CN107655588A - 一种温度多量程精确测量装置及方法 - Google Patents

一种温度多量程精确测量装置及方法 Download PDF

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    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
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    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit

Abstract

本发明公开一种温度多量程精确测量装置及方法，该装置包括：至少两个分压电路、切换开关及热敏电阻器，所述至少两个分压电路通过所述切换开关与所述热敏电阻器的第一端连接，所述热敏电阻器的第二端接GND，所述热敏电阻器第一端与GND之间的电压为采样电压，通过判断所述采样电压与设定值大小，切换所述至少两个分压电路，从而获得采样电压对应的温度值，其中：每一分压电路在其对应的温度区间内线性度良好，每个温度区间各不相同且端部有重合，所有温度区间能连贯成一个宽泛的温度范围。本发明实现温度多量程，使温度曲线在全范围内呈线性，提高了温度采样精度，也提高了控制稳定性。

Description

一种温度多量程精确测量装置及方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种温度多量程精确测量装置和方法。
背景技术
如图1所示，为现有技术分压采样电路原理图，在现有技术中，电机控制器温度采样通过采用一路分压电路，通过热敏电阻器(NTC)采集控制器内部相关温度，配合参阅图2，详细说明现有技术的电路原理：把分压电阻和热敏电阻器串联组成分压电路，热敏电阻器受外界温度影响，其阻值会发生变化，从而导致所分得电压Vf发生变化。控制器可采集热敏电阻器上的电压Vf，经过滤波电路滤除杂波后，再通过查表得到Vf对应的温度值。
但是，现有技术存在如下缺陷：
在现有技术方案中，采用一路分压电路，只用一个固定值的分压电阻，热敏电阻器随着温度的变化阻值在变化，采集热敏电阻器电压值Vf，经过滤波后查表得到Vf对应的温度值。然而，由于热敏电阻及串联电路的特性，很难做到在温度全范围内，电压—温度曲线的高线性度，这样会造成温度采样误差，导致控制误动作，系统可能会出现故障。
并且，由于现有的分压电路常采用一路分压电阻，使得电压—温度曲线在低温区或高温区线性度较差，影响了温度采样精度。由于一般要求在温度全范围内(-40度到125度)电压—温度查表曲线越线性越好。
因此，如何将上述技术问题加以解决，而研发出一种新的温度多量程精确测量装置及方法，即为本领域技术人员的研究方向所在。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种温度多量程精确测量装置及方法，利用至少两个分压电路、一个切换开关S和一个热敏电阻器构成至少两路可选择的分压电路，来获得Vf对应的温度值，实现温度多量程。
为了达到上述目的，本发明提供一种温度多量程精确测量装置，包括：至少两个分压电路、切换开关及热敏电阻器，所述至少两个分压电路通过所述切换开关与所述热敏电阻器的第一端连接，所述热敏电阻器的第二端接GND，所述热敏电阻器第一端与GND之间的电压为采样电压，通过判断所述采样电压与设定值大小，切换所述至少两个分压电路，从而获得采样电压对应的温度值，其中：每一分压电路在其对应的温度区间内线性度良好，每个温度区间各不相同且端部有重合，所有温度区间能连贯成一个宽泛的温度范围。
较佳的实施方式中，所述至少两个分压电路为第一分压电路及第二分压电路，所述第一分压电路为低温线性度好的第一分压电阻，所述第二分压电路为高温区线性度好的第二分压电阻。
较佳的实施方式中，所述第一分压电阻的第一端连接电源，所述第一分压电阻的第二端连接所述切换开关的一端。
较佳的实施方式中，所述第二分压电阻的第一端连接电源，所述第二分压电阻的第二端连接所述切换开关的一端。
较佳的实施方式中，所述电源为+5V。
较佳的实施方式中，还包括滤波模块，所述滤波模块对所述采样电压进行滤波。
较佳的实施方式中，还包括查表模块，通过所述查表模块获得采样电压对应的温度值。
较佳的实施方式中，所述设定值为1V或4.5V。
为了达到上述目的，本发明还提供一种温度多量程精确测量方法，是通过上述装置实现的，包括如下步骤：
步骤S1：将切换开关接入第一分压电路；
步骤S2：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S3：将采样电压值进行滤波；
