专利名称：一种温度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温度值微小变化的监测与控制领域，特别涉及一种高分辨率的温 度测量装置。
背景技术：
温度是基本的物理量之一，很多场合都需要对温度进行精细观测，对温度值微小 变化进行监测与控制，这就用到了高分辨率的温度测量装置。目前，市场上的高分辨率温度 测量装置主要是石英晶体温度传感器，其分辨率可达到万分之一度。石英晶体温度传感器主要利用晶体振荡频率随温度变化而变化的特性，测量温度 值。典型的石英晶体温度传感器由振荡器、整形器、D触发器、单片机等部分组成；石英晶 体随温度的变化晶振发生变化，与放大电路组成振荡器，其输出的频率信号经整形后送到D 触发器，取单片机的时钟晶振信号为参考频率并作为D触发器的时钟脉冲信号，D触发器获 取了温度传感晶振与单片机晶振的频率之差，并经过单片机的计算，实现温度的测量。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有技术利用了晶体振荡频率随温度变化而变化的特性来测量温度，由于晶体的 离散性，决定了该方法生产出的产品的精度需要使用专门的设备计量，并且使用中需要测 量晶体振荡的频率，这就决定了测量温度时间较长，目前采样率为1次/分钟，同时，该方法 得到的最高温度分辨率为万分之一度，有待提高。
实用新型内容为了保证温度测量的精度且避免使用专门的设备计量其精度，缩短测量温度的时 间，提高温度分辨率，本实用新型实施例提供了一种温度测量装置。所述技术方案如下—种温度测量装置，包括桥式电路、放大器、模数转换单元和单片机；桥式电路包括第一电阻温度传感器、第二电阻温度传感器、第一电阻和第二电 阻；第一电阻温度传感器与第一电阻串联组成第一串联电路，第二电阻温度传感器与 第二电阻串联组成第二串联电路，第一串联电路与第二串联电路并联；桥式电路的输出与放大器的输入相连，放大器的输出与模数转换单元的输入相 连，模数转换单元的输出与单片机的输入相连。第一电阻温度传感器和第二电阻温度传感器均是钼电阻温度传感器或均是热敏 电阻温度传感器；第一电阻和第二电阻的温度系数不大于指定值。放大器和模数转换单元集成在一个模数转换芯片上。放大器的放大倍数为放大倍数取值范围内的最大值。单片机通过电阻温度传感器的温度与电阻特性公式，计算温度值并显示。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是通过使用两个电阻温度传感器 和两个温度系数小于指定值的电阻组成桥式电路，将温度值转换为电信号，提高了温度测量的分辨率并且保证温度测量的精度，同时，由于没有使用石英晶体温度传感器，不需要测 量晶体振荡的频率，测量温度的时间缩短，采样率达到了 1次/秒；另外，由于使用了高分辨 率的模数转换芯片，温度测量的分辨率将进一步提高，可达到十万分之一。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图 作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例提供的温度测量装置各部分连接关系图；图2是本实用新型实施例提供的温度测量装置各部分管脚连接关系图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，本实施例提供了一种高分辨率温度测量装置，包括桥式电路101、放大 器102、模数转换单元103和单片机104 ；包括桥式电路101包括第一电阻温度传感器 1011、第一电阻1012、第二电阻温度传感器1013和第二电阻1014，第一电阻温度传感器 1011与第一电阻1012串联组成第一串联电路，第二电阻温度传感器1013与第二电阻1014 串联组成第二串联电路，第一串联电路与第二串联电路并联后一端连接放大器102的一个 输入端，另一端连接放大器102的另一个输入端；放大器102的输出端与模数转换单元103 的输入端相连；模数转换单元103的输出端与单片机104的输入端相连。桥式电路101的第一电阻温度传感器1011与第一电阻1012之间加恒压直流电 源，第二电阻温度传感器1013与第二电阻1014之间接地，桥式电路101用于将温度转换为 电信号；第一电阻温度传感器1011和第二电阻温度传感器1013可以均是钼电阻温度传感 器，也可以均是热敏电阻温度传感器，本实施例中第一电阻温度传感器1011和第二电阻温 度传感器1013均采用钼电阻温度传感器，本实施例不对具体的电阻温度传感器做限定；钼 电阻温度传感器精度高，稳定性好，由于使用了两个钼电阻温度传感器，将电桥的灵敏度提 高一倍，进而可以提高温度测量装置的分辨率；电阻1012和电阻1014采用温度系不大于指 定值的精密电阻，例如，采用温度系不大于IOppm的精密电阻，以便测量得到的温度值精度 可以控制，指定值可以为其他值，原则上，温度系数越小，温度值的精度越高，本实施例不对 具体的指定值做限定。