專利名稱：一種溫度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及溫度測量技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種溫度測量裝置。
背景技術(shù)：
長期以來，在自動化控制、儀器儀表、精細(xì)化工、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，需要對溫度進(jìn)行精確測量。采用鉬電阻傳感器測量溫度是一種有效的高精度溫度測量方法。常規(guī)的溫度測量方法，在溫度測量精度要求較高時，為了克服引線電阻、自熱效應(yīng)帶來的影響，通常將電路設(shè)計的很復(fù)雜，而且為了克服溫度漂移帶來的影響，需要使用低溫漂的電壓基準(zhǔn)或者用恒溫槽，以及高精度的外圍電路元件，使得測量裝置成本很高，體積較大。在使用的時候，對裝置的使用環(huán)境要求很高?！ぐl(fā)明內(nèi)容為了彌補(bǔ)上述溫度測量儀器的成本高、電路復(fù)雜、實(shí)用環(huán)境要求高的缺陷，本實(shí)用新型提供一種溫度測量裝置。其技術(shù)方案為，一種溫度測量裝置，包括溫度傳感器、與溫度傳感器連接的變換電路、與變換電路連接的放大電路、與放大電路連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接的處理電路，所述裝置還包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路通過分壓電路分別與變換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。本技術(shù)方案采用了新的設(shè)計思路，通過采用處理電路和基準(zhǔn)電壓相配合的方式達(dá)到消除引線電阻、元件誤差和溫漂的目的。且本新型通過使用二線制連接方式，減小溫度測量裝置的連接復(fù)雜度；通過使用普通溫漂和精度的元器件，降低成本，縮小體積。所述分壓電路有三個，其中分壓電路A與分壓電路B連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路C連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路之間。本技術(shù)方案中，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個固定的基準(zhǔn)電壓Vref，該基準(zhǔn)電壓通過分壓電路A和分壓電路B產(chǎn)生了不同的兩個電壓Vl和V2，這兩個電壓送入變換電路，變換電路將電阻的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓變化并輸出到放大電路，放大電路的輸出連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，而模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸入的基準(zhǔn)電壓則來自分壓電路C。所述分壓電路有兩個，其中分壓電路D連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路E —端連接有基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，另一端分別連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和變換電路。本技術(shù)方案中，通過適當(dāng)分配分壓電路D和分壓電路E的電壓輸出，可以省略掉一個分壓電路來完成三個分壓電路的工作。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓來自于分壓電路E，達(dá)到簡化電路的目的。所述裝置還包括環(huán)境溫度測量電路，環(huán)境溫度測量電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。如果溫度傳感器所檢測的溫度不是本裝置的環(huán)境溫度，或者另外需要對裝置的環(huán)境溫度進(jìn)行檢測時，可以為裝置加裝環(huán)境溫度測量電路，來確定使用環(huán)境的溫度。所述溫度傳感器為鉬電阻溫度傳感器。鉬電阻溫度傳感器測量范圍大，測量精確，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，使用時間長。所述處理電路為單片機(jī)處理電路。采用了單片機(jī)處理電路(MCU)進(jìn)行處理，能夠?qū)y量結(jié)果通過諸如I2C、SPI、RS232/485、CAN總線等不同的方式發(fā)送出去。本實(shí)用新型的有益效果為，(I)采用了標(biāo)定的方式，消除了引線電阻、鉬電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻誤差、信號調(diào)理電路元件誤差的影響，允許使用普通的元器件而達(dá)到高精度測量的要求，降低了裝置成本；(2)本實(shí)用新型采用了測量環(huán)境溫度的方法，能夠消除由于環(huán)境溫度引起的基準(zhǔn)電壓漂移、電阻器的電阻值漂移帶來的測量誤差，降低了裝置成本，減小了裝置體積；(3)本實(shí)用新型采用了特有的鉬電阻傳感器電阻到電壓變換電路，通過施加不同的基準(zhǔn)電壓和電阻器，可以得到不同斜率的一次函數(shù)表達(dá)式，方便后級進(jìn)行處理。(4)本實(shí)用新型采用了單片機(jī)處理電路(MCU)進(jìn)行處理，能夠?qū)y量結(jié)果通過諸如I2C、SPI、RS232/485、CAN總線等不同的方式發(fā)送出去。
圖I為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型的具有兩個分壓電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3是本實(shí)用新型連接環(huán)境溫度測量電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。參照圖I，一種溫度測量裝置，包括溫度傳感器、與溫度傳感器連接的變換電路、與變換電路連接的放大電路、與放大電路連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接的處理電路，所述裝置還包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路通過分壓電路分別與變換電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。所述分壓電路有三個，其中分壓電路A與分壓電路B連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路C連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路之間。參照圖2，本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。