專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)字控制熱水器測(cè)溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度測(cè)量的裝置，尤其是將熱敏電阻置于專(zhuān)門(mén)采用的電路內(nèi)測(cè)量溫度的測(cè)溫裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，它以一個(gè)簡(jiǎn)單的RC多諧振蕩電路，將熱敏電阻不同溫度下電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電脈沖頻率的變化，由普通單片微處理器直接獲取這些電脈沖，并提取頻率信息，將頻率信息轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)字量。它包括微處理器和熱敏電阻及將熱敏電阻感應(yīng)的溫度信息變換為微處理器可接受的信息的變換器，其特征是所述的變換器為一個(gè)RC多諧振蕩器，所述的熱敏電阻連接在該RC多諧振蕩器的振蕩電阻位置上，所述RC多諧振蕩器的輸出與微處理器的一個(gè)中斷接口連接；微處理器運(yùn)行的程序中包括一個(gè)對(duì)所述RC多諧振蕩器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)中斷程序段；一個(gè)在定時(shí)時(shí)間中斷的控制下獲取所述脈沖計(jì)數(shù)值并運(yùn)用查表法將所述脈沖計(jì)數(shù)值變換為數(shù)字化溫度數(shù)據(jù)的定時(shí)處理中斷程序段。
一個(gè)較佳的實(shí)施方式是所述RC多諧振蕩器包括兩個(gè)非門(mén)、一只第一電阻、一只熱敏電阻和一只振蕩電容及一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器；兩個(gè)非門(mén)相串聯(lián)，其中第一非門(mén)的輸入端連接第一電阻的一端；第一電阻的另一端連接做為振蕩電阻的熱敏電阻和振蕩電容；熱敏電阻的另一端連接兩個(gè)非門(mén)相串接處；第二非門(mén)的輸出端連接振蕩電容的另一端和驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端；驅(qū)動(dòng)放大器輸出端與微處理器的一個(gè)中斷接口連接。
其中所述的第一電阻的阻值遠(yuǎn)大于熱敏電阻的阻值。
特別是在批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中所述的熱敏電阻的另一端與兩個(gè)非門(mén)相串接處之間還串接有一個(gè)可變電阻。
為降低成本所述的驅(qū)動(dòng)放大器為三極管共發(fā)射極直流反向放大器。
本實(shí)用新型數(shù)字控制熱水器測(cè)溫裝置，只需要給普通單片微處理器配備一個(gè)RC多諧振蕩器(熱敏電阻串接在它的振蕩電阻位置上)，微處理器運(yùn)用一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷處理程序段與一個(gè)定時(shí)時(shí)間中斷處理程序段配合，對(duì)所述RC多諧振蕩器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)得到數(shù)字化頻率數(shù)據(jù)；微處理器再運(yùn)用查表法將所述數(shù)字化頻率數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)，以進(jìn)行相應(yīng)的控制。故需要的硬件少而簡(jiǎn)單，軟件也簡(jiǎn)單，特別是用查表法作數(shù)據(jù)變換，對(duì)熱敏電阻的要求低，既可以使用線性熱敏電阻，也可以使用非線性熱敏電阻，適用性好；軟、硬件簡(jiǎn)單故可靠性好。所述的RC多諧振蕩器，用兩個(gè)非門(mén)、一只第一電阻、一只熱敏電阻和一只振蕩電容及一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器組成，元器件數(shù)量少，制造成本低，可靠性好。第一電阻的阻值遠(yuǎn)大于熱敏電阻的阻值，使RC多諧振蕩器易起振且振蕩頻率穩(wěn)定。熱敏電阻與兩個(gè)非門(mén)相串接處之間還串接有一個(gè)可變電阻，可排除熱敏電阻和振蕩電容參數(shù)離散性和熱穩(wěn)定性的不良影響，有利于提高批量生產(chǎn)產(chǎn)品的合格率和穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)放大器采用三極管共發(fā)射極直流反向放大器，零件少，價(jià)格低。


圖1是本實(shí)用新型數(shù)字控制熱水器測(cè)溫裝置一個(gè)較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是采用本實(shí)用新型的一個(gè)數(shù)字控制熱水器實(shí)施例的脈沖計(jì)數(shù)中斷程序段流程圖。
圖3是圖2實(shí)施例的定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序段流程圖。
圖4是圖2實(shí)施例的定時(shí)處理程序段流程圖。
圖5是本實(shí)用新型數(shù)字控制熱水器測(cè)溫裝置又一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
上述電路構(gòu)成一個(gè)RC多諧振蕩器。其工作過(guò)程是1.第一非門(mén)U2A的輸入端1、2腳起始為低電平；通電瞬間輸出端節(jié)點(diǎn)A為高電平；第二非門(mén)U2B的輸出端節(jié)點(diǎn)C為低電平；
振蕩電容C3的節(jié)點(diǎn)B端為低電平。
2.節(jié)點(diǎn)A通過(guò)熱敏電阻RT向振蕩電容C3的節(jié)點(diǎn)B端充電；當(dāng)?shù)谝环情T(mén)U2A的輸入端1、2腳電平高于邏輯“1”電平時(shí)，輸出端節(jié)點(diǎn)A為低電平；第二非門(mén)U2B的輸出端節(jié)點(diǎn)C為高電平；由于振蕩電容C3兩端的電壓不能突變，節(jié)點(diǎn)B端為高電平。
