一種高精度低功耗測(cè)溫裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，屬于工業(yè)測(cè)溫【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括單片機(jī)、電源模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊和溫度信號(hào)采集模塊，所述的溫度信號(hào)采集模塊包括溫度傳感器和電橋溫度補(bǔ)償電路，溫度傳感器的輸出端與電橋溫度補(bǔ)償電路的輸入端相連；所述的電橋溫度補(bǔ)償電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，該AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端，所述的顯示模塊也與單片機(jī)相連；所述的電源模塊用于給單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫度信號(hào)采集模塊和顯示模塊供電。本實(shí)用新型使用方便、反應(yīng)快速、精度高、功耗低，主要完成對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的液體溫度測(cè)量。
【專利說明】一種高精度低功耗測(cè)溫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)測(cè)溫【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種高精度低功耗測(cè)溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度是一種與人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量。合適的溫度對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響不言而喻，溫度測(cè)量是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開發(fā)過程中一個(gè)極其普遍而重要的測(cè)溫項(xiàng)目?，F(xiàn)代電子檢測(cè)溫度技術(shù)正朝著高精度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展。
[0003]經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中已有強(qiáng)調(diào)高精度、低功耗的測(cè)溫裝置公開。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00920304914.1，申請(qǐng)日為2009年6月23日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:數(shù)字式傳感器用手持測(cè)溫裝置。該申請(qǐng)案公開了一種數(shù)字式傳感器用手持測(cè)溫裝置，至少包括測(cè)量電路、溫度傳感器和顯示模塊，溫度傳感器是DS18B20，DS18B20串行數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的一個(gè)I/O 口連接，單片機(jī)采用低功耗單片機(jī)LPC764，單片機(jī)的I/O 口上連接有顯示器和按鍵開關(guān)，顯示模塊采用LED數(shù)碼管，電池正負(fù)極與單片機(jī)電源電路連接。該申請(qǐng)案溫度檢測(cè)方便，使用電池供電可使用一年，但鑒于目前技術(shù)的發(fā)展，使用電池供電I年已經(jīng)無法達(dá)到低功耗要求，且該申請(qǐng)案使用的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20在-10?+85°C范圍內(nèi)理論誤差為±0.5°C，檢測(cè)精度不高，因此，仍需對(duì)現(xiàn)有測(cè)溫裝置在檢測(cè)精度、能耗方面進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)測(cè)溫裝置檢測(cè)精度低，功耗高的不足，提供了一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，本實(shí)用新型的測(cè)溫裝置使用方便、反應(yīng)快速、精度高、功耗低，主要完成對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的液體溫度測(cè)量。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]本實(shí)用新型的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，包括單片機(jī)、電源模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊和溫度信號(hào)采集模塊，所述的溫度信號(hào)采集模塊包括溫度傳感器和電橋溫度補(bǔ)償電路，溫度傳感器的輸出端與電橋溫度補(bǔ)償電路的輸入端相連；所述的電橋溫度補(bǔ)償電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，該AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端，所述的顯示模塊也與單片機(jī)相連；所述的電源模塊用于給單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫度信號(hào)采集模塊和顯示模塊供電。
[0009]更進(jìn)一步地，所述的單片機(jī)采用MC9S08LL系列單片機(jī)，所述的溫度傳感器為PT1000鉬熱電阻，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊為AD7799型AD轉(zhuǎn)換器，所述的顯示模塊采用字段式IXD，所用的電源模塊為3V電池。
