CN204909403U - 一种电子体温计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子体温计。该电子体温计包括无线控制芯片、热敏电阻、参考电阻和电容；无线控制芯片包括第一控制端、第二控制端和第三控制端；第一控制端与参考电阻的一端连接，第二控制端与热敏电阻的一端连接，参考电阻的另一端、热敏电阻的另一端分别与电容的一端连接，电容的另一端接地，第三控制端连接于参考电阻、热敏电阻和电容的公共节点处；其中，无线控制芯片通过交替控制参考电阻和电容进行充放电操作以及热敏电阻和电容进行充放电操作以获取热敏电阻周边的温度。通过上述方式，本实用新型能够以较低成本、较低功耗实现高精度的温度测量。

Description

一种电子体温计

技术领域

本实用新型涉及医疗卫生领域，特别是涉及一种电子体温计及其控制方法。

背景技术

在电子体温计领域，一直以来通过对伴随温度变化的热敏电阻的阻值变化进行测定来获得温度测量值。具体来说，通过热敏电阻将温度变化转化为电压或电流的变化，然后经放大和模数转换，最后经通用微处理芯片运算处理计算出体温。采用该种方法，由于测量的精度由热敏电阻的精度以及电源电压的精度来决定，精度较低。同时，由于体温获取的过程中需要使用模数转换器和电压调节器，功耗较大。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种电子体温计，能够以较低成本、较低功耗实现高精度的体温测量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种电子体温计，该电子体温计包括无线控制芯片、热敏电阻、参考电阻和电容；无线控制芯片包括第一控制端、第二控制端和第三控制端；第一控制端与参考电阻的一端连接，第二控制端与热敏电阻的一端连接，参考电阻的另一端、热敏电阻的另一端分别与电容的一端连接，电容的另一端接地，第三控制端连接于参考电阻、热敏电阻和电容的公共节点处；其中，无线控制芯片通过交替控制参考电阻和电容进行充放电操作以及热敏电阻和电容进行充放电操作以获取热敏电阻周边的温度。

其中，电子体温计进一步包括天线，天线与无线控制芯片连接，用以将无线控制芯片获得的热敏电阻周边的温度通过无线方式发送出去。

其中，电子体温计进一步包括电池和开关，电池通过开关与无线控制芯片连接，其中，通过开关打开或闭合以控制无线控制芯片上电或断电。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的电子体温计通过无线控制芯片的第一控制端分时输出高低电平控制参考电阻和电容进行充放电操作以获取第一充放电时间；通过第二控制端分时输出高低电平控制热敏电阻和电容进行充放电操作以获取与第一充放电时间相对应的第二充放电时间；对上述两个步骤进行预定次数的重复操作以获取多个第一充放电时间和第二充放电时间；求取各第一充放电时间与对应的第二充放电的比值后获取各比值的均值，记为第二时间比；在样本数据库中对第二时间比进行匹配以获取热敏电阻周边的温度。通过上述方式，本实用新型的电子体温计不需要使用模数转换器和电压调节器即可测量温度，功耗较小。同时，使用第一充放电时间与第二充放电时间的比值来测量温度，抵消掉了很多误差因素，能得到的更高精度的测量温度。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电子体温计的电路结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例电子体温计的控制方法的流程图；

图3是图2中获取第一充放电时间的流程图；

图4是图2中获取第二充放电时间的流程图；

图5是图3、图4中电容充放电的波形图；

图6是图2中获取热敏电阻周边的温度的流程图；

图7是本实用新型第二实施例电子体温计的控制方法的流程图；

图8是本实用新型第三实施例电子体温计的控制方法的流程图；

图9是本实用新型第四实施例电子体温计的控制方法的流程图；

图10是本实用新型第五实施例电子体温计的控制方法的流程图。

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件，所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型实施例的电子体温计的电路结构示意图。如图1所示，电子体温计包括无线控制芯片1、参考电阻2、热敏电阻3、电容4、天线5、电池6和开关7。其中，无线控制芯片4包括第一控制端PIO1，第二控制端PIO2和第三控制端PIO3。

