專利名稱：一種溫度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及溫度值微小變化的監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域，特別涉及一種高分辨率的溫 度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
溫度是基本的物理量之一，很多場(chǎng)合都需要對(duì)溫度進(jìn)行精細(xì)觀測(cè)，對(duì)溫度值微小 變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，這就用到了高分辨率的溫度測(cè)量裝置。目前，市場(chǎng)上的高分辨率溫度 測(cè)量裝置主要是石英晶體溫度傳感器，其分辨率可達(dá)到萬分之一度。石英晶體溫度傳感器主要利用晶體振蕩頻率隨溫度變化而變化的特性，測(cè)量溫度 值。典型的石英晶體溫度傳感器由振蕩器、整形器、D觸發(fā)器、單片機(jī)等部分組成；石英晶 體隨溫度的變化晶振發(fā)生變化，與放大電路組成振蕩器，其輸出的頻率信號(hào)經(jīng)整形后送到D 觸發(fā)器，取單片機(jī)的時(shí)鐘晶振信號(hào)為參考頻率并作為D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，D觸發(fā)器獲 取了溫度傳感晶振與單片機(jī)晶振的頻率之差，并經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題現(xiàn)有技術(shù)利用了晶體振蕩頻率隨溫度變化而變化的特性來測(cè)量溫度，由于晶體的 離散性，決定了該方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品的精度需要使用專門的設(shè)備計(jì)量，并且使用中需要測(cè) 量晶體振蕩的頻率，這就決定了測(cè)量溫度時(shí)間較長(zhǎng)，目前采樣率為1次/分鐘，同時(shí)，該方法 得到的最高溫度分辨率為萬分之一度，有待提高。

實(shí)用新型內(nèi)容為了保證溫度測(cè)量的精度且避免使用專門的設(shè)備計(jì)量其精度，縮短測(cè)量溫度的時(shí) 間，提高溫度分辨率，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種溫度測(cè)量裝置。所述技術(shù)方案如下—種溫度測(cè)量裝置，包括橋式電路、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和單片機(jī)；橋式電路包括第一電阻溫度傳感器、第二電阻溫度傳感器、第一電阻和第二電 阻；第一電阻溫度傳感器與第一電阻串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，第二電阻溫度傳感器與 第二電阻串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路，第一串聯(lián)電路與第二串聯(lián)電路并聯(lián)；橋式電路的輸出與放大器的輸入相連，放大器的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入相 連，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出與單片機(jī)的輸入相連。第一電阻溫度傳感器和第二電阻溫度傳感器均是鉬電阻溫度傳感器或均是熱敏 電阻溫度傳感器；第一電阻和第二電阻的溫度系數(shù)不大于指定值。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元集成在一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上。放大器的放大倍數(shù)為放大倍數(shù)取值范圍內(nèi)的最大值。單片機(jī)通過電阻溫度傳感器的溫度與電阻特性公式，計(jì)算溫度值并顯示。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是通過使用兩個(gè)電阻溫度傳感器 和兩個(gè)溫度系數(shù)小于指定值的電阻組成橋式電路，將溫度值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，提高了溫度測(cè)量的分辨率并且保證溫度測(cè)量的精度，同時(shí)，由于沒有使用石英晶體溫度傳感器，不需要測(cè) 量晶體振蕩的頻率，測(cè)量溫度的時(shí)間縮短，采樣率達(dá)到了 1次/秒；另外，由于使用了高分辨 率的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，溫度測(cè)量的分辨率將進(jìn)一步提高，可達(dá)到十萬分之一。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中使用的附圖 作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面所列附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的溫度測(cè)量裝置各部分連接關(guān)系圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的溫度測(cè)量裝置各部分管腳連接關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新 型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例1參見圖1，本實(shí)施例提供了一種高分辨率溫度測(cè)量裝置，包括橋式電路101、放大 器102、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元103和單片機(jī)104 ；包括橋式電路101包括第一電阻溫度傳感器 1011、第一電阻1012、第二電阻溫度傳感器1013和第二電阻1014，第一電阻溫度傳感器 1011與第一電阻1012串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，第二電阻溫度傳感器1013與第二電阻1014 串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路，第一串聯(lián)電路與第二串聯(lián)電路并聯(lián)后一端連接放大器102的一個(gè) 輸入端，另一端連接放大器102的另一個(gè)輸入端；放大器102的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元103 的輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元103的輸出端與單片機(jī)104的輸入端相連。