电阻阻值R1，而后转到并联阻值计算模块；
并联阻值计算模块，用于计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)，而后转到拟合模块；
拟合模块，用于以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合而后转到误差计算模块；
误差计算模块，用于计算并联阻值集合与二元一次函数的误差集合而后转到误差判断模块；
误差判断模块，用于判断误差集合是否超标，是则转到改变模块；否则转到应用模块；
改变模块，用于改变并联电阻阻值，转回并联电阻获取模块；
应用模块，用于将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
上述中，所述温度设定模块通过中间温度计算模块转至获取模块；所述中间温度计算模块，用于计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述获取模块中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
上述中，所述拟合模块通过转换模块转至误差计算模块；所述转换模块，用于将二元一次函数变换为离散阻值集合；所述误差计算模块通过误差判断模块转至绘图模块，所述绘图模块用于将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中。
上述中，所述应用模块，用于将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
本发明的有益效果在于：在校正过程中不仅提供了理论并联电阻阻值参考得到实际并联阻值集合，进一步的通过一个二元一次函数对其进行拟合，从而得到一个并联阻值集合与温度之间的线性关系的直线，在通过最终误差检测后将选择阻值的电阻并联在热敏电阻上，而将拟合的线性函数存储在控制器中，由于线性函数优于指数计算的特性，降低了运行硬件的需求，执行效率更高，满足了实时性的需求。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的实施例1部分流程示意图；
图3为本发明的实施例2部分流程示意图；
图4为本发明的方法绘图步骤对比图示意。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种热敏电阻线性化校正方法，包括步骤，
A)设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)；
B)获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；
获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；
获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；
获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；
C)根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’；本步骤可根据理论算法得到设定检测温度范围内最佳并联电阻选用的阻值大小。然后，由于计算的阻值在实际中可能不存在，例如：计算出阻值为1.0111K，但是实际只存在1K，因此，需要依据该理论并联电阻阻值在下一步具体赋予实际中存在的近似阻值，从而实现后续矫正，富裕实际中存在可用的并联电阻值方式可采用多种现有技术，包括但不限于：人工判断输入，程序自动比对预存电阻值表近似选值或近似计算等。
D)获取实际可用的并联电阻阻值R1；
本步骤中并联电阻阻值的获取，即可由外界人为的根据上面理论并联电阻阻值设定，也可通过人机界面输入并联电阻阻值，或者通过增加一段简单的数据匹配方法来根据存储的实际电阻值数据来自动选择最接近大并联电阻电阻值来实现。
E)计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)；
F)以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合R并；
G)计算并联阻值集合R并与二元一次函数y＝kx+b的误差集合；
H)判断误差集合是否超标，是则执行步骤I，否则执行步骤J；
I)改变并联电阻阻值R1，返回步骤D；
本步骤中并联电阻阻值的改变会根据实际需求而不同，由于步骤H中得到的误差在温度范围的不同方向上可能偏离度会不同，而该热敏电阻随着应用环境的不同也可能会需要在某个更小的温度范围内需要更准确，因此根据具体需要结合误差超标判断调大、调小电阻值可很快实现校正。
J)将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在校正过程中不仅提供了理论并联电阻阻值参考得到实际并联阻值集合，进一步的通过一个二元一次函数对其进行拟合，从而得到一个并联阻值集合与温度之间的线性关系的直线，在通过最终误差检测后将选择阻值的电阻并联在热敏电阻上，而将拟合的线性函数存储在控制器中，由于线性函数优于指数计算的特性，降低了运行硬件的需求，执行效率更高，满足了实时性的需求。
实施例1：
如图2所示，上述方法中，所述步骤A、B之间还包括计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述步骤B中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
上式中exp代表高等数学里以自然常数e为底的指数函数，全称Exponential(指数曲线)。其算式可在诸如MATLAB环境中使用。
本实施例中的温度范围中间温度、R、RT1、RT2、RT3均通过程序智能计算得来。该些参数也可简单由外界人为的根据上面理论并联电阻阻值设定，或通过人机界面输入并联电阻阻值。
实施例2：
如图3所示，上述方法中，所述步骤F与G之间还包括二元一次函数变换为离散阻值集合的步骤；所述步骤G、H之间还包括将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中的步骤。如图4所示即采用本绘图步骤绘制的对比图示意图。
本实施例中，进一步的通过绘图的方式把拟合前的理论并联阻值及拟合后选定二元一次函数并联阻值以及两者的误差绘制在一张图中，以便直观观察并联电阻阻值选择是否符合要求，以便需要时进一步进行校正。
实施例3：
上述方法中，所述步骤J中，将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
将二元一次函数定义为y＝kx+b的最大好处是简便，对应的只需要把斜率k以及距离y轴偏移量b两个参数存入控制器，控制器通过读取即可还原线性方程，具备数据存储量小且执行速度块的优势。
本发明还涉及一种热敏电阻线性化校正装置，包括，
温度设定模块，用于设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)，而后转到获取模块；
获取模块，用于获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；而后转到理论值计算模块；
理论值计算模块，用于根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’，而后转到并联阻值获取模块；
并联电阻获取模块，用于获取实际可用的并联电阻阻值R1，而后转到并联阻值计算模块；
并联阻值计算模块，用于计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)，而后转到拟合模块；
拟合模块，用于以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合R并而后转到误差计算模块；
误差计算模块，用于计算并联阻值集合R并与二元一次函数y＝kx+b的误差集合而后转到误差判断模块；
误差判断模块，用于判断误差集合是否超标，是则转到改变模块；否则转到应用模块；
改变模块，用于改变并联电阻阻值R1，转回并联电阻获取模块；