无线控制芯片1的第一控制端PIO1与参考电阻2的一端连接，第二控制端PIO2与热敏电阻3的一端连接，参考电阻2的另一端、热敏电阻3的另一端与电容4的一端连接，电容4的另一端接地，第三控制端PIO3连接于参考电阻2、热敏电阻3和电容4的公共节点处。

其中，无线控制芯片4通过交替控制参考电阻2和电容4进行充放电操作以及热敏电阻3和电容4进行充放电操作来获取热敏电阻周边的温度。

优选地，电子体温计进一步包括天线5，天线5与无线控制芯片1连接，用于将无线控制芯片1获得的温度以无线的方式发送出去。

优选地，电子体温计进一步包括电池6和开关7，电池6通过开关7与无线控制芯片4连接。通过开关7的打开或闭合以控制对无线控制芯片4进行上电或断电的操作。换个角度来说，通过开关7的打开或闭合可以实现电子体温计的开关机。

图2是本实用新型第一实施例电子体温计的控制方法的流程图，该方法基于图1所示的电子体温计。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实用新型的方法并不以图2所示的流程顺序为限。如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S10：通过无线控制芯片的第一控制端分时输出高低电平控制参考电阻和电容进行充放电操作以获取第一充放电时间。

在步骤S10中，通过无线控制芯片的第一控制端分时输出高低电平控制参考电阻和电容产生参考的充放电过程，并进行参考计时以获取参考充放电时间，也即第一充放电时间。

请一并参考图3，图3是图2中获取第一充放电时间的流程图，如图3所示，获取第一充放电时间的步骤包括：

步骤S101：配置无线控制芯片的第一控制端、第二控制端和第三控制端为无拉模式。

在步骤S101中，由于无线控制芯片的第一控制端、第二控制端和第三为GPIO(GeneralPurposeInputOutput，通用输入/输出口)，在使用前，需要对其的使用模式进行配置。在本实施例中，将其配置为无拉模式。

步骤S102：配置第一控制端为输出模式，第二控制端和第三控制端为输入模式。

在步骤S102中，配置第一控制端为输出模式以向参考电阻施加或撤除电压，从而使得参考电阻和电容组成的RC积分电路实现充放电操作。配置第三控制端为输入模式以检测在充放电过程中电容两端的电压。

步骤S103：控制第一控制端输出低电平并维持第一预定时间。

在步骤S103中，在获取第一充放电时间之前，控制第一控制端输出低电平并维持第一预定时间，以使得电容上已存储的电荷被完全释放，从而确保获取第一充放电时间的准确性。其中，经过第一预定时间后，电容两端的电压接近零伏，此时无线控制芯片获取到的第三控制端的逻辑电平为低电平。

本领域的技术人员可以理解，第三控制端为通用输入/输出口，当第三控制端被配置为输入模式后，当其输入的电压值大于VIH时，无线控制芯片读取到的第三控制端的逻辑电平为高电平，当输入的电压值小于VIL时，读取到的逻辑电平为低电平，其中，VIL小于VIH，VIL和VIH具体的数值由所选择的无线控制芯片来确定。

步骤S104：控制第一控制端输出高电平以通过参考电阻对电容进行充电并启动计时。

在步骤S104中，在第一控制端输出高电平信号的同时启动计时，也即第一充放电时间的起始时刻也即第一控制端输出高电平信号的起始时刻。

第一控制端输出高电平信号也即向参考电阻施加电压后，电容开始充电，电容两端的电压按照指数规律上升。其中，随着电容两端的电压从接近零伏逐步上升，当电压上升至VIH时，无线控制芯片获取到的第三控制端的逻辑电平由低电平变为高电平。

步骤S105：当无线控制芯片检测到第三控制端为高电平时，控制第一控制端输出低电平以使电容通过参考电阻进行放电。

在步骤S105中，当无线控制芯片检测到第三控制端为高电平后，第一控制端输出低电平信号以使电容开始放电，此时电容两端的电压按照指数规律下降。随着电容两端的电压降低，当电压下降到VIL时，无线控制芯片读取到的第三控制端的逻辑电平由高电平变为低电平。

