CN202329848U - 测温装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种测温装置，其包括：温度传感装置(1)，至少两个参考电压源(51，52，......5n)，从至少两个参考电压源中选择一个参考电压源以生成参考电压输出的参考电压选择装置(4)、根据参考电压选择装置输出的参考电压将温度传感器输出的模拟信号转换成数字信号的模数转换器(2)；和根据模数转换器输出的数字信号计算所测温度的温度计算装置(3)。这种利用模数转换器的测温装置测量温度的时间短，能够在较大的测量范围内，一直保持很高的测量分辨率。

Description

测温装置

技术领域

本实用新型涉及一种测温装置，更具体而言，本实用新型涉及一种利用模数转换器实现在大范围内提高温度测量分辨率的测温装置。

背景技术

温度测量装置被广泛用于各个领域中，例如测量体温的体温计，温度控制器中的测温装置等等。在温度控制器中，例如现有的温度控制器中，为了保证更好的温度控制性能，其中的温度测量装置必须能在较宽的测温范围内有较高的测量分辨率。过去，为了实现较高的温度分辨率，不采用模数转换器来测量温度，因为利用模数转换器的测量温度的装置成本较高，且无法在较宽的测温范围内一直保证较高的温度分辨率。但随着硬件技术的发展，利用模数转换器的测温装置的成本已降低到能负担得起的程度，在某些应用中，例如温度控制器中，由于利用模数转换器的测温装置的测温时间短等原因，利用A/D转换器测量温度的装置已经变成温度测量的最佳选择。

目前，利用A/D转换器的测温装置仅为其中的A/D转换器提供一个参考电压，如美国专利US7,081,816B2中所公开的测温装置那样。但如本领域技术人员所公知的那样，对于一定的A/D转换器，其参考电压通常意味着利用该A/D转换器的测温装置的可测范围，为了达到较大的测量范围，通常要为A/D转换器选择较大的参考电压。但A/D转换器的参考电压越大，测量分辨率越低。而在同一个参考电压的情况下，A/D转换器的转换分辨率一直保持不变。导致随着被测温度的升高，测量装置的测量分辨率会降低，无法满足某些温度控制器的要求。因此希望能有一种利用A/D转换器的测温装置能够在较大的测温范围内，一直保证较高的测温分辨率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测温装置，其利用模数转换器对温度进行测量，能够在较大的可测范围内一直保证较高的测温分辨率。

本实用新型提供了一种测温装置，其包括：温度传感装置、至少两个参考电压源、从至少两个参考电压源中选择一个参考电压源以生成参考电压输出的参考电压选择装置、根据参考电压选择装置输出的参考电压，将温度传感器输出的模拟信号转换成数字信号的模数转换器，和根据模数转换器输出的数字信号计算所测温度的温度计算装置。

其中，至少两个参考电压源中的每一个生成的参考电压与其他参考电压源生成的参考电压不同。

参考电压选择装置根据温度传感装置输出的模拟信号选择其中一个参考电压源。具体而言，该参考电压选择装置根据模拟信号的电压的大小选择其中一个参考电压源。更具体而言，参考电压选择装置根据模拟信号的电压的大小与至少两个参考电压源生成的参考电压的大小之间的关系，选择其中一个参考电压源。通常，温度传感装置输出的模拟信号的电压越小，参考电压选择装置选择生成的参考电压越小的参考电压源。

可替换地，参考电压选择装置根据模数转换器输出的数字信号选择其中一个参考电压源。具体而言，该参考电压选择装置根据数字信号代表的值的大小选择其中一个参考电压源。通常，模数转换器输出的数字信号代表的值越小，参考电压选择装置选择生成的参考电压越小的参考电压源。

根据本实用新型的一个实施例，至少两个参考电压源、参考电压选择装置、模数转换器和温度计算装置可以为一体形成的一个转换装置。

根据本实用新型的另一个实施例，至少两个参考电压源中的至少一个参考电压源、参考电压选择装置、模数转换器和温度计算装置可以为一体形成的一个转换装置，而其余的参考电压源可以在转换装置外部。

根据本实用新型的又一个实施例，参考电压选择装置、模数转换器和温度计算装置可以为一体形成的一个转换装置，而至少两个参考电压源可以全部都在该转换装置外部。

在本实用新型提供的测温装置中，温度传感装置包括温度传感器和与其相连的信号处理输出装置，该信号处理输出装置的输出端与模数转换器的输入端相连。更具而言，温度传感器可以为热敏电阻器，信号处理输出装置可以为分压电路。

