CN115752783A - 一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法。本发明包括如下步骤：S1、获取电压信号；S2、生成电压数值，并获取补偿系数δ；S3、生成温度数值；S4、温度数值通过终端显示进行显示。本发明通过计算补偿系数，并通过补偿系数δ能够对晶体管测温系统测得的温度数值进行补偿修正，使得测得的温度数值更加准确。

Description

一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法

技术领域

本发明涉及晶体管测温领域，更具体的说，它涉及一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法。

背景技术

大功率整流器，是一种用于处理大电流的整流器，能够实现将交流转化为直流，对负载进行供电。

在大功率整流器工作时，由于电流过高，其内部运行温度也较高，而温度过高导致器件损坏是大功率整流器最需要注意的问题之一，所以需要对大功率整流器内部进行温度检测。

目前进行温度检测的方式很多，例如红外测温、晶体管测温、热电偶测温等方式，其中晶体管测温方式是一种常用的非接触式测温方式，但是由于晶体管测温时，其电压与温度转化并不是完美的线性关系，并且测温电路中的电阻也会随温度进行微小的变化，使得晶体管测温过程中存在误差。

发明内容

为了克服现有技术晶体管测温过程中存在误差的缺点，本发明提供一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案，一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，包括如下步骤：

S1：通过晶体管测温电路获取脉冲宽度t；

S2：将脉冲宽度t输入单片机中，单片机根据脉冲宽度t生成电压数值U₁，并根据电压数值U₁从寄存器中获取补偿系数δ；

S3：经过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T，其中k为温度转化系数，由晶体管决定，ε为零点值，δ为补偿系数；

S4：温度数值T通过终端显示进行显示，实现测温功能。

作为优选的一个方面，所述晶体管测温电路由晶体管、电源、电阻、运算放大器、LM331芯片和计时器组成，晶体管的集电极和基极连接；

所述步骤S1，通过晶体管测温电路获取脉冲宽度具体包括如下步骤：晶体管的正向压经过运算放大器放大后送入LM331芯片中，通过计时器获取LM331芯片引脚3电平变化一个周期的时间，即为脉冲宽度t；

所述步骤S2中，单片机将脉冲宽度t通过F＝1/t转换成频率F，并根据LM331芯片的电压/频率转换规则，输出频率与输入电压成正比，将频率F转换成电压数值U₁。

作为优选的一个方面，晶体管测温系统的调校步骤如下：

A1：将晶体管测温系统放置在0℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₀；

A2：将晶体管测温系统放置在100℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₁₀₀；

A3：将点(U₀，0)和点(U₁₀₀，100)进行线性拟合，计算k和ε，此时δ＝0。

作为优选的一个方面，所述补偿系数δ的生成包括如下步骤：

B1：将晶体管测温系统放置在分别放置在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃的液体介质中，测得电压数值分别为U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀：

B2：将U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀分别通过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀，并将10、20、30、40、50、60、70、80和90和T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀分别作差，生成δ₁₀、δ₂₀、δ₃₀、δ₄₀、δ₅₀、δ₆₀、δ₇₀、δ₈₀和δ₉₀；

B3：将(U₀，0)、(U₁₀，δ₁₀)，(U₂₀，δ₂₀)，(U₃₀，δ₃₀)，(U₄₀，δ₄₀)，(U₅₀，δ₅₀)，(U₆₀，δ₆₀)，(U₇₀，δ₇₀)，(U₈₀，δ₈₀)、(U₉₀，δ₉₀)和(U₁₀₀，0)通过最小二乘法进行曲线拟合，生成曲线δ＝f(U)，其中δ为补偿系数，U为通过晶体管测温电路获取的电压数值。

作为优选的一个方面，所述晶体管测温系统由晶体管测温电路、单片机、显示终端组成；

所述晶体管测温电路用于获取电压数值；

所述单片机用于将电压值转化成温度数值，内置寄存器；

所述显示终端用于显示电压数值。

作为优选的一个方面，还包括对所述晶体管测温系统的保护，步骤如下：

D1：获取电压数值U₁；

D2：判断“U₁≤150”是否成立，若“U₁≤150”成立，回到D1，若“U₁≤150”不成立，进入D3；

D3：单片机控制晶体管测温电路断开，对晶体管测温电路进行保护。

作为优选的一个方面，所述晶体管测温电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器对获取的电压信号进行滤波操作。

