CN103175633A

CN103175633A - 具有自调节功能的电子温度测量电路

Info

Publication number: CN103175633A
Application number: CN2011104341849A
Authority: CN
Inventors: 徐玉婷; 徐栋; 张天舜; 罗先才; 王磊
Original assignee: Wuxi China Resources Semico Co Ltd
Current assignee: CRM ICBG Wuxi Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN103175633B

Abstract

本发明涉及一种具有自调节功能的电子温度测量电路，包括热敏电阻、参考电阻、振荡电路模块、测温计数模块、存储模块、测量信息输出模块、自调节模块和测试切换开关，热敏电阻和参考电阻均通过振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和测量信息输出模块连接，振荡电路模块通过测试切换开关分别与自调节模块和测温计数模块连接，自调节模块的输出信号送至存储模块。采用该种结构的具有自调节功能的电子温度测量电路，可根据热敏电阻的中心阻值，自调节内部预设的热敏电阻温度曲线，并能够将修正系数保存下来，从而更好的拟合不同中心阻值的热敏电阻的温度曲线，在减小测试成本的同时，减小了测量误差，而且结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

Description

具有自调节功能的电子温度测量电路

技术领域

本发明涉及温度测量领域，特别涉及电子温度测量技术领域，具体是指一种具有自调节功能的电子温度测量电路。

背景技术

现有技术中，电子体温计一般是将中心阻值为一特定电阻(例如特定温度37℃，中心阻值为30K)的热敏电阻的温度和阻值关系存入内部存储器中。但是热敏电阻的中心阻值通常允许1％(29.7K到30.3K)的误差，而且由于热敏电阻本身的非线性特性，不同中心阻值的热敏电阻，其温度曲线是不相同的，而芯片内部预设的温度曲线是唯一的，从而导致测量的误差。

请参阅图1所示，其是传统的电子体温测量电路的模块示意图，RS为热敏电阻，RF为参考电阻。根据RC振荡理论，测温计数模块对参考电阻和热敏电阻的振荡波形分别计数。假设在相同测量时间内，对参考电阻RF计数到某一固定值N₃₇，对热敏电阻RS计数到N1，则满足公式N₃₇×T_RF＝N1×T_RS。根据计数结果

由于该算法可基本消除振荡器常数k_osc的影响，因此振荡周期正比于电阻值，根据N1的值，在ROM查找表中查找对应的温度，通过输出模块输出。由于ROM查找表中存储的通常是特定温度37℃，中心阻值为30K的热敏电阻的温度曲线，而外接的参考电阻通常是30K。因此37℃时，N1＝N₃₇。但是由于热敏电阻的中心阻值误差通常为1％(29.7K到30.3K)，不同中心阻值的热敏电阻其温度曲线是不相同的，从而导致了测量的误差。

因此在生产测试时大致存在两种改进办法：

一是在测试时，完全根据实际的热敏电阻的曲线，重写电路内部的温度曲线；

二是在电路内建电阻和电容补偿网络以及开关控制逻辑或内建参数表，利用外部的校正系统选取合适的补偿组合，利用增大电压，电流熔断等方式保留所选取的参数组。

完全重写温度曲线在生产中需要耗费大量的调试时间，而利用外部的校正系统进行参数补偿则需要外部软硬件的支持，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够根据热敏电阻的中心阻值自调节预设的热敏电阻曲线、更好的实现拟合不同中心阻值的热敏电阻的温度曲线、显著降低测试成本、明显减小测量误差、结构简单实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的具有自调节功能的电子温度测量电路。

为了实现上述的目的，本发明的具有自调节功能的电子温度测量电路具有如下构成：

该具有自调节功能的电子温度测量电路，包括热敏电阻、参考电阻、振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和测量信息输出模块，所述的热敏电阻和参考电阻均通过所述的振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和所述的测量信息输出模块相连接，其主要特点是，所述的电路结构中还包括自调节模块和测试切换开关，所述的振荡电路模块通过所述的测试切换开关分别与所述的自调节模块和测温计数模块相连接，且所述的自调节模块的输出信号送至所述的存储模块，该自调节模块根据所述的热敏电阻的中心阻值和参考电阻的振荡频率，对所述的存储模块中预设的温度曲线进行修正，并将修正系数保存下来。

该具有自调节功能的电子温度测量电路中的自调节模块包括：

计数单元，与所述的测试切换开关相连接，用于在相同时间内对所述的热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡波形进行计数；

