CN108225594A - 获取ntc电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种获取NTC电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质,该方法包括:获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;根据所述电阻值RT,利用电阻‑温度曲线公式,计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。本发明利用拟合曲线计算NTC电阻的温度,从而替代现有技术中的公式法和查表法,可以极大的提高采集NTC电阻的温度的速度和精度,并能降低产品成本。
Description
技术领域
本发明涉及热敏电阻技术领域,尤其涉及一种获取NTC电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
现有技术中有两种获取NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数)电阻的温度的方式;第一种:通过带有高主频的单片机获取NTC电阻的模数AD值,并根据获取到的AD值计算出NTC电阻的电阻值,再根据NTC电阻的电阻值按照NTC电阻的温度计算公式实现高精度的NTC电阻的温度值的计算。第二种:通过带有低主频的单片机获取NTC电阻的模数AD值,并根据获取到的AD值计算出NTC电阻的电阻值,再根据NTC电阻的电阻值按照电阻值-温度查询表获取到NTC电阻的电阻值。但是,采用第一种方式的成本较高,且由于NTC电阻的温度计算公式中带有对数计算及大量的浮点数除法,在计算NTC电阻的电阻值时会占用较多的单片机资源,效率较低;采用第二种方式的精度差,由于电阻值-温度查询表中的数据不连续,无法实现高精度的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种获取NTC电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质,可以极大的提高采集NTC电阻的温度的速度和精度,并能降低产品成本。
为实现上述目的,本发明提供了一种获取NTC电阻温度的方法,包括:
获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
可选的,所述获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR,包括:
通过自带n位AD的单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值;
根据所述AD值,按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
VAD为所述NTC电阻的AD值。
可选的,通过自带10位AD的8位单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值。
可选的,所述根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,包括:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,RC为采样电阻值。
可选的,所述根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T,包括:
根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
此外,为实现上述目的,本发明还提供了一种获取NTC电阻温度的装置,包括:
电压获取模块,用于获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
电阻计算模块,用于根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
温度计算模块,用于根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
可选的,所述温度计算模块,具体包括:
系数计算单元,用于根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
温度计算单元,用于根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
此外,为实现上述目的,本发明还提供了一种获取NTC电阻温度的设备,包括:处理器、存储器及通信总线;
所述通信总线与所述处理器和所述存储器之间通信连接;
所述处理器用于执行所述存储器中存储的获取NTC电阻温度的程序,以实现上述介绍的获取NTC电阻温度的方法的步骤。
此外,为实现上述目的,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有上述介绍的获取NTC电阻温度的方法的程序。
此外,为实现上述目的,本发明还提供了一种计算机,所述计算机设有上述介绍的计算机可读存储介质,以实现NTC电阻温度的获取。
本发明提出的获取NTC电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质,通过使用带有低主频的单片机获取NTC电阻的AD值,并根据获取到的AD值计算出NTC电阻的电阻值,再根据NTC电阻的电阻值按照电阻-温度曲线公式实现高精度的NTC电阻的温度值的计算。本发明利用拟合曲线计算NTC电阻的温度,从而替代现有技术中的公式法和查表法,可以极大的提高采集NTC电阻的温度的速度和精度,并能降低产品成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例的获取NTC电阻温度的方法的流程图;
图2是本发明第二实施例的获取NTC电阻温度的方法的流程图;
图3是本发明第二实施例中的电阻-温度曲线的示意图;
图4是本发明第二实施例中的实现获取NTC电阻温度的方法的控制电路的示意图;
图5是本发明第三实施例中的实现获取NTC电阻温度的装置的控制电路的示意图;
图6是本发明第四实施例的获取NTC电阻温度的设备的组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例,提出了一种获取NTC电阻温度的方法,如图1所示,所述方法具体包括以下步骤:
步骤S101:获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR。
具体的,所述获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR,包括:
步骤A1:通过自带n位AD的单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值;
优选的,通过自带10位AD的8位单片机获取所述待检测的NTC电阻的AD值。
