專利名稱：測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
測溫裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種測溫裝置，更具體而言，本實用新型涉及一種利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)在大范圍內(nèi)提高溫度測量分辨率的測溫裝置。
背景技術(shù)：
[0002]溫度測量裝置被廣泛用于各個領(lǐng)域中，例如測量體溫的體溫計，溫度控制器中的測溫裝置等等。在溫度控制器中，例如現(xiàn)有的溫度控制器中，為了保證更好的溫度控制性能，其中的溫度測量裝置必須能在較寬的測溫范圍內(nèi)有較高的測量分辨率。過去，為了實現(xiàn)較高的溫度分辨率，不采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來測量溫度，因為利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測量溫度的裝置成本較高，且無法在較寬的測溫范圍內(nèi)一直保證較高的溫度分辨率。但隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測溫裝置的成本已降低到能負(fù)擔(dān)得起的程度，在某些應(yīng)用中，例如溫度控制器中，由于利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測溫裝置的測溫時間短等原因，利用A/D轉(zhuǎn)換器測量溫度的裝置已經(jīng)變成溫度測量的最佳選擇。[0003]目前，利用A/D轉(zhuǎn)換器的測溫裝置僅為其中的A/D轉(zhuǎn)換器提供一個參考電壓，如美國專利US7，081，816B2中所公開的測溫裝置那樣。但如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的那樣，對于一定的A/D轉(zhuǎn)換器，其參考電壓通常意味著利用該A/D轉(zhuǎn)換器的測溫裝置的可測范圍，為了達到較大的測量范圍，通常要為A/D轉(zhuǎn)換器選擇較大的參考電壓。但A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓越大，測量分辨率越低。而在同一個參考電壓的情況下，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換分辨率一直保持不變。導(dǎo)致隨著被測溫度的升高，測量裝置的測量分辨率會降低，無法滿足某些溫度控制器的要求。因此希望能有一種利用A/D轉(zhuǎn)換器的測溫裝置能夠在較大的測溫范圍內(nèi)，一直保證較高的測溫分辨率。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型的目的在于提供一種測溫裝置，其利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對溫度進行測量， 能夠在較大的可測范圍內(nèi)一直保證較高的測溫分辨率。[0005]本實用新型提供了一種測溫裝置，其包括溫度傳感裝置、至少兩個參考電壓源、 從至少兩個參考電壓源中選擇一個參考電壓源以生成參考電壓輸出的參考電壓選擇裝置、 根據(jù)參考電壓選擇裝置輸出的參考電壓，將溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，和根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號計算所測溫度的溫度計算裝置。[0006]其中，至少兩個參考電壓源中的每一個生成的參考電壓與其他參考電壓源生成的參考電壓不同。[0007]參考電壓選擇裝置根據(jù)溫度傳感裝置輸出的模擬信號選擇其中一個參考電壓源。 具體而言，該參考電壓選擇裝置根據(jù)模擬信號的電壓的大小選擇其中一個參考電壓源。更具體而言，參考電壓選擇裝置根據(jù)模擬信號的電壓的大小與至少兩個參考電壓源生成的參考電壓的大小之間的關(guān)系，選擇其中一個參考電壓源。通常，溫度傳感裝置輸出的模擬信號的電壓越小，參考電壓選擇裝置選擇生成的參考電壓越小的參考電壓源。[0008]可替換地，參考電壓選擇裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號選擇其中一個參考電壓源。具體而言，該參考電壓選擇裝置根據(jù)數(shù)字信號代表的值的大小選擇其中一個參考電壓源。通常，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號代表的值越小，參考電壓選擇裝置選擇生成的參考電壓越小的參考電壓源。[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，至少兩個參考電壓源、參考電壓選擇裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和溫度計算裝置可以為一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置。[0010]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，至少兩個參考電壓源中的至少一個參考電壓源、參考電壓選擇裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和溫度計算裝置可以為一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置，而其余的參考電壓源可以在轉(zhuǎn)換裝置外部。[0011]根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考電壓選擇裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和溫度計算裝置可以為一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置，而至少兩個參考電壓源可以全部都在該轉(zhuǎn)換裝置外部。[0012]在本實用新型提供的測溫裝置中，溫度傳感裝置包括溫度傳感器和與其相連的信號處理輸出裝置，該信號處理輸出裝置的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。更具而言，溫度傳感器可以為熱敏電阻器，信號處理輸出裝置可以為分壓電路。[0013]利用以上技術(shù)特征，本實用新型提供的測溫裝置能夠在較大的測溫范圍內(nèi)一直保證較高的測量分辨率，且本實用新型提供的測溫裝置的測溫時間短，硬件成本低。