作为优选的一个方面，所述晶体管为C1815。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过计算补偿系数，并通过补偿系数δ能够对晶体管测温系统测得的温度数值进行补偿修正，使得测得的温度数值更加准确。

2、本发明通过0℃和100℃的基准温度对晶体管测温系统内部的线性变换进行调校。

3、本发明通过将晶体管测温系统存在的误差映射在补偿系数，对补偿系统进行曲线拟合，避免对电压与温度转化的线性关系造成较大影响，后续对补偿系数调整也不会对晶体管测温系统整体造成较大影响。

4、本发明通过对电压数值进行监测，避免晶体管测温系统处于超出量程的温度环境下，对晶体管测温系统使用中造成更大的误差。

附图说明

图1为本发明实施例所应用的晶体管测温系统的误差自动补偿方法的流程示意图。

图2为本发明晶体管测温系统的调校步骤的流程示意图。

图3为本发明补偿系数δ生成步骤的流程示意图。

图4为本发明晶体管测温系统的结构示意图。

图5为本发明采用的对所述晶体管测温系统的保护的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：通过晶体管测温电路获取电压信号；

所述晶体管测温电路由晶体管、电源、电阻和运算放大器组成，所述晶体管测温电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器对获取的电压信号进行滤波操作，晶体管的集电极和基极连接，所述晶体管为C1815；

通过晶体管测温电路获取脉冲宽度具体包括如下步骤：晶体管的正向压经过运算放大器放大后送入LM331芯片中，通过计时器获取LM331芯片引脚3电平变化一个周期的时间，即为脉冲宽度t；

S2：将电压信号输入单片机中，单片机根据电压信号生成电压数值U₁，并根据电压数值U₁从寄存器中获取补偿系数δ，补偿系数δ能够对晶体管测温系统测得的温度数值进行补偿，使得测得的温度数值更加准确；

单片机将脉冲宽度t通过F＝1/t转换成频率F，并根据LM331芯片的电压/频率转换规则，输出频率与输入电压成正比，将频率F转换成电压数值U₁；

S3：经过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T，晶体管的结电压和温度具有良好的线性关系，所以通过将电压数值通过线性变换可以获得较为准确的温度数值，再通过补偿系数对温度数值进行修正，其中k为温度转化系数，由晶体管决定，ε为零点值，δ为补偿系数；

S4：温度数值T通过终端显示进行显示，实现测温功能。

如图2所示，晶体管测温系统的调校步骤如下：

A1：将晶体管测温系统放置在0℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₀；

A2：将晶体管测温系统放置在100℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₁₀₀；

A3：将点(U₀，0)和点(U₁₀₀，100)进行线性拟合，计算k和ε，此时δ＝0，通过0℃和100℃的基准温度对晶体管测温系统内部的线性变换进行调校。

如图3所示，所述补偿系数δ的生成包括如下步骤：

B1：将晶体管测温系统放置在分别放置在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃的液体介质中，测得电压数值分别为U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀：

B2：将U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀分别通过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀，并将10、20、30、40、50、60、70、80和90和T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀分别作差，生成δ₁₀、δ₂₀、δ₃₀、δ₄₀、δ₅₀、δ₆₀、δ₇₀、δ₈₀和δ₉₀；

B3：将(U₀，0)、(U₁₀，δ₁₀)，(U₂₀，δ₂₀)，(U₃₀，δ₃₀)，(U₄₀，δ₄₀)，(U₅₀，δ₅₀)，(U₆₀，δ₆₀)，(U₇₀，δ₇₀)，(U₈₀，δ₈₀)、(U₉₀，δ₉₀)和(U₁₀₀，0)通过最小二乘法进行曲线拟合，生成曲线δ＝f(U)，其中δ为补偿系数，U为通过晶体管测温电路获取的电压数值。

通过将晶体管测温系统存在的误差映射在补偿系数，对补偿系统进行曲线拟合，避免对电压与温度转化的线性关系造成较大影响，后续对补偿系数调整也不会对晶体管测温系统整体造成较大影响。

