[发明专利]一种基于热敏电阻的温度检测方法及电路

摘要

本发明公开了一种基于热敏电阻的温度检测方法，包括如下步骤：第一步：确定温度检测精度与检测范围；第二步：确定温度与电阻阻值、温度与采样电压的关系；第三步：确定温度的一维数组大小；第四步：确定温度的一维数组数据；第五步：依据采样电压求解数组索引；第六步：依据数组索引求解实时温度。该温度检测方法计算量小，这对于温度的实时检测，减小了对芯片运算性能的要求，实用性得到大大提高。

主权项

1.一种基于热敏电阻的温度检测方法，其特征在于：它包括如下步骤：第一步：确定温度检测精度与检测范围；第二步：确定温度与电阻阻值、温度与采样电压的关系；第三步：确定温度的一维数组大小；第四步：确定温度的一维数组数据；第五步：依据采样电压求解数组索引；第六步：依据数组索引求解实时温度；基于热敏电阻的温度检测方法适用于非线性负温度系数热敏电阻检测、线性正温度系数热敏电阻检测；在非线性负温度系数热敏电阻检测中：第一步：确定温度检测精度与检测范围，设定非线性负温度系数热敏电阻的温度检测范围为a℃至b℃，检测精度为x℃；第二步：确定温度与电阻阻值、温度与采样电压的关系，依据非线性负温度系数热敏电阻厂家给定的数据手册，查询到温度与电阻阻值的对应关系；采样用到的数字处理芯片A/D采样端口为k位采样精度，输入电压为0V至yV，采样电压数字输出为0至2^k‑1；设定温度[a，b]对应采样电压[y，0]，并对应A/D采样端口数字量[2^k‑1，0]；第三步：确定温度的一维数组大小，为建立从a℃至b℃温度范围的一维数组，并满足x℃的温度采样精度，需将x℃作为非线性度的最小误差求解温度区间个数z；第四步：确定温度的一维数组数据，依据(2^k‑1－0)÷z＝m，可计算得出非线性负温度系数热敏电阻等电压区间的间隔为‑m，即得到数组大小为z+1的电压一维数组[2^k‑1，2^k‑1‑m，2^k‑1‑2m，…，0]；根据非线性负温度系数热敏电阻的映射关系或计算公式，可以很方便地得到对应数组大小为z+1的温度一维数组[a，…，b],为简化运算量，这里将温度的一维数组数据用IQ7格式表示，即将原温度数据左移7位，得到一维数组[A,…，B]；第五步：依据采样电压求解数组索引，当数字处理芯片检测到电压A/D采样数据时，输出[0，2^k‑1]的数字量，其值为左移k位后的值，真实值的范围实为[0，1]；为了简化运算量，需将输入的数字量减去温度点采样的最大值2^k‑1，即将[0，2^k‑1]对应到[‑2^k‑1，0]；为了实现对浮点数的运算，将A/D采样得到的数字量再左移“24‑k”位；并将该数字量与左移24位的温度区间个数相乘，得到IQ24格式的数组索引值，记为“Index”；第六步：依据数组索引求解实时温度，对数组索引值“Index”进行“取整操作”，可得到一个整数，记为“n”，并作为此时温度一维数组的索引，依据该索引查表得到的温度值作为检测温度的第一部份，记为“T₁”,即：T₁＝Temprature[n]；依据一小段非线性曲线可由一段直线近似等效的原理，可得到索引值“Index”小数部份的温度值；下一个索引“n+1”对应的温度与索引“n”对应温度的差值，记为“△”，即：△＝Temprature[n+1]－Temprature[n]；而对“Index”进行“取小数操作”，记为“f”；最后将“Temprature[n+1]－Temprature[n]”乘以“f”，即可得到检测温度的第二部份，记为“T₂”，即：T₂＝(Temprature[n+1]‑Temprature[n])×f；最终检测的温度，其值应等于上述温度的第一部份与第二部份之和，记为“T”，即：T＝T₁+T₂＝Temprature[n]+(Temprature[n+1]－Temprature[n])×f”；最后，将T右移7位，即可计算出最终检测的实际温度；在线性正温度系数热敏电阻检测中：第一步：确定温度检测精度与检测范围，设定线性正温度系数热敏电阻的温度检测范围为u℃至v℃，检测精度为t℃；第二步：确定温度与电阻阻值、温度与采样电压的关系，依据正温度系数热敏电阻厂家给定的数据手册，可以查询到温度与电阻阻值的对应关系，采样用到的数字处理芯片A/D采样端口为h位采样精度，输入电压为0V至rV，采样电压数字输出为0至2^h‑1；设定温度[u，v]对应采样电压[0，r]，并对应A/D采样端口数字量[0，2^h‑1]；第三步：确定温度的一维数组大小，为建立从u℃至v℃温度范围的一维数组，并满足t℃的温度采样精度，需将t℃作为线性度的最小误差求解温度区间个数s；第四步：确定温度的一维数组数据，依据(2^h‑1－0)÷s＝p，可计算得出正温度系数热敏电阻等电压区间的间隔为p，即得到数组大小为s+1的电压一维数组[0，p，2p，…，2^h‑1]；根据正温度系数热敏电阻的映射关系或计算公式，可以很方便地得到对应数组大小为s+1的温度一维数组[u，…，v]，为简化运算量，这里将温度的一维数组数据用IQ7格式表示，即将原温度数据左移7位，得到一维数组[U,…，V]；第五步：依据采样电压求解数组索引，当数字处理芯片检测到电压A/D采样数据时，输出[0，2^h‑1]的数字量，其值为左移h位后的值，真实值的范围实为[0，1]；为了实现对浮点数的运算，将A/D采样得到的数字量再左移“24‑h”位；并将该数字量与左移24位的温度区间个数相乘，得到IQ24格式的数组索引值，记为“Refer”；第六步：依据数组索引求解实际温度，对数组索引值“Refer”进行“取整操作”，可得到一个整数，记为“q”，并作为此时温度一维数组的索引，依据该索引查表得到的温度值作为检测温度的第一部份，记为“T₁”,即：T₁＝Temprature[q]；依据一小段非线性曲线可由一段直线近似等效的原理，可得到索引值“Refer”小数部份的温度值；下一个索引“q+1”对应的温度与索引“q”对应温度的差值，记为“i”，即：i＝Temprature[q+1]－Temprature[q]；而对“Refer”进行“取小数操作”，记为“j”；最后将“Temprature[q+1]－Temprature[q]”乘以“j”，即可得到检测温度的第二部份，记为“T₂”，即：T₂＝(Temprature[q+1]‑Temprature[q])×j；最终检测的温度，其值应等于上述温度的第一部份与第二部份之和，记为“T”，即：T＝T₁+T₂＝Temprature[q]+(Temprature[q+1]－Temprature[q])×j”；最后，将T右移7位，即可计算出最终检测的实际温度。