[0014]已經(jīng)概括地描述了申請后，現(xiàn)在可參考附圖，這些附圖并不需要依比例描繪，并且其中[0015]圖1是示意性示出依據(jù)本實用新型的測溫裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。[0016]圖2是示意性示出依據(jù)本實用新型的一個具體實施例的測溫裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。[0017]圖3是示意性示出依據(jù)本實用新型的另一具體實施例的測溫裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。[0018]圖4是示意性示出依據(jù)本實用新型的又一個具體實施例的測溫裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施方式
[0019]在此后，將參考附圖描述本實用新型的實施例，應(yīng)該理解，本實用新型并不限于在此描述的特定實施例中，且不同的實施例中的特征可彼此結(jié)合，除非明確作出相反的陳述。[0020]對這些實施例的說明是為了說明的目的給出的，并不構(gòu)成限制。這些附圖僅被視為示意性的表達。在附圖中示出的所說明的功能性框圖或者單元不應(yīng)直接解釋成指示了這些單元需要被實現(xiàn)成物理上分離的單元。而是，所示出的或者所描述的功能框或者單元可被實現(xiàn)為分離的單元，或者，可被合并成集成的單元。功能單元可以硬件、軟件或者它們的組合的形式實現(xiàn)。[0021]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供了一種測溫裝置，其包括溫度傳感裝置1 ；至少兩個參考電壓源51，52，......,5η ；從至少兩個參考電壓源51，52，......,5η中選擇一個參考電壓源以生成參考電壓輸出的參考電壓選擇裝置4、根據(jù)參考電壓選擇裝置4輸出的參考電壓，將溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2 ；和根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2輸出的數(shù)字信號計算所測溫度的溫度計算裝置3。[0022]其中溫度傳感裝置1將被測溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)模擬信號，并將該模擬信號輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸入端，可選地，還將該模擬信號輸出到參考電壓選擇裝置4。更具體地，該溫度傳感裝置1可包括溫度傳感器和與之相連的信號處理輸出裝置。溫度傳感器，可以是市面上有售的各種溫度傳感器，其將被測溫度轉(zhuǎn)換成一定的電路參數(shù)，例如電阻值。信號處理輸出裝置將該電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號。優(yōu)選地，該溫度傳感裝置1為包括熱敏電阻器的分壓電路，如美國專利US7，081，816B2中公開的電路，其中熱敏電阻器將溫度轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電阻值，包括熱敏電阻器的分壓電路將該電阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值。[0023]至少兩個參考電壓源51，52，......，5η中的每一個所生成的參考電壓可以與其他參考電壓源生成的參考電壓不同。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓通常不應(yīng)超過其參考電壓，即模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓與最大輸入電壓相對應(yīng)，因此利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測量裝置的可測范圍受模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓的限制。同時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的分辨率與其參考電壓有關(guān)，參考電壓越大，分辨率就越低，導(dǎo)致測量裝置的測量分辨率越低。因此，如果要達到較高的分辨率，就要選擇較小的參考電壓，但這樣做又會縮小測量裝置的可測范圍。傳統(tǒng)的利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測量裝置僅為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供一個參考電壓，使得無法在較大的測量范圍和較高的測量分辨率之間兼顧。本實用新型為解決該問題，提供了至少兩個大小不同的參考電壓。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號選擇相應(yīng)的參考電壓輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓較大時，使用較大的參考電壓，而在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓較小時，使用較小的參考電壓?？