[发明专利]一种温度测量装置及利用该装置测量温度的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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 Coefficient(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)的中国实用新型专利“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，以查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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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1us。

本发明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t，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：