如图4所示，所述晶体管测温系统由晶体管测温电路、单片机、显示终端组成；

所述晶体管测温电路用于获取电压数值；

所述单片机用于将电压值转化成温度数值，内置寄存器；

所述显示终端用于显示电压数值。

如图5所示，还包括对所述晶体管测温系统的保护，步骤如下：

D1：获取电压数值U₁；

D2：判断“U₁≤150”是否成立，若“U₁≤150”成立，回到D1，若“U₁≤150”不成立，进入D3；

D3：单片机控制晶体管测温电路断开，对晶体管测温电路进行保护。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过晶体管测温电路获取脉冲宽度t；

S2：将脉冲宽度t输入单片机中，单片机根据脉冲宽度t生成电压数值U₁，并根据电压数值U₁从寄存器中获取补偿系数δ；

S3：经过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T，其中k为温度转化系数，由晶体管决定，ε为零点值，δ为补偿系数；

S4：温度数值T通过终端显示进行显示，实现测温功能。

2.根据权利要求1所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，所述晶体管测温电路由晶体管、电源、电阻、运算放大器、LM331芯片和计时器组成，晶体管的集电极和基极连接；所述步骤S1，通过晶体管测温电路获取脉冲宽度具体包括如下步骤：晶体管的正向压经过运算放大器放大后送入LM331芯片中，通过计时器获取LM331芯片引脚3电平变化一个周期的时间，即为脉冲宽度t；

所述步骤S2中，单片机将脉冲宽度t通过F＝1/t转换成频率F，并根据LM331芯片的电压/频率转换规则，输出频率与输入电压成正比，将频率F转换成电压数值U₁。

3.根据权利要求1所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，晶体管测温系统的调校步骤如下：

A1：将晶体管测温系统放置在0℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₀；

A2：将晶体管测温系统放置在100℃的液体介质中，获取此时的电压数值U₁₀₀；

A3：将点(U₀，0)和点(U₁₀₀，100)进行线性拟合，计算k和ε，此时δ＝0。

4.根据权利要求1所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，所述补偿系数δ的生成包括如下步骤：

B1：将晶体管测温系统放置在分别放置在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃的液体介质中，测得电压数值分别为U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀：

B2：将U₁₀、U₂₀、U₃₀、U₄₀、U₅₀、U₆₀、U₇₀、U₈₀和U₉₀分别通过线性变换T＝kU₁+ε+δ生成温度数值T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀，并将10、20、30、40、50、60、70、80和90和T₁₀、T₂₀、T₃₀、T₄₀、T₅₀、T₆₀、T₇₀、T₈₀和T₉₀分别作差，生成δ₁₀、δ₂₀、δ₃₀、δ₄₀、δ₅₀、δ₆₀、δ₇₀、δ₈₀和δ₉₀；

B3：将(U₀，0)、(U₁₀，δ₁₀)，(U₂₀，δ₂₀)，(U₃₀，δ₃₀)，(U₄₀，δ₄₀)，(U₅₀，δ₅₀)，(U₆₀，δ₆₀)，(U₇₀，δ₇₀)，(U₈₀，δ₈₀)、(U₉₀，δ₉₀)和(U₁₀₀，0)通过最小二乘法进行曲线拟合，生成曲线δ＝f(U)，其中δ为补偿系数，U为通过晶体管测温电路获取的电压数值。

5.根据权利要求1所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，所述晶体管测温系统由晶体管测温电路、单片机、显示终端组成；

所述晶体管测温电路用于获取电压数值；

所述单片机用于将电压值转化成温度数值，内置寄存器；

所述显示终端用于显示电压数值。

6.根据权利要求1所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，还包括对所述晶体管测温系统的保护，步骤如下：

D1：获取电压数值U₁；

D2：判断“U₁≤150”是否成立，若“U₁≤150”成立，回到D1，若“U₁≤150”不成立，进入D3；

D3：单片机控制晶体管测温电路断开，对晶体管测温电路进行保护。

7.根据权利要求2所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，所述晶体管测温电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器对获取的电压信号进行滤波操作。

8.根据权利要求2所述的一种晶体管测温系统的误差自动补偿方法，其特征在于，所述晶体管为C1815。

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