应用模块，用于将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在校正装置中不仅提供了理论并联电阻阻值参考得到实际并联阻值集合的处理模块，进一步设置了一个二元一次函数对其进行拟合模块，从而得到一个并联阻值集合与温度之间的线性关系的直线，在通过最终误差检测后将选择阻值的电阻并联在热敏电阻上，而将拟合的线性函数存储在控制器中，由于线性函数优于指数计算的特性，降低了运行硬件的需求，执行效率更高，满足了实时性的需求。
实施例1：
上述中，所述温度设定模块通过中间温度计算模块转至获取模块；所述中间温度计算模块，用于计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述获取模块中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
实施例2：
上述中，所述拟合模块通过转换模块转至误差计算模块；所述转换模块，用于将二元一次函数变换为离散阻值集合；所述误差计算模块通过误差判断模块转至绘图模块，所述绘图模块用于将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中。
实施例3：
上述中，所述应用模块，用于将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种热敏电阻线性化校正方法，其特征在于：包括步骤，
A)设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)；
B)获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；
获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；
获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；
获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；
C)根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’；
D)获取实际可用的并联电阻阻值R1；
E)计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)；
F)以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合；
G)计算并联阻值集合R并与二元一次函数y＝kx+b的误差集合；
H)判断误差集合是否超标，是则执行步骤I，否则执行步骤J；
I)改变并联电阻阻值R1，返回步骤D；
J)将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
2.如权利要求1所述的热敏电阻线性化校正方法，其特征在于：所述步骤A、B之间还包括计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述步骤B中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述步骤B中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
3.如权利要求1所述的热敏电阻线性化校正方法，其特征在于：所述步骤F与G之间还包括二元一次函数变换为离散阻值集合的步骤；所述步骤G、H之间还包括将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中的步骤。
4.如权利要求1所述的热敏电阻线性化校正方法，其特征在于：所述步骤J中，将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
5.一种热敏电阻线性化校正装置，其特征在于：包括，
温度设定模块，用于设定最低温度T1及最高温度T3，定义检测温度范围T为(T1-T3)，而后转到获取模块；
获取模块，用于获取热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R；获取最低温度时热敏电阻的阻值RT1；获取中间温度时热敏电阻的阻值RT2；获取最高温度时热敏电阻的阻值RT3；而后转到理论值计算模块；
理论值计算模块，用于根据公式计算得到理论并联电阻阻值R1’，而后转到并联阻值获取模块；
并联电阻获取模块，用于获取实际可用的并联电阻阻值，而后转到并联阻值计算模块；
并联阻值计算模块，用于计算得到热敏电阻与并联电阻并联后的并联阻值集合R并＝R1/(1+R1/R)，而后转到拟合模块；
拟合模块，用于以二元一次函数y＝kx+b拟合并联阻值集合R并而后转到误差计算模块；
误差计算模块，用于计算并联阻值集合R并与二元一次函数的误差集合而后转到误差判断模块；
误差判断模块，用于判断误差集合是否超标，是则转到改变模块；否则转到应用模块；
改变模块，用于改变并联电阻阻值R1，转回并联电阻获取模块；
应用模块，用于将并联电阻值R1的电阻并联接于热敏电阻上使用，并将拟合的二元一次函数存入控制器中。
6.如权利要求5所述的热敏电阻线性化校正装置，其特征在于：所述温度设定模块通过中间温度计算模块转至获取模块；所述中间温度计算模块，用于计算得到温度范围的中间温度T2的步骤，T2＝(T1+T3)/2；
所述获取模块中热敏电阻在温度范围内所有阻值集合R通过计算得到：
R＝10*exp((1/(T+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最低温度时热敏电阻的阻值RT1通过计算得到：
RT1＝10*exp((1/(T1+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中中间温度时热敏电阻的阻值RT2通过计算得到：
RT2＝10*exp((1/(T2+273.15)-1/298.15)*4100)；
所述获取模块中最高温度时热敏电阻的阻值RT3通过计算得到：
RT3＝10*exp((1/(T3+273.15)-1/298.15)*4100)。
7.如权利要求5所述的热敏电阻线性化校正装置，其特征在于：所述拟合模块通过转换模块转至误差计算模块；所述转换模块，用于将二元一次函数变换为离散阻值集合；所述误差计算模块通过误差判断模块转至绘图模块，所述绘图模块用于将并联阻值集合、离散阻值集合及误差集合绘制于一张对比图中。
8.如权利要求5所述的热敏电阻线性化校正装置，其特征在于：所述所述应用模块，用于将拟合的二元一次函数的k与b存入控制器中。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201410782193.0A CN104505202A (zh) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | 热敏电阻线性化校正方法及装置 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3309525A1 (en) | 2016-10-13 | 2018-04-18 | Yeditepe Universitesi | Analog circuit for wide range sensor linearization optimal in uniform norm |
| CN111143911A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-12 | 上海卫星工程研究所 | 卫星温度遥测的数据处理方法及系统 |
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2014
- 2014-12-16 CN CN201410782193.0A patent/CN104505202A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150408 |