利用以上技术特征，本实用新型提供的测温装置能够在较大的测温范围内一直保证较高的测量分辨率，且本实用新型提供的测温装置的测温时间短，硬件成本低。

附图说明

已经概括地描述了申请后，现在可参考附图，这些附图并不需要依比例描绘，并且其中：

图1是示意性示出依据本实用新型的测温装置的结构的框图。

图2是示意性示出依据本实用新型的一个具体实施例的测温装置的结构的框图。

图3是示意性示出依据本实用新型的另一具体实施例的测温装置的结构的框图。

图4是示意性示出依据本实用新型的又一个具体实施例的测温装置的结构的框图。

具体实施方式

在此后，将参考附图描述本实用新型的实施例，应该理解，本实用新型并不限于在此描述的特定实施例中，且不同的实施例中的特征可彼此结合，除非明确作出相反的陈述。

对这些实施例的说明是为了说明的目的给出的，并不构成限制。这些附图仅被视为示意性的表达。在附图中示出的所说明的功能性框图或者单元不应直接解释成指示了这些单元需要被实现成物理上分离的单元。而是，所示出的或者所描述的功能框或者单元可被实现为分离的单元，或者，可被合并成集成的单元。功能单元可以硬件、软件或者它们的组合的形式实现。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，提供了一种测温装置，其包括：温度传感装置1；至少两个参考电压源51，52，......，5n；从至少两个参考电压源51，52，......，5n中选择一个参考电压源以生成参考电压输出的参考电压选择装置4、根据参考电压选择装置4输出的参考电压，将温度传感器输出的模拟信号转换成数字信号的模数转换器2；和根据模数转换器2输出的数字信号计算所测温度的温度计算装置3。

其中温度传感装置1将被测温度转换成相应模拟信号，并将该模拟信号输出到模数转换器2的输入端，可选地，还将该模拟信号输出到参考电压选择装置4。更具体地，该温度传感装置1可包括温度传感器和与之相连的信号处理输出装置。温度传感器，可以是市面上有售的各种温度传感器，其将被测温度转换成一定的电路参数，例如电阻值。信号处理输出装置将该电路参数转换成模拟信号。优选地，该温度传感装置1为包括热敏电阻器的分压电路，如美国专利US7,081,816B2中公开的电路，其中热敏电阻器将温度转变成相应的电阻值，包括热敏电阻器的分压电路将该电阻值转换成相应的电压值。

至少两个参考电压源51，52，......，5n中的每一个所生成的参考电压可以与其他参考电压源生成的参考电压不同。如本领域技术人员所公知的，模数转换器的输入电压通常不应超过其参考电压，即模数转换器的参考电压与最大输入电压相对应，因此利用模数转换器的测量装置的可测范围受模数转换器的参考电压的限制。同时，模数转换器转换的分辨率与其参考电压有关，参考电压越大，分辨率就越低，导致测量装置的测量分辨率越低。因此，如果要达到较高的分辨率，就要选择较小的参考电压，但这样做又会缩小测量装置的可测范围。传统的利用模数转换器的测量装置仅为模数转换器提供一个参考电压，使得无法在较大的测量范围和较高的测量分辨率之间兼顾。本实用新型为解决该问题，提供了至少两个大小不同的参考电压。根据模数转换器的输入电压或者模数转换器转换的数字信号选择相应的参考电压输出给模数转换器。优选地，在模数转换器的输入电压较大时，使用较大的参考电压，而在模数转换器的输入电压较小时，使用较小的参考电压。可替换地，在模数转换器输出的数字信号代表的值较大时，使用较大的参考电压，而在模数转换器输出的数字信号代表的值较小时，使用较小的参考电压。这样，既能允许有较大的输入电压，从而获得较大的测量范围，又能在模数转换器的输入电压较小时，利用较小的参考电压，使得测量分辨率较高。从而能在较大的测量范围内，一直实现较高的测量分辨率。

参考电压选择装置4接收来自温度传感装置1的模拟信号，根据该模拟信号从至少两个参考电压源51，52，......，5n中选择一个参考电压源，以生成参考电压输出，即将所选的参考电压源产生的参考电压输出到模数转换器2，作为模数转换器2的参考电压。如图1所示，参考电压选择装置的输入端可以与所述至少两个参考电压源相连，以便接收来自所述至少两个参考电压源生成的参考电压。参考电压选择装置的选择依据端可以与温度传感装置的输出端相连，接收来自温度传感装置的模拟信号。参考电压选择装置的输出端可以与模数转换器的参考电压输入端相连，以便将所选的参考电压源产生的参考电压输出到模数转换器2。

具体而言，该参考电压选择装置4可以根据模拟信号的电压的大小选择参考电压源。优选地，该参考电压选择装置4根据模拟信号的电压的大小与至少两个参考电压源产生的参考电压的大小之间的关系来选择参考电压。例如，在模拟信号的电压越大的条件下，选择越大的参考电压；在模拟信号的电压越小的条件下，选择越小的参考电压。可替换地，参考电压选择装置4接收所述模数转换器输出的数字信号，根据该数字信号选择其中一个参考电压源。这种情况下，如图1中的虚线箭头所示，参考电压选择装置的选择依据端可以与模数转换器的输出端相连，接收模数转换器输出的数字信号。

在这种情况下，该参考电压选择装置4可以根据数字信号代表的值的大小选择参考电压源。例如，在数字信号代表的值越大的条件下，选择越大的参考电压；在数字信号代表的值越小的条件下，选择越小的参考电压。