比较器，与所述的计数单元相连接，用于比较计数结果，得到修正系数α；

修正系数存储单元，与所述的比较器相连接，用于存储修正系数α。

该具有自调节功能的电子温度测量电路中的热敏电阻的中心阻值误差为±1％时，所述的修正系数α的范围为0.99～1.01。

该具有自调节功能的电子温度测量电路中的测试切换开关控制电路的工作状态，当该测试切换开关设置为测试模式时，所述的热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率送至所述的自调节模块，产生修正系数α；当该测试切换开关设置为正常使用模式时，所述的热敏电阻和参考电阻的振荡频率送至所述的测温计数模块，根据计数结果，并结合所述的修正系数α，在所述的存储模块中查找出正确的对应温度。

该具有自调节功能的电子温度测量电路中的振荡电路模块为RC振荡器。

该具有自调节功能的电子温度测量电路中的存储模块为ROM存储器。

采用了该发明的具有自调节功能的电子温度测量电路，由于其不需要依赖外部的软硬件，可根据热敏电阻的中心阻值，自调节内部预设的热敏电阻温度曲线，并能够将修正系数保存下来，从而更好的拟合不同中心阻值的热敏电阻的温度曲线，在减小测试成本的同时，减小了测量误差，而且结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

附图说明

图1为现有技术中的温度测量电路功能模块示意图。

图2为本发明的具有自调节功能的电子温度测量电路功能模块示意图。

图3为本发明的具有自调节功能的电子温度测量电路中的自调节模块的内部功能单元示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2和图3所示，该具有自调节功能的电子温度测量电路，包括热敏电阻、参考电阻、振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和测量信息输出模块，所述的热敏电阻和参考电阻均通过所述的振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和所述的测量信息输出模块相连接，其中，所述的电路结构中还包括自调节模块和测试切换开关，所述的振荡电路模块通过所述的测试切换开关分别与所述的自调节模块和测温计数模块相连接，且所述的自调节模块的输出信号送至所述的存储模块，该自调节模块根据所述的热敏电阻的中心阻值和参考电阻的振荡频率，对所述的存储模块中预设的温度曲线进行修正，并将修正系数保存下来。

其中，所述的自调节模块包括：

(1)计数单元，与所述的测试切换开关相连接，用于在相同时间内对所述的热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡波形进行计数；

(2)比较器，与所述的计数单元相连接，用于比较计数结果，得到修正系数α；

(3)修正系数存储单元，与所述的比较器相连接，用于存储修正系数α。

同时，所述的热敏电阻的中心阻值误差为±1％时，所述的修正系数α的范围为0.99～1.01；所述的测试切换开关控制电路的工作状态，当该测试切换开关设置为测试模式时，所述的热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率送至所述的自调节模块，产生修正系数α；当该测试切换开关设置为正常使用模式时，所述的热敏电阻和参考电阻的振荡频率送至所述的测温计数模块，根据计数结果，并结合所述的修正系数α，在所述的存储模块中查找出正确的对应温度。

在实际使用当中，本发明的温度计测量电路所涉及的自调节是用于工厂的生产领域，是为了解决热敏电阻一致性不好的问题。而且在测试过程中对芯片内部预设的温度曲线进行修正，即保存下来，不会再修改。

其中涉及的热敏电阻，参考电阻是通过RC振荡电路，直接变为时钟信号，用于计数器计数，同时，本发明是通过对计数器计数结果的比较，得到具体的修正参数，对ROM中预存的标准温度曲线进行修改，并保存。

一般热敏电阻的电阻-温度特性可以近似的用以下公式表示：

R = R_{0} \times e^{{B \times [\frac{1}{T} - \frac{1}{T_{0}}]}};

其中：T(K)＝t(℃)+273.15

R0——温度为T0时的电阻

R——温度为T时的电阻

实际上，热敏电阻常数B并不是固定的，因此在较大的温度范围内使用公式计算电阻值，会存在较大的误差。比如人体体温计一般选取32℃～44℃作为测量区间，该区间热敏电阻的性能接近线性。

RC振荡器的振荡频率为：

f = \frac{1}{k_{osc} \times R \times C};

其中振荡器常数为：

k_{osc} = \ln [(\frac{V_{H}}{V_{L}}) \times \frac{(V_{DD} - V_{L})}{(V_{DD} - V_{H})}];

