一种温度测量装置及利用该装置测量温度的方法制造方法及图纸

一种温度测量装置，包括有ＣＰＵ主控芯片，与ＣＰＵ主控芯片相电连的电源与晶振电路、测温电路，附加功能电路，其特征在于：所述的测温电路包括有ＮＥ５５５定时器、标准电阻Ｒ２、热敏电阻Ｒ１、电容Ｃ４，其中外接稳压电源与标准电阻Ｒ２、热敏电阻Ｒ１串联后与ＮＥ５５５定时器的第６引脚相电连，外接稳压电源与标准电阻Ｒ２、热敏电阻Ｒ１、电容Ｃ４串联后接地，ＮＥ５５５定时器的第２引脚作为触发信号输入端，ＮＥ５５５定时器的第３引脚作为脉冲信号输出端；利用上述温度测量装置进行温度测量的方法通过查找ＮＥ５５５的输出脉冲宽度ｔ↓［ｗ］在预先存储在ＣＰＵ主控芯片内的脉冲宽度ｔ与温度Ｔ的对应表所在的段，通过线性计算得出实际温度值；与现有技术相比，本温度测量装置成本低，电路结构简单稳定，温测灵敏度高，测量温度值精确高，可达到０．０５℃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度测量装置以及利用该装置进行温度测量的方法。技术背景在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。半导体 材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，由于半导体中的载流子 数目随温度升高而按指数规律迅速增加，温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强， 电阻率也就越小，因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。称 之为负温度系数-Negative Temperature Coe伍cient (NTC)热敏电阻，它能测量温度的微小 变化，并且具有高灵敏度、体积小、电阻值大，价格便宜，寿命长、使用简单等特点。 因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。目前，大部分的温度测量装置由于考虑到电路成本的因素，均采用单片机系统加热 敏电阻加附件电路组成，单片机系统通过对热敏电阻的阻值加以处理从而转换成具体的 温度值，从而达到测量温度的目的。在一定温度范围内，NTC热敏电阻的阻值和温度之 间是指数关系，利用NTC热敏电阻当前电阻的阻值来计算当前温度的方法，需要解对 数方程，以单片机为处理器的系统计算这类对数方程效率很低，灵敏度不高，不利于推 广应用。为了减少计算的复杂性，人们提出了一种在一定温度范围内通过在单片机处理 器中预先存储一系列由温度与热敏电阻在当前温度下引起的相关参数的对比表，实际测 温过程中，单片机处理器计算出热敏电阻在当前温度下引起的相关参数的当前值，通过 查表的方法获得当前温度的近似值。例如公开号为CN2658864(专利号为ZL03230656.3) 的中国技术专利"有温度测量功能的遥控器电路"就公布了这样一种温度测量电路。 该温度测量电路采用PMOS或CMOS开关管、标准电阻、热敏电阻和电容，由原有的 微处理器控制电容的放电及通过标准电阻或热敏电阻充电，通过微处理器内部计数器记 录充电时间，以软件计算标准电阻和热敏电阻的充电计数值的比值，以査表方式获得当 前的测量温度。上述温度测量电路使用的测量方法虽然使得处理器的计算复杂度有所降 低，但是还是有如下不足之处 一是测量的温度值精度不高，因为测量的温度是通过查 表的方式得到的近似值，考虑到微处理器内存的容量，预先存储在微处理器内的比值与 温度之间的对应表不可能穷举，这样使得温度值的精度不可能很高，并且实际比值与存 储的比值也只是近似相等，得到的温度也是近似值。二是灵敏度不高，在每次测温时， 处理器需要计算出电容通过标准电阻和热敏电阻分别充电的时间，并且处理器还需计算标准电阻和热敏电阻的充电计数值的比值，然后通过比值与温度的对应表查找出当前比 值所对应的近似温度值；每次测温处理器都需计算标准电阻和热敏电阻的充电计数值的 比值，这对处理器来说同样增加了负担。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种成本低，电路结构简单稳定的温度测 量装置。本专利技术进一步所要解决的技术问题是利用上述装置提供一种精度高、计算快速的温 度测量方法。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为该温度测量装置，包括有 CPU主控芯片，与CPU主控芯片相电连的电源与晶振电路、测温电路，附加功能电路，其特征在于所述的测温电路包括有ne555定时器、标准电阻、热敏电阻、电容，其 中外接稳压电源与标准电阻、热敏电阻串联后与ne555定时器的第6引脚相电连，外 接稳压电源与标准电阻、热敏电阻、电容串联后接地，ne555定时器的第2引脚为触发 信号输入端与CPU主控芯片的触发信号输出引脚相电连，ne555定时器的第3引脚为 脉冲信号输出端与CPU主控芯片的脉冲信号检测引脚相电连。