所述分壓電路有兩個，其中分壓電路D連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路E —端連接有基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，另一端分別連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和變換電路。結(jié)合圖3，所述裝置還包括環(huán)境溫度測量電路，環(huán)境溫度測量電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。本使用新型的溫度傳感器優(yōu)先選用鉬電阻溫度傳感器，處理電路為單片機(jī)處理電路。本實(shí)用新型工作的過程中，鉬電阻傳感器的電阻到變換電路，通過在運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過電阻器Rl施加電壓VI，正輸入端施加電壓V2，并將鉬電阻RT連接到運(yùn)算放大器的輸出端和負(fù)輸入端。計算得到運(yùn)算放大器的輸出端電壓Vout，計算公式為，
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M[0022]由于VI、V2是已知的兩個不相等的固定電壓值，Rl是已知的固定電阻器，因此Vout是關(guān)于鉬電阻的阻值RT的一次函數(shù)，從而將鉬電阻的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化。由于上述鉬電阻傳感器的電阻到變換電路輸出的電壓值較小，且隨著電阻值RT的增大而減小，因此為了后級處理方便，采用運(yùn)算放大器組成一個反相放大器，該方向放大器的放大倍數(shù)可根據(jù)測量的溫度范圍和基準(zhǔn)電壓的不同而設(shè)置為不同的放大倍數(shù)。環(huán)境溫度測量電路采用了 PN結(jié)作為溫度傳感器，并給該P(yáng)N結(jié)一個微弱的恒定電流做正向偏置，由于PN結(jié)的電壓隨著溫度不同而變換，可以測量出此時的環(huán)境溫度。處理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，處理電路由一顆微處理芯片和外圍電路及軟件構(gòu)成，根據(jù)對溫度測量的精度要求的不同，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以有各種不同精度，也可以使用由微處理器芯片內(nèi)置的采樣/模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。處理電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的具體作用有標(biāo)準(zhǔn)溫度下元件誤差標(biāo)定，消除鉬電阻傳感器的引線電阻、鉬電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻誤差、以及其他元件的誤差對該裝置的影響；不同溫度下溫漂標(biāo)定，通過將裝置放置在不同環(huán)境溫度里，通過軟件程序運(yùn)算，消除元件溫漂誤差對該裝置的影響；根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，將溫度測量結(jié)果通過不同的總線方式發(fā)送出去，或者直接使用溫度測量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的動作。而本新型中的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路則通過對一個固定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行不同的電阻分壓，得到該裝置需要的不同的基準(zhǔn)電壓值，并使各個電壓值具有近似一致的溫度特性和誤差特性。以上所述，為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種溫度測量裝置，包括溫度傳感器、與溫度傳感器連接的變換電路、與變換電路連接的放大電路、與放大電路連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接的處理電路，其特征在于，所述裝置還包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路通過分壓電路分別與變換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度測量裝置，其特征在于，所述分壓電路有三個，其中分壓電路A與分壓電路B連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路C連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度測量裝置，其特征在于，所述分壓電路有兩個，其中分壓電路D連接在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與變換電路之間，分壓電路E —端連接有基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，另一端分別連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和變換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的的溫度測量裝置，其特征在于，所述裝置還包括環(huán)境溫度測量電路，環(huán)境溫度測量電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的的溫度測量裝置，其特征在于，所述溫度傳感器為鉬電阻溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的的溫度測量裝置，其特征在于，所述處理電路為單片機(jī)處理電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫度測量裝置，包括溫度傳感器、與溫度傳感器連接的變換電路、與變換電路連接的放大電路、與放大電路連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接的處理電路，其特征在于，所述裝置包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路通過分壓電路分別與變換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。本技術(shù)方案采用了新的設(shè)計思路，通過采用處理電路和基準(zhǔn)電壓相配合的方式達(dá)到消除引線電阻、元件誤差和溫漂的目的。且本新型通過使用二線制連接方式，減小溫度測量裝置的連接復(fù)雜度；通過使用普通溫漂和精度的元器件，降低成本，縮小體積。
文檔編號G01K7/18GK202693151SQ20122028276
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者崔鳳江 申請人:崔鳳江