橋式電路101的第一電阻溫度傳感器1011與第一電阻1012之間加恒壓直流電 源，第二電阻溫度傳感器1013與第二電阻1014之間接地，橋式電路101用于將溫度轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)；第一電阻溫度傳感器1011和第二電阻溫度傳感器1013可以均是鉬電阻溫度傳感 器，也可以均是熱敏電阻溫度傳感器，本實(shí)施例中第一電阻溫度傳感器1011和第二電阻溫 度傳感器1013均采用鉬電阻溫度傳感器，本實(shí)施例不對(duì)具體的電阻溫度傳感器做限定；鉬 電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，由于使用了兩個(gè)鉬電阻溫度傳感器，將電橋的靈敏度提 高一倍，進(jìn)而可以提高溫度測(cè)量裝置的分辨率；電阻1012和電阻1014采用溫度系不大于指 定值的精密電阻，例如，采用溫度系不大于IOppm的精密電阻，以便測(cè)量得到的溫度值精度 可以控制，指定值可以為其他值，原則上，溫度系數(shù)越小，溫度值的精度越高，本實(shí)施例不對(duì) 具體的指定值做限定。為了保證溫度測(cè)量的高分辨率，放大器102的放大倍數(shù)為放大倍數(shù)取值范圍內(nèi)的 最大值，放大器102和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元103集成在一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上，本實(shí)施例中，此模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片由ADI公司的用于稱重的AD轉(zhuǎn)換芯片AD7190實(shí)現(xiàn)，參見圖2，本實(shí)施例不對(duì)具體 AD轉(zhuǎn)換芯片做限制，AD7190的高分辨率保證了溫度測(cè)量的高分辨率。第一串聯(lián)電路與第二 串聯(lián)電路并聯(lián)后一端連接到AD7190的Aim端，第一串聯(lián)電路與第二串聯(lián)電路并聯(lián)后另一 端連接到AD7190的AIN2端，第二電阻溫度傳感器1013與第二電阻1014之間通過AD7190 接地。AD7190具有可編程放大器，放大倍數(shù)可以設(shè)置為1-128倍，本實(shí)施例中，將放大倍數(shù)設(shè)置為128倍，此時(shí)，溫度測(cè)量裝置的分辨率最高。電信號(hào)經(jīng)過AD7190內(nèi)部的放大器102 放大128倍后，傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元103，完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。是計(jì)算及顯示單元，本實(shí)施例中，單片機(jī)104由AT89C2051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施 例不對(duì)具體的單片機(jī)型號(hào)做限定，AT89C2051單片機(jī)通過五條接口線(DIN、D0UT.5KVC、 SCLK.C5 J讀出AD7190的轉(zhuǎn)換結(jié)果，通過低通數(shù)字濾波，再通過鉬電阻溫度傳感器的溫度
/電阻特性，通過解方程計(jì)算得到觀測(cè)溫度值。其中Rt = R。(l+A*t+B*t2)其中A = 3. 9083X10_3°C，B = -5. 775X 10_7°C，t 為溫度值，Rt 是在 t°C時(shí)的鉬電 阻溫度傳感器的電阻值，R0是在0°C時(shí)的鉬電阻溫度傳感器電阻值，為1000歐姆。最后得到的溫度值由AT89C2051單片機(jī)TXD管腳通過串口輸出。本實(shí)施例提供的溫度測(cè)量裝置，由于使用兩個(gè)鉬電阻溫度傳感器和兩個(gè)溫度系數(shù) 小于指定值的電阻組成橋式電路，將溫度值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在提高了溫度測(cè)量的分辨率的 同時(shí)，保證了溫度測(cè)量的精度；另外，由于沒有使用石英晶體溫度傳感器，不需要測(cè)量晶體 振蕩的頻率，測(cè)量溫度的時(shí)間縮短，采樣率達(dá)到了 1次/秒；而且，由于使用了高分辨率的模 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，溫度測(cè)量的分辨率將進(jìn)一步提高，可達(dá)到十萬分之一。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種溫度測(cè)量裝置，其特征在于，所述溫度測(cè)量裝置包括橋式電路、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和單片機(jī)；所述橋式電路包括第一電阻溫度傳感器、第二電阻溫度傳感器、第一電阻和第二電阻；所述第一電阻溫度傳感器與所述第一電阻串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述第二電阻溫度傳感器與所述第二電阻串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路，所述第一串聯(lián)電路與所述第二串聯(lián)電路并聯(lián)；所述橋式電路的輸出與所述放大器的輸入相連；所述放大器的輸出與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入相連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出與所述單片機(jī)的輸入相連。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一電阻溫度傳感器和第二電阻溫度 傳感器均是鉬電阻溫度傳感器或均是熱敏電阻溫度傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一電阻和第二電阻溫度系數(shù)不大于 指定值。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元集成在一 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大器的放大倍數(shù)為放大倍數(shù)取值范 圍內(nèi)的最大值。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫度測(cè)量裝置，屬于溫度值微小變化的監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域。本實(shí)用新型公開的一種溫度測(cè)量裝置，包括橋式電路、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和單片機(jī)；橋式電路包括第一電阻溫度傳感器、第二電阻溫度傳感器、第一電阻和第二電阻；第一電阻溫度傳感器與第一電阻串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，第二電阻溫度傳感器與第二電阻串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路，第一串聯(lián)電路與第二串聯(lián)電路并聯(lián)；橋式電路的輸出與放大器的輸入相連，放大器的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出與單片機(jī)的輸入相連。所述裝置提高溫度測(cè)量的分辨率并且保證其精度，同時(shí)，測(cè)量溫度的時(shí)間縮短，采樣率達(dá)到了1次/秒；另外，溫度的分辨率可達(dá)十萬分之一。
文檔編號(hào)G01K7/24GK201672987SQ20102017969
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者李海亮 申請(qǐng)人:李海亮