步骤A2:根据所述AD值,按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
VAD为所述待检测的NTC电阻的AD值。
进一步的,可通过所述自带n位AD的单片机在设定时间t内获取设定次数k的所述待检测的NTC电阻的AD值,并计算除去最大AD值和最小AD值外的其他k-2个AD值的平均值并利用该平均值利用上述公式计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR。
步骤S102:根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT。
具体的,所述根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,包括:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,RC为采样电阻值;
RT为在温度T下的NET电阻的电阻值。
步骤S103:根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
具体的,在所述获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR之前,所述方法还包括:
根据NTC电阻的温度计算公式:推导出电阻-温度曲线公式:其中,R0是NTC电阻在绝对温度T0下的电阻值;B是NTC电阻的材料常数。
进一步的,所述根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式: 计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T,包括:
步骤B1:根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
步骤B2:根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
本发明第二实施例,提出了一种获取NTC电阻温度的方法,如图2所示,所述方法具体包括以下步骤:
步骤S201:根据NTC电阻的温度计算公式建立电阻-温度曲线公式。
具体的,NTC电阻的温度计算公式为:
其中,RT是NTC电阻在温度T下的电阻值;
R0是NTC电阻在绝对温度T0下的电阻值;
B是NTC电阻的材料常数;
需要说明的是,T和T0为K度,即开尔文温度;K度=273.15+摄氏度。
建立出的电阻-温度曲线公式为:其中,a、b、c为系数。
步骤S202:根据待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值。
具体的,针对不同的NTC电阻,厂家会给出对应的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,并根据实测电阻-实测温度对照表中的温度值(Temp)和常规电阻值(Nom)的对应关系,利用最小二乘法,通过例如MATLAB的软件工具计算出多组a、b、c的值,并将均方根误差值最小时的a、b、c的值设置为电阻-温度曲线公式最终使用的系数a、b、c的值。
优选的,在本发明实施例中,待检测的NTC电阻在绝对温度T0下的电阻值为6.35kΩ,且待检测的NTC电阻的材料常数B的值为36838K;
因此,
在本发明实施例中,根据待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,计算出的系数a、b、c的值分别为3924、5.45、-276.2,且此时的均方根误差值仅为0.01257;
因此,电阻-温度曲线公式为:
如图3所示,为本发明实施例的电阻-温度曲线;由此可见,使用电阻-温度曲线公式计算出的拟合温度与真实温度的误差很小,使用电阻-温度曲线公式计算出的拟合温度与真实温度的最大误差值仅为0.0350℃;因此,通过电阻-温度曲线公式计算得到的拟合温度值是可靠的。
步骤S203:通过自带10位AD的8位单片机获取待检测的NTC电阻的AD值,并根据所述AD值计算出待检测的NTC电阻的电压值。
具体的,步骤S203,包括:
步骤A1:通过所述自带10位AD的8位单片机在设定时间t内获取设定次数k的所述待检测的NTC电阻的AD值,并计算除去最大AD值和最小AD值外的其他k-2个AD值的平均值
步骤A2:根据所述AD值的平均值按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
n=10。
步骤S204:根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT。
具体的,步骤S204,包括:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,Rc为采样电阻值;
RT为在温度T下的NET电阻的电阻值。
步骤S205:根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
在使用NTC电阻的温度计算公式时,有四个浮点数除法运算和一个对数运算,在利用NTC电阻的温度计算公式计算待检测NTC电阻的温度时,需要执行84101个机器周期,速率非常慢、且效率低。在使用本发明实施例的电阻-温度曲线公式时,只有一个浮点数除法运算和一个对数运算,在利用NTC电阻的温度计算公式计算待检测NTC电阻的温度时,只需要执行4714个机器周期,约14ms,比使用公式计算快近20倍。
进一步的,如图4所示,为实现本发明实施例的获取NTC电阻温度的方法的控制电路示意图。
8位单片机HR6P67L的管脚1与供电电源连接,8位单片机HR6P67L的管脚2和3与4MHz的晶振连接,8位单片机HR6P67L的管脚4与复位电路连接,8位单片机HR6P67L的管脚8与AD采用电路连接。
AD采用电路获取待检测的NTC电阻的电压值VR;8位单片机HR6P67L根据所述电压值VR计算出待检测的NTC电阻的电阻值RT,并根据电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式,计算出待检测的NTC电阻的温度值T。
在本发明实施例中采用的是8位单片机和4MHz晶振,成本已经降至极致。
本发明第三实施例,提出了一种获取NTC电阻温度的装置,如图5所示,所述装置具体包括以下组成部分:
电压获取模块501,用于获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
电阻计算模块502,用于根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
温度计算模块503,用于根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
具体的,电压获取模块501,用于:
