[发明专利]一种带自动校准的高精度测量电路和方法

说明书

本发明在专利申请号为2014107833512的《一种基于NTC温度传感器的高精度温度采集电路及方法》的基础上进行改进。不仅完善了现有技术方案的缺陷，保证在窄采集温度范围时也能达到高精度，并且具备自动校准功能，而且成本更加低廉。本发明技术方案采用软件进行NTC供电电源检测,消除电源波动造成的误差。采用多个电阻器进行匹配,适应不同区间的NTC阻值分压值,拉大不同温度对应的电阻值引起的分压阶梯,消除测量误差。电路启动时进行自动校准,获取线性调整系数,消除器件不一致性的误差。

技术领域

本发明应用于NTC温度传感器精准测量领域,尤其涉及一种基于NTC温度传感器的带自动校准的高精度测量电路和方法。

背景技术

目前市面上的NTC测量电路,均为单电阻分压式，因为热敏电阻为指数型,采用单电阻分压式造成测量有的区间误差很大,测量温度误差达到±5℃,由于每个元件的差异性,出厂之前都需要手动进行校准，否则，由于元件导致的差异性而产生的测量误差也会达到±2℃,综合误差会达到±7℃,现有技术采用多电阻分压式的方法进行测量，一定程度上可消除测量误差,但是无法消除元件一致性的误差。目前上的消除误差的手段比较单一,只针对主要的误差进行了消除,其余的误差未考虑齐全,有的有了精度没有校准功能,造成生产上困难。

如专利申请号为2014107833512的《一种基于NTC温度传感器的高精度温度采集电路及方法》公开的技术方案可以达到在宽采集温度范围内获得较好的精度。但是当在窄采集温度范围内却不能保证精度。

发明内容

为了保证在窄采集温度范围时也能达到高精度，本发明在专利申请号为2014107833512的《一种基于NTC温度传感器的高精度温度采集电路及方法》的基础上进行了改进。不仅完善了现有技术方案的缺陷，而且成本比现有技术方案还要低廉。

本发明技术方案采用软件进行NTC供电电源检测,消除电源波动造成的误差。采用多个电阻器进行匹配,适应不同区间的NTC阻值分压值,拉大不同温度对应的电阻值引起的分压阶梯,消除测量误差。电路启动时进行自动校准,获取线性调整系数,消除器件不一致性的误差。

为了达到上述技术效果。具体的，一种基于NTC温度传感器的带自动校准的高精度测量电路，包括校准电阻R1和R2、校准开关、NTC温度传感器、采样开关、采样电阻R3和R4、MCU电源、MCU。其中，

所述的校准电阻R1和R2连接MCU的电源采集功能引脚，所述的校准电阻用于采集数据计算测量误差系数，MCU的电源采集功能对电源过滤消除电源波动。所述的校准电阻R1和R2与校准开关阵列S1一一对应串联，校准开关分别连接MCU的CA和CB引脚，MCU对校准开关进行开、关控制。

所述的NTC温度传感器连接MCU的AD引脚，用于分压信号采集，最终换算出周围环境的温度。

所述的NTC温度传感器和所述的校准电阻R1、R2分别与MCU电源连接。

所述的采样开关S2分别连接MCU的CC和CD引脚，所述的采样开关一一串联采样电阻，采样电机接地。MCU对采样开关进行选择控制。

所述的MCU用于为所述的校准开关、采样开关提供开关选择信号以及根据所述的校准电阻值、以及所述的MCU电源值，确定测量误差系数，最终结合误差系数精确计算出所述NTC温度传感器在当前环境下的阻值和温度值。

本发明还提供了一种基于NTC温度传感器的带自动校准的高精度测量方法，包括：

S01：通过MCU引入校准电阻阵列测量获得电源电压值；

S02：实测误差与理论误差拟合成线性方程；

S03：解析线性方程，获得误差系数；

S04：将误差系数补偿到NTC温度传感器测量值中，得到高精度的输出值。