为了保证温度测量的高分辨率，放大器102的放大倍数为放大倍数取值范围内的 最大值，放大器102和模数转换单元103集成在一个模数转换芯片上，本实施例中，此模数 转换芯片由ADI公司的用于称重的AD转换芯片AD7190实现，参见图2，本实施例不对具体 AD转换芯片做限制，AD7190的高分辨率保证了温度测量的高分辨率。第一串联电路与第二 串联电路并联后一端连接到AD7190的Aim端，第一串联电路与第二串联电路并联后另一 端连接到AD7190的AIN2端，第二电阻温度传感器1013与第二电阻1014之间通过AD7190 接地。AD7190具有可编程放大器，放大倍数可以设置为1-128倍，本实施例中，将放大倍数设置为128倍，此时，温度测量装置的分辨率最高。电信号经过AD7190内部的放大器102 放大128倍后，传送给模数转换单元103，完成模拟到数字的转换。是计算及显示单元，本实施例中，单片机104由AT89C2051单片机实现，本实施 例不对具体的单片机型号做限定，AT89C2051单片机通过五条接口线(DIN、D0UT.5KVC、 SCLK.C5 J读出AD7190的转换结果，通过低通数字滤波，再通过钼电阻温度传感器的温度
/电阻特性，通过解方程计算得到观测温度值。其中Rt = R。(l+A*t+B*t2)其中A = 3. 9083X10_3°C，B = -5. 775X 10_7°C，t 为温度值，Rt 是在 t°C时的钼电 阻温度传感器的电阻值，R0是在0°C时的钼电阻温度传感器电阻值，为1000欧姆。最后得到的温度值由AT89C2051单片机TXD管脚通过串口输出。本实施例提供的温度测量装置，由于使用两个钼电阻温度传感器和两个温度系数 小于指定值的电阻组成桥式电路，将温度值转换为电信号，在提高了温度测量的分辨率的 同时，保证了温度测量的精度；另外，由于没有使用石英晶体温度传感器，不需要测量晶体 振荡的频率，测量温度的时间缩短，采样率达到了 1次/秒；而且，由于使用了高分辨率的模 数转换芯片，温度测量的分辨率将进一步提高，可达到十万分之一。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求一种温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置包括桥式电路、放大器、模数转换单元和单片机；所述桥式电路包括第一电阻温度传感器、第二电阻温度传感器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻温度传感器与所述第一电阻串联组成第一串联电路，所述第二电阻温度传感器与所述第二电阻串联组成第二串联电路，所述第一串联电路与所述第二串联电路并联；所述桥式电路的输出与所述放大器的输入相连；所述放大器的输出与所述模数转换单元的输入相连；所述模数转换单元的输出与所述单片机的输入相连。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电阻温度传感器和第二电阻温度 传感器均是钼电阻温度传感器或均是热敏电阻温度传感器。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻温度系数不大于 指定值。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放大器和所述模数转换单元集成在一 个模数转换芯片上。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放大器的放大倍数为放大倍数取值范 围内的最大值。
专利摘要本实用新型公开了一种温度测量装置，属于温度值微小变化的监测与控制领域。本实用新型公开的一种温度测量装置，包括桥式电路、放大器、模数转换单元和单片机；桥式电路包括第一电阻温度传感器、第二电阻温度传感器、第一电阻和第二电阻；第一电阻温度传感器与第一电阻串联组成第一串联电路，第二电阻温度传感器与第二电阻串联组成第二串联电路，第一串联电路与第二串联电路并联；桥式电路的输出与放大器的输入相连，放大器的输出与模数转换单元的输入相连，模数转换单元的输出与单片机的输入相连。所述装置提高温度测量的分辨率并且保证其精度，同时，测量温度的时间缩短，采样率达到了1次/秒；另外，温度的分辨率可达十万分之一。
文档编号G01K7/24GK201672987SQ20102017969
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月4日 优先权日2010年5月4日
发明者李海亮 申请人:李海亮