[發明專利]一種溫度測量裝置及利用該裝置測量溫度的方法

無效

• 申請號: 200710069351.8
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101118190A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 楊如祥
• 申請（專利權）人: 楊如祥;童偉松
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 張一平

技術領域

本發明涉及一種溫度測量裝置以及利用該裝置進行溫度測量的方法。

背景技術

在工、農業生產和日常生活中，對溫度的測量及控制占據著極其重要地位。半導體材料做成的熱敏電阻是對溫度變化表現出非常敏感的電阻元件，由于半導體中的載流子數目隨溫度升高而按指數規律迅速增加，溫度越高，載流子的數目越多，導電能力越強，電阻率也就越小，因此熱敏電阻隨著溫度的升高，它的電阻將按指數規律迅速減小。稱之為負溫度系數-Negative?Temperature?Coefficient(NTC)熱敏電阻，它能測量溫度的微小變化，并且具有高靈敏度、體積小、電阻值大，價格便宜，壽命長、使用簡單等特點。因此，它在測溫技術、無線電技術、自動化和遙控等方面都有廣泛的應用。

目前，大部分的溫度測量裝置由于考慮到電路成本的因素，均采用單片機系統加熱敏電阻加附件電路組成，單片機系統通過對熱敏電阻的阻值加以處理從而轉換成具體的溫度值，從而達到測量溫度的目的。在一定溫度范圍內，NTC熱敏電阻的阻值和溫度之間是指數關系，利用NTC熱敏電阻當前電阻的阻值來計算當前溫度的方法，需要解對數方程，以單片機為處理器的系統計算這類對數方程效率很低，靈敏度不高，不利于推廣應用。為了減少計算的復雜性，人們提出了一種在一定溫度范圍內通過在單片機處理器中預先存儲一系列由溫度與熱敏電阻在當前溫度下引起的相關參數的對比表，實際測溫過程中，單片機處理器計算出熱敏電阻在當前溫度下引起的相關參數的當前值，通過查表的方法獲得當前溫度的近似值。例如公開號為CN2658864(專利號為ZL03230656.3)的中國實用新型專利“有溫度測量功能的遙控器電路”就公布了這樣一種溫度測量電路。該溫度測量電路采用PMOS或CMOS開關管、標準電阻、熱敏電阻和電容，由原有的微處理器控制電容的放電及通過標準電阻或熱敏電阻充電，通過微處理器內部計數器記錄充電時間，以軟件計算標準電阻和熱敏電阻的充電計數值的比值，以查表方式獲得當前的測量溫度。上述溫度測量電路使用的測量方法雖然使得處理器的計算復雜度有所降低，但是還是有如下不足之處：一是測量的溫度值精度不高，因為測量的溫度是通過查表的方式得到的近似值，考慮到微處理器內存的容量，預先存儲在微處理器內的比值與溫度之間的對應表不可能窮舉，這樣使得溫度值的精度不可能很高，并且實際比值與存儲的比值也只是近似相等，得到的溫度也是近似值。二是靈敏度不高，在每次測溫時，處理器需要計算出電容通過標準電阻和熱敏電阻分別充電的時間，并且處理器還需計算標準電阻和熱敏電阻的充電計數值的比值，然后通過比值與溫度的對應表查找出當前比值所對應的近似溫度值；每次測溫處理器都需計算標準電阻和熱敏電阻的充電計數值的比值，這對處理器來說同樣增加了負擔。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種成本低，電路結構簡單穩定的溫度測量裝置。

本發明進一步所要解決的技術問題是利用上述裝置提供一種精度高、計算快速的溫度測量方法。

本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：該溫度測量裝置，包括有：CPU主控芯片，與CPU主控芯片相電連的電源與晶振電路、測溫電路，附加功能電路，其特征在于：所述的測溫電路包括有NE555定時器、標準電阻、熱敏電阻、電容，其中外接穩壓電源與標準電阻、熱敏電阻串聯后與NE555定時器的第6引腳相電連，外接穩壓電源與標準電阻、熱敏電阻、電容串聯后接地，NE555定時器的第2引腳為觸發信號輸入端與CPU主控芯片的觸發信號輸出引腳相電連，NE555定時器的第3引腳為脈沖信號輸出端與CPU主控芯片的脈沖信號檢測引腳相電連。

在實際應用中，有兩個附加功能電路經常用到，用于設置整個裝置系統的工作參數包括測量溫度的范圍等的光隔離模塊和防止實際溫度超出測量溫度的范圍而設置為整個裝置進行關電處理的繼電器模塊。

為了節省成本，上述溫度測量裝置中，CPU主控芯片采用單片機微處理芯片，所述的電源與晶振電路中穩壓芯片采用型號為78L05的三端穩壓芯片，可為單片機提供5V的穩壓電源，其晶振元件的頻率為12M，使得CPU主控芯片脈沖測量最小時間為1us。

本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：利用上述溫度測量裝置測量溫度的方法，其特征在于：NE555定時器的脈沖信號輸出端輸出的數值為輸出脈沖寬度t，其表示為測溫電路中電容的電壓從零上升到外接穩壓電源電壓的三分之二時所需的時間，用上述裝置測量溫度的方法包含以下步驟：