步骤S4：判断采样电压值是否小于第一设定值，如果大于第一设定值，根据查表模块查表1得到温度，如果小于第一设定值，执行步骤S5；
步骤S5：将切换开关接入第二分压电路；
步骤S6：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S7：判断采样电压值是否大于第二设定值，如果小于第二设定值且大于第三设定值，则根据查表模块查表2得到温度，如果大于第二设定值，返回步骤S1，如果小于第三设定值，执行步骤S8；
步骤S8：重复上述判断直至采样电压值小于第n设定值且大于第n+1设定值，则根据查表模块查表n得到温度；
其中，上述步骤中，其中n为大于等于2的自然数，第一设定值>第二设定值>第三设定值>…>第n设定值>第n+1设定值。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过运用不同的分压电阻，设计至少两路分压电路，电机控制器算法上判断热敏电阻的采样电压Vf与设定值的大小，来切换对应的温度线性度较好的采样电路，并通过查表模块上查不同的电压—温度表，获得Vf对应的温度值，实现温度多量程，使温度曲线在全范围内呈线性，提高了温度采样精度，也提高了控制稳定性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1为现有技术分压采样电路原理图；
图2为现有技术分压采样电路操作流程图；
图3为本发明一种温度多量程精确测量装置的两路分压电路原理图；
图4为发明一种温度多量程精确测量装置的两路分压电路的设定值取值图；
图5为本发明一种温度多量程精确测量方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图3所示，为本发明一种温度多量程精确测量装置的两路分压电路原理图，本发明的一种温度多量程精确测量装置包括至少两个分压电路，图3中以两个分压电路为例，即分压电路A、分压电路B、一个切换开关S以及热敏电阻器13，其中，分压电路A可由第一分压电阻11构成，分压电路B可由第二分压电阻12构成，其中，第一分压电阻11的第一端及第二分压电阻12的第一端分别连接电源，该电源可为+5V电源，第一分压电阻11的第二端及第二分压电阻12的第二端通过一个切换开关S与热敏电阻器(NTC)13的第一端连接，热敏电阻器13的第二端接GND。热敏电阻器13第一端与GND之间的电压为采样电压Vf，通过判断热敏电阻器13的采样电压Vf与设定值的大小，来切换对应的温度线性度较好的采样电路，获得采样电压Vf对应的温度值。
其中，每一分压电路在其对应的温度区间内线性度良好，每个温度区间各不相同且端部有重合，所有温度区间能连贯成一个宽泛的温度范围，第一分压电阻11可选为低温线性度好的分压电阻，第二分压电阻12可选为高温区线性度好的分压电阻。
本发明还包括一滤波模块，滤波模块对所述采样电压Vf进行滤波。同时还可包括查表模块，通过所述查表模块查不同的电压—温度表，从而获得采样电压Vf对应的温度值。
如图4所示，为发明一种温度多量程精确测量装置的两路分压电路的设定值取值图；依据NTC数据手册电压温度对应关系，并依据两部分曲线越线性越好的原则，选取图中的两曲线对应两路分压电路的电压—温度曲线。使两个交点电压值即为互相切换条件的设定值。设定点1所对应的电压值是分压电路A到分压电路B切换条件的设定值，设定点2所对应的电压值是分压电路B到分压电路A切换条件的设定值。上述运用两段线性度很好的曲线，提高了温度全范围线性度，也提高了温度采样精度。
上述温度多量程精确测量装置的两路分压电路的具体温度采样流程如下：
由于电机控制器开始工作时，温度一般处于低温区，所以选择低温线性度好的分压电路A，将切换开关S至于状态0，即将第一分压电阻11与热敏电阻器13相连，采集热敏电阻器(NTC)13电压值Vf，经滤波模块进行滤波，然后通过查表模块查表1得到温度，通过判断分压电路A的NTC采样电压值Vf是否小于设定值1V，小于则将切换开关S切换到分压电路B，即将第二分压电阻12与热敏电阻器13相连，重新采集热敏电阻器(NTC)13的电压值Vf，经滤波模块进行滤波，然后通过查表模块查表2得到温度。如果温度降低，分压电路B的采样电压Vf大于4.5V，则将切换开关S切换到分压电路A，继续循环采样，判断，查表。其中，设定值1V与4.5V均由上述两曲线进行设定。
如图5所示，为本发明一种温度多量程精确测量方法的流程图，本发明还提供一种温度多量程精确测量方法，其是基于上述的一种温度多量程精确测量装置而实现的，该方法具体包容如下步骤：