步骤S106：当无线控制芯片检测到第三控制端由高电平变为低电平时，停止计时以获得第一充放电时间。

在步骤S106中，当无线控制芯片检测到第三控制端由高电平变为低电平的同时停止计时，也即第一充放电时间的结束时刻也即电容放电至电压变为VIL的时刻。在本实施例中，直接使用数字电路的逻辑电平作为时间点的判据，而不使用模拟电路的比较器作为时间点的判据，使得电子体温计的电路更加简单，进一步减低了电子体温计的成本和功耗。

另外，第一充放电时间既包括了电容的充电时间也包括可电容的放电时间，与仅仅使用充电时间或仅仅使用放电时间计算温度的方法相比，具有更高的分辨率，温度的精度更高。

步骤S11：通过无线控制芯片的第二控制端分时输出高低电平控制热敏电阻和电容进行充放电操作以获取与第一充放电时间相对应的第二充放电时间。

在步骤S11中，通过无线控制芯片的第二控制端分时输出高低电平控制热敏电阻和电容产生测量的充放电过程，并进行测量计时以获取测量充放电时间，也即第二充放电时间。

请一并参考图4，图4是图2中获取第二充放电时间的流程图，如图4所示，获取第二充放电时间的步骤包括：

步骤S111：配置第二控制端为输出模式，第一控制端和第三控制端为输入模式。

步骤S112：控制第二控制端输出低电平并维持第二预定时间。

步骤S113：控制第二控制端输出高电平以通过热敏电阻对电容进行充电并启动计时。

步骤S114：当无线控制芯片检测到第三控制端为高电平时，控制第二控制端输出低电平以使所述电容通过热敏电阻进行放电。

步骤S115：当无线控制芯片检测到第三控制端由高电平变为低电平时，停止计时以获得第二充放电时间。

其中，图4所示的获取第二充放电时间的步骤和图3所示的获取第一充放电时间的步骤类似，其主要区别在于：图4中通过第二控制端向热敏电阻施加或撤除电压，从而使得热敏电阻和电容组成的RC积分电路实现充放电操作。图3中通过第一控制端向参考电阻施加或撤除电压，从而使得参考电阻和电容组成的RC积分电路实现充放电操作。图4中的第二预定时间和图3中的第一预定时间可以相同也可以不相同。

另外，在本实施例中，当步骤S106执行完成后，开始执行步骤S111。

请一并参考图5，图5是图3、图4中电容充放电的波形图。如图5所示，T轴表示时间，V轴表示电压。

其中，TREST1为第一控制端输出低电平的第一预定时间，TREST2为第二控制端输出低电平的第二预定时间，TREF为第一充放电时间，TMEA为第二充放电时间。

其中，电压VOL对应第一控制端或第二控制端的输出低电平，其接近于零伏；电压VIH对应第三控制端的逻辑高电平的最小电压值，也即第三控制端的输入高电平；电压VIL对应第三控制端的逻辑低电平的最大电压值，也即第三控制端的输入低电平。

步骤S12：对上述两个步骤进行预定次数的重复操作以获取多个第一充放电时间和第二充放电时间。

在步骤S12中，对步骤S10和步骤S11进行预定次数的重复操作后，由于每执行一次步骤S10和步骤S11得到一组第一充放电时间和第二充放电时间，则执行预定次数步骤S10和步骤S11的重复操作后将得到预定次数组第一充放电时间和第二充放电时间。

步骤S13：获取各第一充放电时间与对应第二充放电时间的比值，记为第一时间比。

在步骤S13中，分别对各第一充放电时间和对应的第二充放电时间进行比值运算也即除法运算，得到多个第一时间比。

在本实施例中，优选地，为了免除实数运算而使用整数运算，对计算出的第一时间比进行放大运算后再执行后续的操作。其中，第一时间比的放大倍数根据体温精度的要求来进行确定，例如，当放大倍数为10000倍时，对应的低温时的误差为0.004℃，高温时的误差为0.002℃。