3.振蕩電容C3通過(guò)熱敏電阻RT向節(jié)點(diǎn)A充電，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A電平高于邏輯“1”電平時(shí)，第二非門(mén)U2B的輸出端節(jié)點(diǎn)C為低電平；由于振蕩電容C3兩端的電壓不能突變，節(jié)點(diǎn)B端為低電平。
4.節(jié)點(diǎn)A通過(guò)熱敏電阻RT向振蕩電容C3的節(jié)點(diǎn)B端充電，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A電平低于邏輯“0”最高電平時(shí)，第二非門(mén)U2B的輸出端節(jié)點(diǎn)C為高電平；由于振蕩電容C3兩端的電壓不能突變，節(jié)點(diǎn)B端為高電平。
5.轉(zhuǎn)到步驟3。
這樣一來(lái)經(jīng)過(guò)三極管Q6反向整形后微處理器MCU的中斷輸入端INT0得到一系列脈沖。由于第一電阻R12的阻值遠(yuǎn)大于熱敏電阻RT的阻值，第一非門(mén)U2A通常工作在放大區(qū)，第二非門(mén)U2B也在放大區(qū)左右擺動(dòng)，故第一電阻R12只起起振和穩(wěn)頻作用，振蕩頻率由熱敏電阻RT在不同溫度的電阻值決定。微處理器MCU以固定的時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)這些脈沖的個(gè)數(shù)，即可得到數(shù)字化的振蕩頻率。每一個(gè)振蕩頻率值對(duì)應(yīng)熱敏電阻RT所處的一個(gè)溫度狀態(tài)，即一個(gè)溫度值?？勺冸娮鑂11的作用是在批量生產(chǎn)中排除熱敏電阻和振蕩電容參數(shù)離散性和熱穩(wěn)定性的不良影響，適當(dāng)調(diào)整可變電阻R11，使各臺(tái)產(chǎn)品的振蕩頻率與溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系一致。
本實(shí)施例中，微處理器MCU使用的普通單片機(jī)沒(méi)有定時(shí)功能，故另設(shè)置一個(gè)定時(shí)器對(duì)微處理器MCU提供定時(shí)脈沖中斷信號(hào)，再用軟件對(duì)定時(shí)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便于調(diào)整測(cè)溫和控制時(shí)間間隔。它的程序中預(yù)先存放一個(gè)振蕩頻率與溫度值的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換表，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)單元BASE和一個(gè)計(jì)數(shù)單元COUNTER。在程序中設(shè)置一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)中斷程序段和一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序段及一個(gè)定時(shí)處理程序段。
脈沖計(jì)數(shù)中斷程序段執(zhí)行的任務(wù)是每收到測(cè)溫裝置發(fā)出的一個(gè)脈沖就將計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值加一。其流程圖請(qǐng)參見(jiàn)圖2。
定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序段執(zhí)行的任務(wù)是每收到一個(gè)定時(shí)脈沖就將定時(shí)單元BASE的數(shù)值減一，當(dāng)定時(shí)單元BASE的數(shù)值為零時(shí)調(diào)用定時(shí)處理程序段。其流程圖請(qǐng)參見(jiàn)圖3。
定時(shí)處理程序段執(zhí)行的任務(wù)是按計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值查表，得到當(dāng)前溫度值，并作相應(yīng)處理；將定時(shí)單元BASE的數(shù)值置為預(yù)定值，將計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值置為零。其流程圖請(qǐng)參見(jiàn)圖4。
例如整個(gè)系統(tǒng)要求每0.5秒檢測(cè)一次水溫，并相應(yīng)作出處理，定時(shí)器的脈沖周期為0.1秒。在主程序的初始化步驟中，給定時(shí)單元BASE賦予適合系統(tǒng)特性的數(shù)值0.5秒的定時(shí)脈沖數(shù)5；給計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值置為零。
在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，用戶可以自行設(shè)定水溫。測(cè)溫裝置連續(xù)發(fā)出脈沖信號(hào)，微處理器的脈沖計(jì)數(shù)中斷程序段響應(yīng)每一個(gè)脈沖信號(hào)，持續(xù)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)將計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值作加一處理。同時(shí)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序段響應(yīng)每一個(gè)定時(shí)脈沖將定時(shí)單元BASE的數(shù)值作減一處理并監(jiān)測(cè)是否到達(dá)定時(shí)時(shí)間；一旦到達(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)，調(diào)用定時(shí)處理程序段，按脈沖計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值查表，得到當(dāng)前溫度值，并對(duì)比用戶設(shè)定的水溫作相應(yīng)的繼續(xù)加熱或停止加熱或報(bào)警處理；并將定時(shí)單元BASE的數(shù)值置為預(yù)定值，將脈沖計(jì)數(shù)之計(jì)數(shù)單元COUNTER的數(shù)值置為零。為下一個(gè)定時(shí)周期作好準(zhǔn)備。
