專利名稱：低成本多通道溫度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低成本多通道溫度測量裝置中的用于空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)機(jī)組的微機(jī)控制器中的溫度測量電路，屬于電子技術(shù)。
在空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)機(jī)組控制中，需要測量許多溫度，如出水溫度、回水溫度、蒸發(fā)器溫度、冷凝器溫度、環(huán)境溫度等。由于這些溫度是連續(xù)變化的模擬量，計(jì)算機(jī)不能識(shí)別。為了測量這些溫度，目前通常將每路溫度信號(hào)通過溫度傳感器轉(zhuǎn)變成為連續(xù)變化的電壓信號(hào)(也是一種模擬信號(hào))，并采用CMOS模擬開關(guān)將多路電壓信號(hào)分時(shí)地送到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，從而完成對(duì)多路溫度信號(hào)的測量。在這種典型的多路溫度測量系統(tǒng)中，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器是關(guān)鍵部件，它的性能好壞直接影響到溫度測量的精度。若選用價(jià)格較為便宜的八位模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，其轉(zhuǎn)換精度不能滿足要求。而轉(zhuǎn)換精度能滿足要求的12位模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，其價(jià)格較高使得系統(tǒng)的成本上升。
為了克服上述不足，本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種低成本多通道溫度測量裝置，該裝置中的溫度測量電路部分其成本低(低于八位模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路的成本)、因而大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本，而測量精度卻很高(高于12位模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路的測量精度)，能滿足溫度測量的要求。
本實(shí)用新型是一種低成本多通道溫度測量裝置，該裝置的溫度測量電路對(duì)溫度的測量過程是由溫度傳感器，經(jīng)信號(hào)調(diào)理器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，并送到CMOS多路模擬開關(guān)中來對(duì)多路溫度信號(hào)進(jìn)行切換，多路模擬開關(guān)的輸出接到簡化了的脈寬調(diào)制型模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器包括有積分器、電壓比較器和模擬開關(guān))，該脈寬調(diào)制型模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)為固定頻率的脈沖信號(hào)，其脈沖的寬度正比于所輸入的電壓信號(hào)，通過采用Intel51系列單片機(jī)來測量脈沖的寬度即可得到輸入的電壓值，再將此電壓值通過單片機(jī)程序轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的溫度值，即完成了對(duì)溫度的測量。用單片機(jī)控制CMOS多路模擬開關(guān)輪流切換各個(gè)溫度輸入量可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路溫度信號(hào)的測量。
該溫度測量電路由傳感器1、信號(hào)調(diào)理器2、多路模擬開關(guān)3和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器4等組；該傳感器1采用熱敏電阻Rt，該信號(hào)調(diào)理器2包括有電阻R101、R102和電容C101，該多路模擬開關(guān)3采用集成電路U1，該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器4包括有由U2、C1、R1組成的積分器、電壓比較器U3、模擬開關(guān)S1和由R2和C2構(gòu)成的積分電路，該傳感器1和信號(hào)調(diào)理器2是通過固定電阻R101與熱敏電阻Rt1構(gòu)成一個(gè)簡單的分壓電路，其連接關(guān)系是熱敏電阻Rt1一端連接R101和R102的一端、另一端連接模-數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的Vref端，R102的另一端連接電容C101的正極并做為信號(hào)調(diào)理器的輸出端，電容C101的負(fù)極接地。該分壓電路將溫度引起的熱敏電阻的阻值變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，施加在分壓電路兩端的電壓為?數(shù)轉(zhuǎn)換器提供參考電壓Vref，以消除因參考電壓的漂移所引起的溫度測量誤差，分壓電路的輸出電壓經(jīng)R101、C101構(gòu)成的簡單的RC低通濾波器，濾掉干擾信號(hào)，以便減少溫度測量的誤差。