步骤S14：获取各第一时间比的均值，记为第二时间比。

在步骤S14中，第二时间比为放大10000倍后第一时间比的均值。本领域的技术人员可以理解，放大的倍数为10000倍仅为举例，本发明不以此为限。

步骤S15：在样本数据库中对第二时间比进行匹配以获取热敏电阻周边的温度，其中，样本数据库包括样本温度以及与样本温度对应的样本时间比。

在步骤S15中，首先在样本数据库中对第二时间比进行匹配以获取与第二时间比对应的样本时间比，接着根据样本时间比在样本数据库中获取对应的样本温度，最后根据样本温度计算热敏电阻周边的温度。

具体来说，热敏电阻周边的温度可根据如下公式进行获取：

100t＝100(10000k-10000kn)/(10000k(n+1)-10000kn)+100tn。

结合上述公式，并请一并参考图6，图6是图2中获取热敏电阻周边的温度的流程图。如图6所示，获取热敏电阻周边的温度步骤包括：

步骤S151：在样本数据库中获取与第二时间比相邻的两个样本时间比，记为第一样本时间比和第二样本时间比。

在步骤S151中，将第二时间比10000k与样本时间库中的样本时间比进行比较，获取与第二时间比最接近的两个样本时间比，分别记为第一样本时间比10000kn和第二样本时间比10000k(n+1)，第一样本时间比10000kn小于第二时间比10000k，第二时间比10000k小于第二样本时间比10000k(n+1)。其中，优选地，样本数据库中存储的样本时间比为10000倍放大后的样本时间比。

步骤S152：获取第二时间比与第一样本时间比的差值，记为第一差值。

在步骤S152中，第一差值为(10000k-10000kn)。

步骤S153：获取第二样本时间比与第一样本时间比的差值，记为第二差值。

在步骤S153中，第二差值为(10000k(n+1)-10000kn)。

步骤S154：对第一差值与第二差值的比值和第一样本时间比对应的样本温度求和即可得到热敏电阻周边的温度。

在步骤S154中，首先计算第一差值与第二差值的比值也即(10000k-10000kn)/(10000k(n+1)-10000kn)，接着将该比值与第一样本时间10000kn对应的样本温度tn进行求和即可得到热敏电阻周边的温度t，也即t＝(10000k-10000kn)/(10000k(n+1)-10000kn)+tn。

优选地，为了免除实数运算而使用整数运算，对计算出的第一差值与第二差值的比值进行放大运算后再执行后续的求和操作。

在本实施例中，第一差值与第二差值的比值的放大倍数为100倍，样本数据库中存储的样本温度为进行100倍放大后的样本温度100tn，因此，放大100倍后的热敏电阻周边的温度100t＝100(10000k-10000kn)/(10000k(n+1)-10000kn)+100tn。

在其它实施例中，获取热敏电阻周边的温度也可以通过在样本时间库中查找最接近的样本时间比，将最接近的样本时间比对应的样本温度作为热敏电阻周边的温度，采用这种方式，可以简化运算的过程、提高运算的速度。

图7是本实用新型第二实施例电子体温计的控制方法的流程图，该方法基于图1所示的电子体温计。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实用新型的方法并不以图7所示的流程顺序为限。

如图7所示，图7与图2中第一实施例的主要区别在于：

在步骤S13之后，图7进一步包括以下步骤：

步骤S701：获取各第一充放电时间与对应第二充放电时间的比值，记为第三时间比。

在步骤S701中，第三时间比为进行放大运算后的第三时间比，放大倍数具体为10000倍。

步骤S702：获取各第三时间比的均值，记为第一均值。

在步骤S702中，第一均值为放大10000倍后各第三时间比的均值。

步骤S703：获取各第三时间比与第一均值的差值的绝对值，记为第一绝对值。

步骤S704：删除第一绝对值不在第一预定范围内的第三时间比对应的第一充放电时间和第二充放电时间。

在步骤S704中，第一预定范围根据体温精度的要求进行确定。在本实施例中，第一预定范围为小于等于100，也即若第一绝对值超出100，则删除第一绝对值对应的第一充放电时间以及第二充放电时间。其中第一预定范围小于等于100时，对应低温时误差0.4℃，高温时误差0.2℃。