通过自带n位AD的单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值,并根据所述AD值,按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
VAD为所述NTC电阻的AD值。
进一步的,电阻计算模块502,具体用于:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,RC为采样电阻值。
更进一步的,温度计算模块503,具体包括:
系数计算单元,用于根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
温度计算单元,用于根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
本发明第四实施例,提出了一种获取NTC电阻温度的设备,如图6所示,所述设备包括:处理器601、存储器602及通信总线;
通信总线用于实现处理器601和存储器602之间的连接通信;
处理器601用于执行存储器602中存储的获取NTC电阻温度的程序,以实现以下步骤:
获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
进一步的,处理器601在执行获取负温度系数NTC电阻的电压值VR的步骤时,具体包括:
通过n位单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值;
根据所述AD值,按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
VAD为所述NTC电阻的AD值。
进一步的,处理器601在执行根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT的步骤时,具体包括:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,RC为采样电阻值。
进一步的,处理器601在执行所述根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T的步骤时,具体包括:
根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
本发明第五实施例,提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有获取NTC电阻温度的程序;
当所述获取NTC电阻温度的程序被至少一个处理器执行时,导致所述至少一个处理器执行以下步骤操作:
获取负温度系数NTC电阻的电压值VR;
根据所述电压值VR计算出所述NTC电阻的电阻值RT;
根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
本发明第六实施例,提出了一种计算机,包括本发明第五实施例介绍的计算机可读存储介质,以实现NTC电阻温度的获取。
本发明实施例中介绍的获取NTC电阻温度的方法、装置、设备及可读存储介质,通过使用带有低主频的单片机获取NTC电阻的AD值,并根据获取到的AD值计算出NTC电阻的电阻值,再根据NTC电阻的电阻值按照电阻-温度曲线公式实现高精度的NTC电阻的温度值的计算。本发明利用拟合曲线计算NTC电阻的温度,从而替代现有技术中的公式法和查表法,可以极大的提高采集NTC电阻的温度的速度和精度,并能降低产品成本。
通过具体实施方式的说明,应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解,然而所附图示仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种获取NTC电阻温度的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
2.根据权利要求1所述的获取NTC电阻温度的方法,其特征在于,所述获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR,包括:
通过自带n位AD的单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值;
根据所述AD值,按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电压值VR:
其中,Vcc为n位单片机的供电电压值;
VAD为所述NTC电阻的AD值。
3.根据权利要求2所述的获取NTC电阻温度的方法,其特征在于,通过自带10位AD的8位单片机获取所述待检测的NTC电阻的模数AD值。
4.根据权利要求2所述的获取NTC电阻温度的方法,其特征在于,所述根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,包括:
按照如下公式,计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT:
其中,RC为采样电阻值。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的获取NTC电阻温度方法,其特征在于,所述根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T,包括:
根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
6.一种获取NTC电阻温度的装置,其特征在于,包括:
电压获取模块,用于获取待检测的负温度系数NTC电阻的电压值VR;
电阻计算模块,用于根据所述电压值VR计算出所述待检测的NTC电阻的电阻值RT;
温度计算模块,用于根据所述电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T;其中,a、b、c为系数。
7.根据权利要求6所述的获取NTC电阻温度的装置,其特征在于,所述温度计算模块,具体包括:
系数计算单元,用于根据预设的所述待检测的NTC电阻的实测电阻-实测温度对照表,利用最小二乘法,计算出电阻-温度曲线公式:中的系数a、b、c的值;
温度计算单元,用于根据计算得到的系数a、b、c的值以及所述待检测的NTC电阻的电阻值RT,利用电阻-温度曲线公式:计算出所述待检测的NTC电阻的温度值T。
8.一种获取NTC电阻温度的设备,其特征在于,包括:处理器、存储器及通信总线;
所述通信总线与所述处理器和所述存储器之间通信连接;
所述处理器用于执行所述存储器中存储的获取NTC电阻温度的程序,以实现权利要求1至5中任一项所述的获取NTC电阻温度的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有权利要求1至5中任一项所述的获取NTC电阻温度的方法的程序。
10.一种计算机,其特征在于,所述计算机设有权利要求9所述计算机可读存储介质,以实现NTC电阻温度的获取。
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