該溫度測量電路的連接關(guān)系是傳感器1連接信號(hào)調(diào)理器2，信號(hào)調(diào)理器2的輸出連接多路模擬開關(guān)3即U1的輸入端，多路模擬開關(guān)3由裝置中的單片機(jī)控制，同一時(shí)刻只將一路溫度信號(hào)接入模-數(shù)轉(zhuǎn)換器4中由U2、C1、R1構(gòu)成的積分器U2的正輸入端，積分器U2的輸出端接電壓比較器U3的正輸入端，電壓比校器U3的輸出信號(hào)接模擬開關(guān)S1的控制端，當(dāng)U3的輸出信號(hào)PWM為高電平時(shí)模擬開關(guān)S1將R1與信號(hào)地相連接，當(dāng)信號(hào)PWM為低電平時(shí)模擬開關(guān)S1將R1與參考電壓Vref相連接，同步信號(hào)SYNC是由裝置中單片機(jī)的一個(gè)輸出端口發(fā)出的一個(gè)固定頻率的方波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)R2、C2積分后接電壓比較器U3的負(fù)輸入端，它將迫使電壓比較器U3的輸出信號(hào)PWM與它工作在同一頻率上，信號(hào)PWM與裝置中單片機(jī)的一個(gè)輸入端口相連，其高電平脈沖寬度t1正比于輸入電壓，通過采用單片機(jī)測量t1的脈沖寬度，并通過下式計(jì)算可得被測通道的輸入電壓Ui；Ui＝Vref*(t1/T)式中Vref為參考電壓，T為信號(hào)PWM的周期；得到Ui電壓后，再根據(jù)信號(hào)調(diào)理器2中的固定電阻R101與熱敏電阻Rt1的分壓關(guān)系則可計(jì)算出熱敏電阻Rt1的阻值，計(jì)算公式是Rt1＝Ui*R101/(Vref-Ui)通過查表計(jì)算出被測通道的溫度，測量其它通道的溫度時(shí)，可由單片機(jī)改變通道地址對(duì)其它通道進(jìn)行測量，即可得到其它通道的溫度值。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)試、由于電路成本低，使得系統(tǒng)成本隨之降低利于批量生產(chǎn)，對(duì)溫度進(jìn)行測量時(shí)精度高、誤差小。
本實(shí)用新型共有如下附圖

圖1.信號(hào)調(diào)理器原理圖。
圖2.多通道溫度測量電路原理圖。
圖中標(biāo)號(hào)如下1.傳感器采用熱敏電阻Rt2.信號(hào)調(diào)理器包括電阻R101、R102，電容C101。
3.多路模擬開關(guān)采用集成電路U1，型號(hào)可選用4051。
4.模-數(shù)轉(zhuǎn)換器包括有由U2、C1、R1構(gòu)成的積分器，電壓比較器U3，由R2、C2構(gòu)成的積分電路，和模擬開關(guān)S1。
茲舉一實(shí)施例并配合圖示說明如下請(qǐng)參閱圖2所示，圖中所示為8通道溫度測量電路，傳感器的Rt1～Rt8，分別連接信號(hào)調(diào)理器的SC1～SC8，信號(hào)調(diào)理器的輸出連接多路模擬開關(guān)3，多路模擬開關(guān)3的第3腳即信號(hào)端連接模-數(shù)轉(zhuǎn)換器4中的積分器U2的正輸入端，積分器U2的輸出端連接電壓比較器U3正輸入端，電壓比較器U3的輸出信號(hào)PWM連接模擬開關(guān)S1的控制端(該模擬開關(guān)可選用集成電路4053，當(dāng)對(duì)溫度測量精度要求不高時(shí)，也可選用CMOS邏輯門電路如74CH04的一個(gè)非門代替，非門的輸入端接信號(hào)PWM，輸出接電阻R1，這時(shí)的參考電壓Vref等于邏輯門電路的電源電壓+5V)，同步信號(hào)SYNC是一個(gè)由裝置中的單片機(jī)發(fā)來的一個(gè)固定頻率的方波信號(hào)(單片機(jī)圖中未示)，該同步信號(hào)SYNC經(jīng)積分電路R2、C2積分后連接電壓比較器U3的負(fù)輸入端，電壓比較器U3的輸出信號(hào)PWM連接裝置中的單片機(jī)的一個(gè)輸入端，并與信號(hào)SYNC工作在同一頻率上，其高電平脈沖寬度t1正比于輸入電壓，通過單片機(jī)測量t1的脈沖寬度，并通過計(jì)算可得出被測通道的溫度值。
權(quán)利要求1.一種低成本多通道溫度測量裝置，其特征在于該裝置的溫度測量電路包括有傳感器、信號(hào)調(diào)理器、多路模擬開關(guān)和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；該溫度測量電路的連接關(guān)系是傳感器連接信號(hào)調(diào)理器，信號(hào)調(diào)理器的輸出連接多路模擬開關(guān)U1的輸入端，多路模擬開關(guān)由單片機(jī)控制，同一時(shí)刻只將一路溫度信號(hào)接入模-數(shù)轉(zhuǎn)換器中的積分器U2的正輸入端，積分器U2的輸出端接電壓比較器U3的正輸入端，電壓比校器U3的輸出端信號(hào)接模擬開關(guān)S1的控制端同時(shí)接單片機(jī)的一個(gè)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本多通道溫度測量裝置，其特征在于該傳感器采用熱敏電阻Rt，該信號(hào)調(diào)理器包括有電阻R101、R102和電容C101，該傳感器和信號(hào)調(diào)理器是通過固定電阻R101與熱敏電阻Rt1構(gòu)成一個(gè)簡單的分壓電路，其連接關(guān)系是熱敏電阻Rt1一端連接R101和R102的一端、另一端連接模-數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的Vref端，R102的另一端連接電容C101的正極并做為信號(hào)調(diào)理器的輸出端，電容C101的負(fù)極接地。
專利摘要一種低成本多通道溫度測量裝置,其溫度測量電路包括有:傳感器、信號(hào)調(diào)理器、多路模擬開關(guān)和模－數(shù)轉(zhuǎn)換器;其連接關(guān)系是:傳感器連接信號(hào)調(diào)理器,信號(hào)調(diào)理器的輸出連接多路模擬開關(guān)U1的輸入端,多路模擬開關(guān)由單片機(jī)控制,同一時(shí)刻只將一路溫度信號(hào)接入模－數(shù)轉(zhuǎn)換器中的積分器U2的正輸入端,積分器U2的輸出接電壓比較器U3的正輸入端,電壓比較器U3的輸出信號(hào)接模擬開關(guān)S1的控制端同時(shí)接單片機(jī)的一個(gè)輸入端。該電路成本低、測量精度高、利于批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01K7/22GK2283839SQ96215428
公開日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1996年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月11日
發(fā)明者葉衛(wèi)東 申請(qǐng)人:葉衛(wèi)東