CN106969849A - 一种温度采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温度采集系统，所述系统包括：电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元，其中，所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；本发明提供的系统，采用先进的24位专用温度芯片及滤波电路，集成了信号源等外围单元，可根据传感器特性自动对信号源进行调整，获得精准阻值，减少了分离原件的搭建的过程，抗干扰能力强且体积小。

Description

一种温度采集系统
技术领域
本发明涉及家电控制领域，具体涉及一种温度采集系统。
背景技术
据市场调研，目前市场上的温度采集产品采用16或12位甚至更低分辨率的AI芯片，配合分立的信号源及运放等搭建的温度采集电路，且都不具备传感器差异调整、自动温度采集能力；这样的产品温度采集的精度不高，且极易受到系统噪声的影响，产生垃圾数据；挂载不同的传感器时采样的温度结果差异大，不能满足高精度计量要求。
发明内容
本发明提供一种温度采集系统及控制装置，其目的是提供一种温度采集系统，可根据传感器特性自动对信号源进行调整，获得精准阻值，减少了分离原件的搭建的过程，抗干扰能力强且体积小。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种温度采集系统，其改进之处在于，包括：
电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元；
所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；
所述电阻采集单元，用于采集其自身探针的电阻阻值；
所述处理单元，用于控制所述电阻采集单元采集其自身探针的电阻阻值，并根据所述电阻阻值获取所述电阻采集单元的探针处温度值；
所述时钟单元，用于控制系统中各单元同步工作；
所述存储单元，用于存储温度数据；
所述通信单元，用于通过RS485通信接口与上位机交互；
所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源。
优选的，所述电阻采集单元包括：探针、电流源、采样电阻、逻辑单元、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一24位△∑ADC和第二24位△∑ADC；
其中，所述电流源的控制端、第一24位△∑ADC的输出端和第二24位△∑ADC的输出端分别与所述逻辑单元连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端经所述采样电阻与所述探针的第一端连接，所述第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第二运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第三运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述探针的第二端和COM端的连接点连接，所述第四运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述电流源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端和所述采样电阻间的连接点连接。
进一步的，所述逻辑单元控制所述电流源输出电流I，并按下式确定所述探针的电阻阻值R：
R＝U2*Rr/U1
上式中，U1为所述电流源输出电流I经过所述采样电阻产生的压降，U2为所述电流源输出电流I经过所述探针产生的压降，Rr为所述采样电阻的阻值。
优选的，所述处理单元，包括：设置采样时刻i及采样总时刻n，按下式确定第i时刻所述电阻采集单元的探针处温度值ti：
上式中，A、B、C、D、E和F分别为传感器校准参数，厂商不提供的项设置为0，Ri为第i时刻探针的电阻阻值。
进一步的，所述处理单元，还包括：将n次采样的温度值进行排序后，按下式实际探针处温度值T：
上式中，m为滤波深度设定值，ti为第i次采样的温度值。
本发明的有益效果：
本发明提供的技术方案，采用先进的24位专用温度芯片及滤波电路，集成了信号源等外围单元，可根据传感器特性自动对信号源进行调整，获得精准阻值，温度计量精准，达到了0.05℃的精度，十分接近真值，减少了分离原件的搭建的过程，操作简便，数据采集传输稳定可靠，响应实时，抗干扰能力强且结构简单体积小、紧凑、经济效果显著。
附图说明
图1是本发明一种温度采集系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中电阻采集单元的电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种温度采集系统，如图1所示，包括：
电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元；
所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；
所述电阻采集单元，用于采集其自身探针的电阻阻值；
所述处理单元，用于控制所述电阻采集单元采集其自身探针的电阻阻值，并根据所述电阻阻值获取所述电阻采集单元的探针处温度值；
所述时钟单元，用于控制系统中各单元同步工作；
所述存储单元，用于存储温度数据；
所述通信单元，用于通过RS485通信接口与上位机交互；
所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源。
具体的，如图2所示，探针经过滤波后与24位温度专用芯片的相连接，逻辑单元自动控制电流源的输出电流I，该电流经过采样电阻和探针回到芯片内部的COM端，所述电阻采集单元包括：探针、电流源、采样电阻、逻辑单元、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一24位△∑ADC和第二24位△∑ADC；
其中，所述电流源的控制端、第一24位△∑ADC的输出端和第二24位△∑ADC的输出端分别与所述逻辑单元连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端经所述采样电阻与所述探针的第一端连接，所述第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第二运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第三运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述探针的第二端和COM端的连接点连接，所述第四运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述电流源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端和所述采样电阻间的连接点连接。
进一步的，所述逻辑单元控制所述电流源输出电流I，并按下式确定所述探针的电阻阻值R：
R＝U2*Rr/U1
上式中，U1为所述电流源输出电流I经过所述采样电阻产生的压降，U2为所述电流源输出电流I经过所述探针产生的压降，Rr为所述采样电阻的阻值。
MCU通过SPI口与24位温度专用芯片通讯，并获得NTU的阻值R,然后根据公式②得到对应的温度值，将n次采样的温度值经过f(ti)排序处理后代入公式①遍可得到更加精准的温度值，所述处理单元，包括：设置采样时刻i及采样总时刻n，按下式确定第i时刻所述电阻采集单元的探针处温度值ti：
上式中，A、B、C、D、E和F分别为传感器校准参数，厂商不提供的项设置为0，Ri为第i时刻探针的电阻阻值。
进一步的，所述处理单元，还包括：将n次采样的温度值进行排序后，按下式实际探针处温度值T：
上式中，m为滤波深度设定值，ti为第i次采样的温度值。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种温度采集系统，其特征在于，所述系统包括：电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元；
所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；
所述电阻采集单元，用于采集其自身探针的电阻阻值；
所述处理单元，用于控制所述电阻采集单元采集其自身探针的电阻阻值，并根据所述电阻阻值获取所述电阻采集单元的探针处温度值；
所述时钟单元，用于控制系统中各单元同步工作；
所述存储单元，用于存储温度数据；
所述通信单元，用于通过RS485通信接口与上位机交互；
所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电阻采集单元包括：探针、电流源、采样电阻、逻辑单元、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一24位△∑ADC和第二24位△∑ADC；
其中，所述电流源的控制端、第一24位△∑ADC的输出端和第二24位△∑ADC的输出端分别与所述逻辑单元连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端经所述采样电阻与所述探针的第一端连接，所述第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第二运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第三运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述探针的第二端和COM端的连接点连接，所述第四运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述电流源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端和所述采样电阻间的连接点连接。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述逻辑单元控制所述电流源输出电流I，并按下式确定所述探针的电阻阻值R：
R＝U2*Rr/U1
上式中，U1为所述电流源输出电流I经过所述采样电阻产生的压降，U2为所述电流源输出电流I经过所述探针产生的压降，Rr为所述采样电阻的阻值。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元，包括：设置采样时刻i及采样总时刻n，按下式确定第i时刻所述电阻采集单元的探针处温度值ti：
t i = 1 A + B * l n ( R i ) + C * l n ( R i ) 2 + D * l n ( R i ) 3 + E * l n ( R i ) 4 + F * l n ( R i ) 5
上式中，A、B、C、D、E和F分别为传感器校准参数，Ri为第i时刻探针的电阻阻值。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理单元，还包括：将n次采样的温度值进行排序后，按下式实际探针处温度值T：
上式中，m为滤波深度设定值，ti为第i次采样的温度值。
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