本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例采用具備定時(shí)功能的單片微處理機(jī)，它除不必設(shè)置前述的定時(shí)器、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序段及對(duì)應(yīng)的定時(shí)單元BASE外與前一個(gè)實(shí)施方式相同。它由該單片微處理機(jī)的定時(shí)功能直接產(chǎn)生前述的定時(shí)處理程序段功能的調(diào)用。但具備定時(shí)功能的單片微處理機(jī)比普通單片微處理機(jī)價(jià)格會(huì)高一些。
本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例采用555定時(shí)器與電阻、電容等元件構(gòu)成RC多諧振蕩器，其電路結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖5。555定時(shí)器U3的反饋輸出端7腳連接節(jié)點(diǎn)E。熱敏電阻RT作為控制振蕩頻率的振蕩電阻串接在正電源VCC與節(jié)點(diǎn)E之間；與熱敏電阻RT串聯(lián)一在的可變電阻R21的作用與前述實(shí)施例中可變電阻R11的作用相同。555定時(shí)器U3的兩個(gè)輸入端2、6腳相互連接并連接節(jié)點(diǎn)F，振蕩電容C串接在地線與節(jié)點(diǎn)F之間；節(jié)點(diǎn)E與節(jié)點(diǎn)F之間串接有一個(gè)控制輸出脈沖寬度的電阻R22。555定時(shí)器U3的輸出端3腳連接驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端。驅(qū)動(dòng)放大器為三極管共發(fā)射極直流反向放大器，NPN型三極管Q2的發(fā)射極接地，基極接限流電阻R23，集電極作為輸出端節(jié)點(diǎn)G連接微處理器MCU的中斷輸入端INT0并串接一個(gè)集電極電阻R24到正電源VDD。限流電阻R23的另一端是驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端。此電路是555定時(shí)器的一種典型應(yīng)用，故不詳細(xì)說(shuō)明其工作過(guò)程。此實(shí)施例的其它部分與前面所述的實(shí)施例作同樣的處理，效果也是相同的。555定時(shí)器的價(jià)格高于雙與非門(mén)，所以不是最佳選擇。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，包括微處理器和熱敏電阻及將熱敏電阻感應(yīng)的溫度信息變換為微處理器可接受的信息的變換器，其特征是所述的變換器為一個(gè)RC多諧振蕩器，所述的熱敏電阻連接在該RC多諧振蕩器的振蕩電阻位置上，所述RC多諧振蕩器的輸出與微處理器的一個(gè)中斷接口連接；微處理器運(yùn)行的程序中包括一個(gè)對(duì)所述RC多諧振蕩器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)中斷程序段；一個(gè)在定時(shí)時(shí)間中斷的控制下獲取所述脈沖計(jì)數(shù)值并運(yùn)用查表法將所述脈沖計(jì)數(shù)值變換為數(shù)字化溫度數(shù)據(jù)的定時(shí)處理中斷程序段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，其特征是所述RC多諧振蕩器包括兩個(gè)非門(mén)、一只第一電阻、一只熱敏電阻和一只振蕩電容及一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器；兩個(gè)非門(mén)相串聯(lián)，其中第一非門(mén)的輸入端連接第一電阻的一端；第一電阻的另一端連接做為振蕩電阻的熱敏電阻和振蕩電容；熱敏電阻的另一端連接兩個(gè)非門(mén)相串接處；第二非門(mén)的輸出端連接振蕩電容的另一端和驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端；驅(qū)動(dòng)放大器輸出端與微處理器的一個(gè)中斷接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，其特征是所述的第一電阻的阻值遠(yuǎn)大于熱敏電阻的阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，其特征是所述的熱敏電阻的另一端與兩個(gè)非門(mén)相串接處之間還串接有一個(gè)可變電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的數(shù)字控制熱水器的測(cè)溫裝置，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)放大器為三極管共發(fā)射極直流反向放大器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種將熱敏電阻置于專(zhuān)門(mén)采用的電路內(nèi)測(cè)量溫度的測(cè)溫裝置。它包括微處理器和熱敏電阻及將熱敏電阻感應(yīng)的溫度信息變換為微處理器可接受的信息的變換器，其特征是所述的變換器為一個(gè)RC多諧振蕩器，所述的熱敏電阻連接在該RC多諧振蕩器的振蕩電阻位置上，所述RC多諧振蕩器的輸出與微處理器的一個(gè)中斷接口連接；微處理器運(yùn)行的程序中包括一個(gè)對(duì)所述RC多諧振蕩器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)中斷程序段；一個(gè)在定時(shí)時(shí)間中斷的控制下獲取所述脈沖計(jì)數(shù)值并運(yùn)用查表法將其變換為數(shù)字化溫度數(shù)據(jù)的定時(shí)處理中斷程序段。RC多諧振蕩器包括兩個(gè)非門(mén)、一只第一電阻、一只熱敏電阻和一只振蕩電容及一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器?？山档统杀?。
文檔編號(hào)G01K7/16GK2586961SQ02255309
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者吳小明 申請(qǐng)人:廈門(mén)金明達(dá)科技發(fā)展有限公司