本领域的技术人员可以理解，执行步骤S701～S704后，可以将含有粗大误差的第一充放电时间与第二充放电时间的比值对应的第一充放电时间和第二充放电时间剔除掉，从而可以减少随机干扰造成的结果波动，提高后续计算时间比的精度，进一步提高计算热敏电阻周边的温度的精度。

图7所示流程图的其他步骤均已揭露于图2中，为简洁起见，此处不再赘述。

图8是本实用新型第三实施例电子体温计的控制方法的流程图，该方法基于图1所示的电子体温计。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实用新型的方法并不以图8所示的流程顺序为限。

如图8所示，图8与图2中第一实施例的主要区别在于：

在步骤S13之后，图8进一步包括以下步骤：

步骤S801：获取各第一充放电时间的均值，记为第二均值。

步骤S802：获取各第一充放电时间与第二均值的差值的绝对值，记为第二绝对值。

步骤S803：删除第二绝对值不在第二预定范围内的第一充放电时间以及对应的第二充放电时间。

在步骤S803中，第二预定范围根据体温精度的要求进行确定。在本实施例中，第二预定范围为小于等于50微秒，也即若第二绝对值超出50微秒，则删除第一充放电时间以及对应的第二充放电时间。其中当第二预定范围小于等于50微秒时，对应低温时误差0.25℃，高温时误差0.6℃。

本领域的技术人员可以理解，执行步骤S801～S803后，可以将含有粗大误差的第一充放电时间以及对应的第二充放电时间剔除掉，从而可以减少随机干扰造成的结果波动，提高后续计算时间比的精度，进一步提高计算热敏电阻周边的温度的精度。

图8所示流程图的其他步骤均已揭露于图2中，为简洁起见，此处不再赘述。

图9是本实用新型第四实施例电子体温计的控制方法的流程图，该方法基于图1所示的电子体温计。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实用新型的方法并不以图9所示的流程顺序为限。

如图9所示，图9与图2中第一实施例的主要区别在于：

在步骤S13之后，图9进一步包括以下步骤：

步骤S901：获取各第二充放电时间的均值，记为第三均值。

步骤S902：获取各第二充放电时间与第三均值的差值的绝对值，记为第三绝对值。

步骤S903：删除第三绝对值不在第三预定范围内的第二充放电时间以及对应的第一充放电时间。

在步骤S903中，第三预定范围根据体温精度的要求进行确定。在本实施例中，第三预定范围为小于等于50微秒，也即若第三绝对值超出50微秒，则删除第二充放电时间以及对应的第一充放电时间。其中当第三预定范围小于等于50微秒时，对应低温时误差0.25℃，高温时误差0.6℃。

本领域的技术人员可以理解，执行步骤S901～S903后，可以将含有粗大误差的第二充放电时间以及对应的第一充放电时间剔除掉，从而可以减少随机干扰造成的结果波动，提高后续计算时间比的精度，进一步提高计算热敏电阻周边的温度的精度。

图9所示流程图的其他步骤均已揭露于图2中，为简洁起见，此处不再赘述。

图10是本实用新型第五实施例电子体温计的控制方法的流程图，该方法基于图1所示的电子体温计。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实用新型的方法并不以图10所示的流程顺序为限。