步骤S1：将切换开关接入分压电路A；
步骤S2：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S3：将采样电压值进行滤波；
步骤S4：判断采样电压值是否小于第一设定值，如果大于第一设定值，根据查表模块查表1得到温度，如果小于第一设定值，执行步骤S5；
步骤S5：将切换开关接入分压电路B；
步骤S6：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S7：判断采样电压值是否大于第二设定值，如果小于第二设定值且大于第三设定值，则根据查表模块查表2得到温度，如果大于第二设定值，返回步骤S1，如果小于第三设定值，执行步骤S8；
步骤S8：重复上述判断直至采样电压值小于第n设定值且大于第n+1设定值，则根据查表模块查表n得到温度；
其中，上述步骤中，其中n为大于等于2的自然数，第一设定值>第二设定值>第三设定值>…>第n设定值>第n+1设定值。
其中，第一设定值为1V，第二设定值为4.5V。
综上所述，本发明通过运用不同的分压电阻，设计至少两路分压电路，电机控制器算法上判断热敏电阻的采样电压Vf与设定值的大小，来切换对应的温度线性度较好的采样电路，并通过查表模块查不同的电压—温度表，获得Vf对应的温度值，实现温度多量程，使温度曲线在全范围内呈线性，提高了温度采样精度，也提高了控制稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，包括：至少两个分压电路、切换开关及热敏电阻器，所述至少两个分压电路通过所述切换开关与所述热敏电阻器的第一端连接，所述热敏电阻器的第二端接GND，所述热敏电阻器第一端与GND之间的电压为采样电压，通过判断所述采样电压与设定值大小，切换所述至少两个分压电路，从而获得采样电压对应的温度值，其中：每一分压电路在其对应的温度区间内线性度良好，每个温度区间各不相同且端部有重合，所有温度区间能连贯成一个宽泛的温度范围。
2.根据权利要求1所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，所述至少两个分压电路为第一分压电路及第二分压电路，所述第一分压电路为低温线性度好的第一分压电阻，所述第二分压电路为高温区线性度好的第二分压电阻。
3.根据权利要求2所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，所述第一分压电阻的第一端连接电源，所述第一分压电阻的第二端连接所述切换开关的一端。
4.根据权利要求2所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，所述第二分压电阻的第一端连接电源，所述第二分压电阻的第二端连接所述切换开关的一端。
5.根据权利要求3或4所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，所述电源为+5V。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块对所述采样电压进行滤波。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，还包括查表模块，通过所述查表模块获得采样电压对应的温度值。
8.根据权利要求2或3所述的一种温度多量程精确测量装置，其特征在于，所述设定值为1V或4.5V。
9.一种温度多量程精确测量方法，其特征在于，是通过权利要求1的装置实现的，包括如下步骤：
步骤S1：将切换开关接入第一分压电路；
步骤S2：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S3：将采样电压值进行滤波；
步骤S4：判断采样电压值是否小于第一设定值，如果大于第一设定值，根据查表模块查表1得到温度，如果小于第一设定值，执行步骤S5；
步骤S5：将切换开关接入第二分压电路；
步骤S6：热敏电阻器的电阻值发生变化，采集热敏电阻器的采样电压值；
步骤S7：判断采样电压值是否大于第二设定值，如果小于第二设定值且大于第三设定值，则根据查表模块查表2得到温度，如果大于第二设定值，返回步骤S1，如果小于第三设定值，执行步骤S8；
步骤S8：重复上述判断直至采样电压值小于第n设定值且大于第n+1设定值，则根据查表模块查表n得到温度；
其中，上述步骤中，其中n为大于等于2的自然数，第一设定值>第二设定值>第三设定值>…>第n设定值>第n+1设定值。
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