商鎿Q地， 在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號代表的值較大時，使用較大的參考電壓，而在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號代表的值較小時，使用較小的參考電壓。這樣，既能允許有較大的輸入電壓， 從而獲得較大的測量范圍，又能在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓較小時，利用較小的參考電壓，使得測量分辨率較高。從而能在較大的測量范圍內(nèi)，一直實現(xiàn)較高的測量分辨率。[0024]參考電壓選擇裝置4接收來自溫度傳感裝置1的模擬信號，根據(jù)該模擬信號從至少兩個參考電壓源51，52，......,5η中選擇一個參考電壓源，以生成參考電壓輸出，即將所選的參考電壓源產(chǎn)生的參考電壓輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的參考電壓。如圖1所示，參考電壓選擇裝置的輸入端可以與所述至少兩個參考電壓源相連，以便接收來自所述至少兩個參考電壓源生成的參考電壓。參考電壓選擇裝置的選擇依據(jù)端可以與溫度傳感裝置的輸出端相連，接收來自溫度傳感裝置的模擬信號。參考電壓選擇裝置的輸出端可以與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端相連，以便將所選的參考電壓源產(chǎn)生的參考電壓輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2。[0025]具體而言，該參考電壓選擇裝置4可以根據(jù)模擬信號的電壓的大小選擇參考電壓源。優(yōu)選地，該參考電壓選擇裝置4根據(jù)模擬信號的電壓的大小與至少兩個參考電壓源產(chǎn)生的參考電壓的大小之間的關(guān)系來選擇參考電壓。例如，在模擬信號的電壓越大的條件下， 選擇越大的參考電壓；在模擬信號的電壓越小的條件下，選擇越小的參考電壓?？商鎿Q地， 參考電壓選擇裝置4接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，根據(jù)該數(shù)字信號選擇其中一個參考電壓源。這種情況下，如圖1中的虛線箭頭所示，參考電壓選擇裝置的選擇依據(jù)端可以與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號。[0026]在這種情況下，該參考電壓選擇裝置4可以根據(jù)數(shù)字信號代表的值的大小選擇參考電壓源。例如，在數(shù)字信號代表的值越大的條件下，選擇越大的參考電壓；在數(shù)字信號代表的值越小的條件下，選擇越小的參考電壓。[0027]以下通過舉例的方式來說明參考電壓選擇裝置4根據(jù)來自溫度傳感裝置1的模擬信號為模數(shù)轉(zhuǎn)換器2選擇參考電壓的過程。在該示例中，至少兩個參考電壓源51，52，......，5η分別產(chǎn)生第一參考電壓和第二參考電壓，第一參考電壓大于第二參考電壓。在模擬信號的電壓大于第二參考電壓的一定比例，例如50%的條件下，參考電壓選擇裝置 4選擇第一參考電壓。而在模擬信號的電壓小于第一參考電壓的上述比例，例如50%的條件下，參考電壓選擇裝置4選擇第二參考電壓。另外，在參考電壓選擇裝置4選擇了第二參考電壓的情況下，如果模擬信號的電壓小于第二參考電壓的一定比例，例如90%，則繼續(xù)選擇第二參考電壓。而如果模擬信號的電壓大于第二參考電壓的比例，例如90%時，則選擇第一參考電壓。上述比例僅僅用來舉例，不會限制本實用新型的范圍。[0028]參考電壓選擇裝置4可以利用軟件來實現(xiàn)，也可以利用諸如比較器等硬件來實現(xiàn)。優(yōu)選地，參考電壓選擇裝置4利用微控制器中運行的軟件模塊來實現(xiàn)。[0029]模數(shù)轉(zhuǎn)換器2基于參考電壓選擇裝置4所選的參考電壓將模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2可以是任意類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，諸如連續(xù)近似模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Δ編碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器或Σ -Δ轉(zhuǎn)換器等。[0030]溫度計算裝置3連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸出端，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2輸出的數(shù)字信號計算出溫度。該溫度計算裝置3可以通過軟件的形式來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件的形式來實現(xiàn)?？蛇x地，該溫度計算裝置3可以利用微控制器中的映射表來將模數(shù)轉(zhuǎn)換器2輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成所測溫度的數(shù)值，還可以利用公式來計算所測溫度值，等等。該溫度計算裝置3并不限于以上列出的實現(xiàn)方式。[0031]如圖2所示，在本實用新型的一個實施例中，至少兩個參考電壓源51，52，......，5η與參考電壓選擇裝置4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和溫度計算裝置3 —體地形成一個轉(zhuǎn)換裝置。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換裝置利用諸如微控制器的集成電路來實現(xiàn)。在該實施例中，參考電壓源是轉(zhuǎn)換裝置，例如微控制器中的固有的參考電壓源。這種情況下，各個參考電壓源生成的參考電壓的大小是不可設(shè)置的，但可以通過參考電壓選擇裝置4來選擇。