如图10所示，图10与图2中第一实施例的主要区别在于：

在步骤S13之后，图10进一步包括以下步骤：

步骤S1001：获取第一充放电时间与对应的第二充放电时间的比值，记为第三时间比；

步骤S1002：获取各第三时间比的均值，记为第一均值；

步骤S1003：获取各第三时间比与第一均值的差值的绝对值，记为第一绝对值；

步骤S1004：删除第一绝对值不在第一预定范围内的第三时间比对应的第一充放电时间和第二充放电时间。

步骤S1005：获取各第一充放电时间的均值，记为第二均值；

步骤S1006：获取各第一充放电时间与第二均值的差值的绝对值，记为第二绝对值；

步骤S1007：删除第二绝对值不在第二预定范围内的第一充放电时间以及对应的第二充放电时间。

步骤S1008：获取各第二充放电时间的均值，记为第三均值；

步骤S1009：获取各第二充放电时间与第三均值的差值的绝对值，记为第三绝对值；

步骤S1010：删除第三绝对值不在第三预定范围内的第二充放电时间以及对应的第一充放电时间。

本领域的技术人员可以理解，执行步骤S1001～S1010后，可以将含有粗大误差的第一充放电时间与第二充放电时间的比值对应的第一充放电时间和第二充放电时间，含有粗大误差的第一充放电时间以及对应的第二充放电时间，含有粗大误差的第二充放电时间以及对应的第一充放电时间全部剔除掉，从而可以减少随机干扰造成的结果波动，提高后续计算时间比的精度，进一步提高计算热敏电阻周边的体温的精度。

在实际应用中，由于根据本实用新型第五实施例的控制方法获取到的热敏电阻周边的温度的速度很快，为了减少随机干扰造成的结果波动，可以对第五实施例中的控制方法进行重复操作以得到多个温度，然后将多个温度进行平均后作为电子体温计测得的温度。

另外，本实用新型样本数据库中样本时间比和对应的样本温度也可根据本实用新型第一实施例、第二实施例、第三实施例或第四实施例的控制方法得到。具体来说，用参考恒温槽设定多个样本温度，使热敏电阻处于样本温度中。无线控制芯片首先运行第一实施例、第二实施例、第三实施例或第四实施例中的控制方法以获取与样本温度对应的第二时间比也即为样本时间比，随后无线控制芯片将样本时间比和对应的样本温度存入样本数据库中。优选地，由于第四实施例的控制方法具有更高的精度，在实际运用中，无线控制芯片运行第四实施例中的控制方法以获取样本时间比。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的电子体温计通过无线控制芯片的第一控制端分时输出高低电平控制参考电阻和电容进行充放电操作以获取第一充放电时间；通过第二控制端分时输出高低电平控制热敏电阻和电容进行充放电操作以获取与第一充放电时间相对应的第二充放电时间；对上述两个步骤进行预定次数的重复操作以获取多个第一充放电时间和第二充放电时间；求取各第一充放电时间与对应的第二充放电的比值后获取各比值的均值，记为第二时间比；在样本数据库中对第二时间比进行匹配以获取热敏电阻周边的温度。通过上述方式，本实用新型的电子体温计不需要使用模数转换器和电压调节器即可测量温度，功耗较小。同时，使用第一充放电时间与第二充放电时间的比值来测量温度，抵消掉了很多误差因素，能得到的更高精度的测量温度。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种电子体温计，其特征在于，所述电子体温计包括无线控制芯片、热敏电阻、参考电阻和电容；

所述无线控制芯片包括第一控制端、第二控制端和第三控制端；

所述第一控制端与所述参考电阻的一端连接，所述第二控制端与所述热敏电阻的一端连接，所述参考电阻的另一端、所述热敏电阻的另一端分别与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述第三控制端连接于所述参考电阻、所述热敏电阻和所述电容的公共节点处；

其中，所述无线控制芯片通过交替控制所述参考电阻和所述电容进行充放电操作以及所述热敏电阻和所述电容进行充放电操作以获取所述热敏电阻周边的温度。

2.根据权利要求1所述的电子体温计，其特征在于，所述电子体温计进一步包括天线，所述天线与所述无线控制芯片连接，用以将所述无线控制芯片获得的所述热敏电阻周边的所述温度通过无线方式发送出去。

3.根据权利要求2所述的电子体温计，其特征在于，所述电子体温计进一步包括电池和开关，所述电池通过所述开关与所述无线控制芯片连接，其中，通过所述开关打开或闭合以控制所述无线控制芯片上电或断电。