上式中，V_H、V_L为施密特触发器跃迁高电平和低电平，V_DD为电源电压。

请参阅图2所示是本发明所述的可自调节的电子体温测量电路。该电路包含了一个自调节模块和测试切换开关TEST。当TEST＝1，电路进入测试模式，热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率进入自调节模块，经过处理，得到修正系数，并保存下来。当TEST＝0，电路进入正常使用模式，热敏电阻和参考电阻的振荡频率则进入测温计数模块，根据计数结果，并结合修正系数，在ROM中查找出正确的对应温度。

图3是本发明所述的电子体温测量电路包含的自调节模块的一个具体实施例，可包括计数模块、比较器和修正系数存储单元。当热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率进入自调节模块，计数器分别在相同时间内对振荡信号进行计数，在同一时间内，热敏电阻中心值的振荡信号的计数值为N2。在比较单元中将N2与标准的N₃₇进行比较，控制单元根据比较结果，将修正系数α存储在修正系数存储单元中，对电路中的温度曲线进行修正。

在本发明所述的电子体温测量电路正常工作时，假设热敏电阻振荡波形的振荡次数为N1，那么则被该修正参数修正为N1+N₃₇(1-a)。当热敏电阻的中心值高于参考电阻时，根据RC振荡，热敏电阻的振荡频率低于参考电阻的振荡频率，N2＜N₃₇，修正系数a＜1。当热敏电阻的中心值低于参考电阻时，根据RC振荡，热敏电阻的振荡频率高于参考电阻的振荡频率，N2＞N₃₇，修正系数a＞1。当热敏电阻的中心值等于参考电阻时，N2＝N₃₇，修正系数a＝1。热敏电阻的中心阻值误差通常为1％(29.7K到30.3K)时，修正系数a的范围为0.99～1.01。

本发明的可自调节的温度计测量电路，其中包含了一个自调节模块和测试切换开关TEST。

该可自调节的温度计测量电路中，所述测试切换开关TEST可控制电路的工作状态。当测试切换开关TEST＝1，电路进入测试模式，热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率进入自调节模块，产生修正系数α。当测试TEST＝0，电路进入正常使用模式，热敏电阻和参考电阻的振荡频率则进入测温计数模块，根据计数结果，并结合修正系数α，在ROM中查找出正确的对应温度。

该可自调节的温度计测量电路中自调节模块包括：

计数模块，用于在相同时间内对热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡波形进行计数；

比较器，用于将计数结果进行比较，得到修正系数α；

修正系数存储单元，用于存储修正系数α。

采用了上述的具有自调节功能的电子温度测量电路，由于其不需要依赖外部的软硬件，可根据热敏电阻的中心阻值，自调节内部预设的热敏电阻温度曲线，并能够将修正系数保存下来，从而更好的拟合不同中心阻值的热敏电阻的温度曲线，在减小测试成本的同时，减小了测量误差，而且结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种具有自调节功能的电子温度测量电路，包括热敏电阻、参考电阻、振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和测量信息输出模块，所述的热敏电阻和参考电阻均通过所述的振荡电路模块、测温计数模块、存储模块和所述的测量信息输出模块相连接，其特征在于，所述的电路结构中还包括自调节模块和测试切换开关，所述的振荡电路模块通过所述的测试切换开关分别与所述的自调节模块和测温计数模块相连接，且所述的自调节模块的输出信号送至所述的存储模块，该自调节模块根据所述的热敏电阻的中心阻值和参考电阻的振荡频率，对所述的存储模块中预设的温度曲线进行修正，并将修正系数保存下来。

2.根据权利要求1所述的具有自调节功能的电子温度测量电路，其特征在于，所述的自调节模块包括：

3.根据权利要求2所述的具有自调节功能的电子温度测量电路，其特征在于，所述的热敏电阻的中心阻值误差为±1％时，所述的修正系数α的范围为0.99～1.01。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有自调节功能的电子温度测量电路，其特征在于，所述的测试切换开关控制电路的工作状态，当该测试切换开关设置为测试模式时，所述的热敏电阻的中心值与参考电阻的振荡频率送至所述的自调节模块，产生修正系数α；当该测试切换开关设置为正常使用模式时，所述的热敏电阻和参考电阻的振荡频率送至所述的测温计数模块，根据计数结果，并结合所述的修正系数α，在所述的存储模块中查找出正确的对应温度。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的具有自调节功能的电子温度测量电路，其特征在于，所述的振荡电路模块为RC振荡器。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的具有自调节功能的电子温度测量电路，其特征在于，所述的存储模块为ROM存储器。