在实际应用中，有两个附加功能电路经常用到，用于设置整个装置系统的工作参数 包括测量温度的范围等的光隔离模块和防止实际温度超出测量温度的范围而设置为整 个装置进行关电处理的继电器模块。为了节省成本，上述温度测量装置中，CPU主控芯片采用单片机微处理芯片，所述 的电源与晶振电路中稳压芯片采用型号为78l05的三端稳压芯片，可为单片机提供5v 的稳压电源，其晶振元件的频率为12m，使得CPU主控芯片脉冲测量最小时间为lus。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为利用上述温度测量装置测量 温度的方法，其特征在于ne555定时器的脉冲信号输出端输出的数值为输出脉冲宽度 "其表示为测温电路中电容的电压从零上升到外接稳压电源电压的三分之二时所需的时间，用上述装置测量温度的方法包含以下步骤步骤一该装置所测温度的范围表示为7;至7;，将r,至7;分为n-i段，[z;,;r2)，[r2,r3)， [r3,r4)……[",7;);步骤二分别测量出热敏电阻在7;， r2， r3,……z;温度时，ne555的输出脉冲宽度、， 一 "，……、共n个值。步骤三建立脉冲宽度f与温度r的对应表，并存储在cpu主控芯片中。 步骤四在每一段近似认为脉冲宽度,与温度r成线性关系。根据o(")， r("一")、 ， r")建立脉冲宽度/与温度r在每段内所对应的线性方程。步骤五査找实际测量的脉冲宽度^所在段。步骤六根据实际脉冲宽度^所在段的线性方程，求出实际脉冲宽度^所对应的温度值。步骤七重复步骤五、步骤六5次，计算出5次测量的温度平均值。通过上述方法测量温度的精度可达到0.05°C，查表法和二次线性计算不需要复杂的数学计算，测量方法快速有效。与现有技术相比，本专利技术的优点在于 一是温度测量装置中测温电路采用采用 NE555定时器周期性向CPU主控芯片提供标准电阻和热敏电阻向电容充电时间，电路 结构简单稳定，并且CPU主控芯片采用单片机，晶振元件的频率为12MHz，使得CPU 主控芯片脉冲测量最小时间为lus，使得该温度测量装置成本低，温测灵敏度高；二是 利用上述温度测量装置进行温度测量的方法中，通过査表和二次线性计算的方法获得的 温度值，精确度可达到0.05'C，查表法和二次线性计算不需要复杂的计算，使得测温方 法快速有效。附图说明图1为本专利技术实施例温度测量装置的电路原理框图。 图2为图1中测温电路连接图。 图3为图1中电源与晶振电路连接图。图4为图1中测温电路、电源与晶振电路、附加功能电路与CPU主控芯片的电路 连接图。图5为本专利技术实施例中测温电路在触发信号作用下电容电压与输出电压波形图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。 图1 图5为本专利技术温度测量装置的一个实施例。该温度测量装置包括CPU主控芯片1，与CPU主控芯片相电连的电源与晶振电 路3、测温电路2，附加功能电路4，附加功能电路包括光隔离模块与继电器模块；CPU 主控芯片1采用单片机微处理芯片，本实施例中采用型号为SST89V554的单片机；电 源与晶振电路中稳压芯片采用型号为78L05的三端稳压芯片，为单片机提供5V稳压电 源，其晶振元件的频率为12MHz，脉冲测量最小时间为lus，晶振元件与电容C66串联 后接地，另一端与单片机SST89V554的第18引脚相电连；测温电路包括有NE555定时 器、标准电阻R2阻值为4500欧姆、热敏电阻Rl常温下阻值为10000欧姆、电容C4 采用luF电容，其中外接稳压5V电源与标准电阻R2、热敏电阻Rl串联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度测量装置，包括有：ＣＰＵ主控芯片（１），与ＣＰＵ主控芯片（１）相电连的测温电路（２）、电源与晶振电路（３）、附加功能电路（４），其特征在于：所述的测温电路包括有ＮＥ５５５定时器、标准电阻（Ｒ２）、热敏电阻（Ｒ１）、电容（Ｃ４），其中外接稳压电源与标准电阻（Ｒ２）、热敏电阻（Ｒ１）串联后与ＮＥ５５５定时器的第６引脚相电连，外接稳压电源与标准电阻（Ｒ２）、热敏电阻（Ｒ１）、电容（Ｃ４）串联后接地，ＮＥ５５５定时器的第２引脚为触发信号输入端与ＣＰＵ主控芯片的触发信号输出引脚相电连，ＮＥ５５５定时器的第３引脚为脉冲信号输出端与ＣＰＵ主控芯片的脉冲信号检测引脚相电连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨如祥，
申请(专利权)人：杨如祥，童伟松，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]