[0032]如圖3所示，在本實用新型的又一個實施例中，參考電壓選擇裝置4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和溫度計算裝置3 —體地形成一個轉(zhuǎn)換裝置，而至少兩個參考電壓源51，52，......，5η全部都在該轉(zhuǎn)換裝置外部。與圖2所示的實施例相似，該轉(zhuǎn)換裝置利用諸如微控制器的集成電路來實現(xiàn)。[0033]如圖4所示，在本實用新型的另一個實施例中，至少兩個參考電壓源中的至少一個參考電壓源511，......，51η與參考電壓選擇裝置4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和溫度計算裝置3 —體地形成一個轉(zhuǎn)換裝置。而剩余的參考電壓源521，......，52η在該轉(zhuǎn)換裝置外部。與圖2所示的實施例相似，該轉(zhuǎn)換裝置利用諸如微控制器的集成電路來實現(xiàn)。[0034]綜上，本實用新型提供的測溫裝置因為利用了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，測量溫度的速度快。通過提供至少兩個參考電壓，并根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓或模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號代表的值來選擇相應(yīng)的參考電壓，提高了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率，相應(yīng)地提高了測溫裝置的測量分辨率。利用本實用新型公開的內(nèi)容實現(xiàn)的測溫裝置能夠在較寬的測溫范圍內(nèi)實現(xiàn)很高的溫度分辨率。[0035] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到在此闡述的本申請的許多的變形和其它方面，對于這些， 本申請在前面的說明書和附圖中存在啟示。因此，應(yīng)該理解，本申請并不被限制在所揭示的具體的方面中，而變形和其他方面也意圖被包括在隨附的權(quán)利要求書的范圍中。雖然在此采用了具體的術(shù)語，但是它們僅被用作一般性和描述性的意義，而并不是為了限制的目的。
權(quán)利要求1.一種測溫裝置，其特征在于，包括溫度傳感裝置；至少兩個參考電壓源；從所述至少兩個參考電壓源中選擇一個參考電壓源以生成參考電壓輸出的參考電壓選擇裝置；根據(jù)所述參考電壓選擇裝置輸出的參考電壓，將所述溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；和根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號計算所測溫度的溫度計算裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述至少兩個參考電壓源中的每一個生成的參考電壓與其他參考電壓源生成的參考電壓不同。
3.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置根據(jù)所述溫度傳感裝置輸出的模擬信號選擇其中一個參考電壓源。
4.如權(quán)利要求3所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置根據(jù)所述模擬信號的電壓的大小選擇其中一個參考電壓源。
5.如權(quán)利要求4所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置根據(jù)所述模擬信號的電壓的大小與所述至少兩個參考電壓源生成的參考電壓的大小之間的關(guān)系，選擇其中一個參考電壓源。
6.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號選擇其中一個參考電壓源。
7.如權(quán)利要求6所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置根據(jù)所述數(shù)字信號代表的數(shù)值的大小選擇其中一個參考電壓源。
8.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述至少兩個參考電壓源、所述參考電壓選擇裝置、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述溫度計算裝置是一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述至少兩個參考電壓源中的至少一個參考電壓源、所述參考電壓選擇裝置、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述溫度計算裝置是一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述參考電壓選擇裝置、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述溫度計算裝置是一體形成的一個轉(zhuǎn)換裝置。
專利摘要提供了一種測溫裝置，其包括溫度傳感裝置(1)，至少兩個參考電壓源(51，52，......5n)，從至少兩個參考電壓源中選擇一個參考電壓源以生成參考電壓輸出的參考電壓選擇裝置(4)、根據(jù)參考電壓選擇裝置輸出的參考電壓將溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)；和根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號計算所測溫度的溫度計算裝置(3)。這種利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測溫裝置測量溫度的時間短，能夠在較大的測量范圍內(nèi)，一直保持很高的測量分辨率。
文檔編號G01K7/00GK202329848SQ20112046945
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者吳威, 曹亮 申請人:艾默生電氣公司