[0010]更進(jìn)一步地，所述的單片機(jī)與AD轉(zhuǎn)換模塊之間通過SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。[0011]更進(jìn)一步地，所述的電橋溫度補(bǔ)償電路包括調(diào)零電阻R1、定值電阻R2、參考電阻Ref和限流電阻Ri，所述的調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2串聯(lián)，定值電阻R2的另一端接地；參考電阻Ref與所述的溫度傳感器PT1000鉬熱電阻的正極相連，該P(yáng)T1000鉬熱電阻的負(fù)極接地；所述的調(diào)零電阻RU定值電阻R2的串聯(lián)線路與參考電阻Ref并聯(lián)后接限流電阻Ri，限流電阻Ri的另一端與電源模塊相連；所述AD轉(zhuǎn)換模塊的同相參考輸入端Ref+和反相參考輸入端Ref-分別取參考電阻Ref兩端的電壓，該AD轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入端AIN+與PT1000鉬熱電阻的正極相連，AD轉(zhuǎn)換模塊的另一模擬輸入端AIN-連接于調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2之間。
[0012]3.有益效果
[0013]采用本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0014](I)本實(shí)用新型的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，其單片機(jī)采用MC9S08LL系列單片機(jī)，當(dāng)本實(shí)用新型的測(cè)溫裝置處于非使用狀態(tài)時(shí)，此系列單片機(jī)能夠進(jìn)入超低功耗的休眠狀態(tài)，其電源模塊采用額定容量為2000mAh的3V電池，測(cè)溫裝置的耗能低，節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)工作長(zhǎng)達(dá)三年時(shí)間；
[0015](2)本實(shí)用新型的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，其溫度信號(hào)采集模塊結(jié)合了普通電橋和恒流源驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)，減小了導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量精度的影響，AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量只跟PT1000鉬熱電阻的零度電阻和參考電阻Ref有關(guān)，測(cè)量精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置的電路框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型中溫度信號(hào)采集模塊的線路連接圖；
[0018]不意圖中的標(biāo)號(hào)說明:
[0019]1、溫度信號(hào)采集模塊；2、溫度傳感器；3、電橋溫度補(bǔ)償電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
[0021]實(shí)施例1
[0022]結(jié)合附圖，本實(shí)施例的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置(參看圖1)，包括單片機(jī)、電源模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊和溫度信號(hào)采集模塊I。所述的溫度信號(hào)采集模塊I包括溫度傳感器2和電橋溫度補(bǔ)償電路3，本實(shí)施例的溫度傳感器2采用三線制PT1000鉬熱電阻，溫度信號(hào)采集模塊I的具體連接圖參看圖2，所述的電橋溫度補(bǔ)償電路3包括調(diào)零電阻R1、定值電阻R2、參考電阻Ref和限流電阻Ri，所述的調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2串聯(lián)，定值電阻R2的另一端接地；參考電阻Ref與所述的溫度傳感器PT1000鉬熱電阻的正極相連，該P(yáng)T1000鉬熱電阻的負(fù)極接地；所述的調(diào)零電阻R1、定值電阻R2的串聯(lián)線路與參考電阻Ref并聯(lián)后接限流電阻Ri，限流電阻Ri的另一端與電源模塊相連；所述AD轉(zhuǎn)換模塊的同相參考輸入端Ref+和反相參考輸入端Ref-分別取參考電阻Ref兩端的電壓，該AD轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入端AIN+與PT1000鉬熱電阻的正極相連，AD轉(zhuǎn)換模塊的另一模擬輸入端AIN-連接于調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2之間。
[0023]本實(shí)施例設(shè)計(jì)的溫度信號(hào)采集模塊I既結(jié)合了普通電橋和恒流源驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩者的缺陷。減小了導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)溫裝置測(cè)量精度的影響，AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字量只跟PTlOOO鉬熱電阻的零度電阻和參考電阻Ref有關(guān)。PT1000鉬熱電阻溫度系數(shù)為TCR = 3850ppm/K，本實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換模塊采用低頻CMOS芯片AD7799型AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器AD7799是一種24位的AD轉(zhuǎn)換器，其非線性度為0.0015 %。上述設(shè)計(jì)保證了本實(shí)施例的測(cè)溫裝置的溫度分辨率0.01 °C，精度達(dá)到0.02°C。