以下通过举例的方式来说明参考电压选择装置4根据来自温度传感装置1的模拟信号为模数转换器2选择参考电压的过程。在该示例中，至少两个参考电压源51，52，......，5n分别产生第一参考电压和第二参考电压，第一参考电压大于第二参考电压。在模拟信号的电压大于第二参考电压的一定比例，例如50％的条件下，参考电压选择装置4选择第一参考电压。而在模拟信号的电压小于第一参考电压的上述比例，例如50％的条件下，参考电压选择装置4选择第二参考电压。另外，在参考电压选择装置4选择了第二参考电压的情况下，如果模拟信号的电压小于第二参考电压的一定比例，例如90％，则继续选择第二参考电压。而如果模拟信号的电压大于第二参考电压的比例，例如90％时，则选择第一参考电压。上述比例仅仅用来举例，不会限制本实用新型的范围。

参考电压选择装置4可以利用软件来实现，也可以利用诸如比较器等硬件来实现。优选地，参考电压选择装置4利用微控制器中运行的软件模块来实现。

模数转换器2基于参考电压选择装置4所选的参考电压将模拟信号转换成相应的数字信号。模数转换器2可以是任意类型的模数转换器，诸如连续近似模数转换器、Δ编码模数转换器或∑-Δ转换器等。

温度计算装置3连接到模数转换器2的输出端，根据模数转换器2输出的数字信号计算出温度。该温度计算装置3可以通过软件的形式来实现，当然也可以通过硬件的形式来实现。可选地，该温度计算装置3可以利用微控制器中的映射表来将模数转换器2输出的数字信号转换成所测温度的数值，还可以利用公式来计算所测温度值，等等。该温度计算装置3并不限于以上列出的实现方式。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，至少两个参考电压源51，52，......，5n与参考电压选择装置4、模数转换器2和温度计算装置3一体地形成一个转换装置。优选地，该转换装置利用诸如微控制器的集成电路来实现。在该实施例中，参考电压源是转换装置，例如微控制器中的固有的参考电压源。这种情况下，各个参考电压源生成的参考电压的大小是不可设置的，但可以通过参考电压选择装置4来选择。

如图3所示，在本实用新型的又一个实施例中，参考电压选择装置4、模数转换器2和温度计算装置3一体地形成一个转换装置，而至少两个参考电压源51，52，......，5n全部都在该转换装置外部。与图2所示的实施例相似，该转换装置利用诸如微控制器的集成电路来实现。

如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，至少两个参考电压源中的至少一个参考电压源511，......，51n与参考电压选择装置4、模数转换器2和温度计算装置3一体地形成一个转换装置。而剩余的参考电压源521，......，52n在该转换装置外部。与图2所示的实施例相似，该转换装置利用诸如微控制器的集成电路来实现。

综上，本实用新型提供的测温装置因为利用了模数转换器，测量温度的速度快。通过提供至少两个参考电压，并根据模数转换器的输入电压或模数转换器输出的数字信号代表的值来选择相应的参考电压，提高了模数转换器的分辨率，相应地提高了测温装置的测量分辨率。利用本实用新型公开的内容实现的测温装置能够在较宽的测温范围内实现很高的温度分辨率。

本领域技术人员可想到在此阐述的本申请的许多的变形和其它方面，对于这些，本申请在前面的说明书和附图中存在启示。因此，应该理解，本申请并不被限制在所揭示的具体的方面中，而变形和其他方面也意图被包括在随附的权利要求书的范围中。虽然在此采用了具体的术语，但是它们仅被用作一般性和描述性的意义，而并不是为了限制的目的。

Claims (10)

1.一种测温装置，其特征在于，包括：

温度传感装置；

至少两个参考电压源；

从所述至少两个参考电压源中选择一个参考电压源以生成参考电压输出的参考电压选择装置；

根据所述参考电压选择装置输出的参考电压，将所述温度传感器输出的模拟信号转换成数字信号的模数转换器；和

根据所述模数转换器输出的数字信号计算所测温度的温度计算装置。

2.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述至少两个参考电压源中的每一个生成的参考电压与其他参考电压源生成的参考电压不同。

3.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置根据所述温度传感装置输出的模拟信号选择其中一个参考电压源。

4.如权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置根据所述模拟信号的电压的大小选择其中一个参考电压源。

5.如权利要求4所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置根据所述模拟信号的电压的大小与所述至少两个参考电压源生成的参考电压的大小之间的关系，选择其中一个参考电压源。

6.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置根据所述模数转换器输出的数字信号选择其中一个参考电压源。

7.如权利要求6所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置根据所述数字信号代表的数值的大小选择其中一个参考电压源。

8.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述至少两个参考电压源、所述参考电压选择装置、所述模数转换器和所述温度计算装置是一体形成的一个转换装置。

9.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述至少两个参考电压源中的至少一个参考电压源、所述参考电压选择装置、所述模数转换器和所述温度计算装置是一体形成的一个转换装置。

10.如权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述参考电压选择装置、所述模数转换器和所述温度计算装置是一体形成的一个转换装置。

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