[0024]AD轉(zhuǎn)換器AD7799的輸出端接入單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)與AD轉(zhuǎn)換器AD7799之間通過SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，AD轉(zhuǎn)換器AD7799每三秒采集一次溫度信號(hào)采集模塊I的模擬量，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為24位數(shù)字量。本實(shí)施例的單片機(jī)采用8位超低功耗段式LCD微控制器MC9S08LL16，單片機(jī)MC9S08LL16接收AD轉(zhuǎn)換器AD7799輸入的溫度信號(hào)數(shù)字量，并對(duì)接收的溫度信號(hào)數(shù)字量進(jìn)行線性化補(bǔ)償和換算，得出具體溫度值。所述的顯示模塊采用微功耗4位段式LCD，字段式LCD受單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示溫度。本實(shí)施例采用的電源模塊為額定容量為2000mAh的3V鋰-二氧化錳電池，該電源模塊用于給單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫度信號(hào)采集模塊和顯示模塊供電。
[0025]值得說明的是，由于本實(shí)施例所使用的各部件均具有體積小巧的特點(diǎn)，本實(shí)施例所述的單片機(jī)和溫度信號(hào)采集模塊I等可以集成于一塊電路板上，制成手持式測(cè)溫儀，如此運(yùn)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的液體溫度測(cè)量時(shí)攜帶方便、操作簡(jiǎn)單。具體使用時(shí)，三線制PTlOOO鉬熱電阻根據(jù)外部溫度變化，其阻值也相應(yīng)變化，AD轉(zhuǎn)換器AD7799每三秒采集一次經(jīng)電橋溫度補(bǔ)償電路2補(bǔ)償后的模擬信號(hào)，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為24位數(shù)字量，AD轉(zhuǎn)換器AD7799通過SPI總線將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量輸送給單片機(jī)MC9S08LL16，單片機(jī)MC9S08LL16對(duì)接收的數(shù)字量進(jìn)行線性化補(bǔ)償和換算，得出具體溫度值后驅(qū)動(dòng)字段式LCD顯示。
[0026]本實(shí)施例的單片機(jī)MC9S08LL16和AD轉(zhuǎn)換器AD7799均為低功耗器件，且均采用低頻工作方式，字段式IXD也采用靜態(tài)顯示，每三秒刷新一次。測(cè)溫裝置的待機(jī)時(shí)間為120S，120S后單片機(jī)MC9S08LL16進(jìn)入超低功耗的休眠狀態(tài)，字段式IXD關(guān)閉顯示。由于測(cè)溫裝置在不使用時(shí)處于休眠狀態(tài)，因此，測(cè)溫裝置在額定容量為2000mAh的3V電池供電情況下，可持續(xù)工作長(zhǎng)達(dá)三年時(shí)間。
[0027]實(shí)施例1所述的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，PT1000鉬熱電阻配合自主設(shè)計(jì)的電橋溫度補(bǔ)償電路3，構(gòu)成了溫度信號(hào)采集模塊1，使得AD轉(zhuǎn)換器AD7799輸出的數(shù)字量同電壓波動(dòng)無關(guān)，提高了測(cè)量精度，使用低功耗元器件配合程序使得測(cè)溫裝置功耗大大降低，節(jié)能環(huán)保且使用時(shí)間長(zhǎng)。
[0028]以上示意性的對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，包括單片機(jī)、電源模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊，其特征在于:還包括溫度信號(hào)采集模塊，所述的溫度信號(hào)采集模塊包括溫度傳感器和電橋溫度補(bǔ)償電路，溫度傳感器的輸出端與電橋溫度補(bǔ)償電路的輸入端相連；所述的電橋溫度補(bǔ)償電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，該AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端，所述的顯示模塊也與單片機(jī)相連；所述的電源模塊用于給單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫度信號(hào)采集模塊和顯示模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，其特征在于:所述的單片機(jī)采用MC9S08LL系列單片機(jī)，所述的溫度傳感器為PTlOOO鉬熱電阻，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊為AD7799型AD轉(zhuǎn)換器，所述的顯示模塊采用字段式IXD，所用的電源模塊為3V電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，其特征在于:所述的單片機(jī)與AD轉(zhuǎn)換模塊之間通過SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種高精度低功耗測(cè)溫裝置，其特征在于:所述的電橋溫度補(bǔ)償電路包括調(diào)零電阻RU定值電阻R2、參考電阻Ref和限流電阻Ri，所述的調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2串聯(lián)，定值電阻R2的另一端接地；參考電阻Ref與所述的溫度傳感器PT1000鉬熱電阻的正極相連，該P(yáng)T 1000鉬熱電阻的負(fù)極接地；所述的調(diào)零電阻Rl、定值電阻R2的串聯(lián)線路與參考電阻Ref并聯(lián)后接限流電阻Ri，限流電阻Ri的另一端與電源模塊相連；所述AD轉(zhuǎn)換模塊的同相參考輸入端Ref+和反相參考輸入端Ref-分別取參考電阻Ref兩端的電壓，該AD轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入端AIN+與PT1000鉬熱電阻的正極相連，AD轉(zhuǎn)換模塊的另一模擬輸入端AIN-連接于調(diào)零電阻Rl和定值電阻R2之間。
【文檔編號(hào)】G01K7/18GK203811291SQ201420198591
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】方挺, 賈佳 申請(qǐng)人:馬鞍山市安工大工業(yè)技術(shù)研究院有限公司