CN213336542U - 一种温度传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度传感装置，本申请中首先具有两个分压电路，差分放大器能够将两个分压电路的采样电压进行做差，由于通常情况下两个分压电路中的电线线阻比较接近，因此做差后会抵消掉两个分压电路中线阻所分得的电压值，做差的结果也即热敏电阻随着目标点的温度值变化而产生的阻值变化量所对应的电压值，并不包含线阻所对应的电压值，因此通过将其放大后计算出来的温度值更加精确。

Description

一种温度传感装置

技术领域

本实用新型涉及测温领域，特别是涉及一种温度传感装置。

背景技术

现有技术中通常会采用由一个固定阻值的普通电阻以及一个热敏电阻组成的分压电路来对目标点的温度进行检测，可以将热敏电阻贴近目标点设置，并采样分压电路两个电阻中间点的电压值，然后通过该电压值以及固定电阻的阻值计算出热敏电阻的实际阻值，然后根据热敏电阻的阻值与温度的对应关系确定出实际阻值对应的目标点的温度值，但是该实际阻值仅仅是理想状态下热敏电阻的阻值，在真实情况下该实际阻值还额外包括了用于连接该热敏电阻的电线的线阻，也就是说上述确定出的实际阻值并不单纯是热敏电阻的实际阻值，因此根据热敏电阻的阻值与温度的对应关系确定出的温度值也就不够准确，温度检测的精度较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种温度传感装置，消除了线阻对温度检测的影响，提高了温度检测的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种温度传感装置，包括：

分别与第一分压电路以及第二分压电路连接的稳压电源，用于同时为所述第一分压电路以及所述第二分压电路提供稳定值的电压；

包括第一固定电阻以及热敏电阻的所述第一分压电路；

包括第二固定电阻以及第三固定电阻的所述第二分压电路；

第一输入端与所述第一分压电路的中间点连接，第二输入端与所述第二分压电路的中间点连接的差分放大电路，用于将所述第一分压电路以及所述第二分压电路的两个中间点的电压值做差并放大，以便通过其计算出所述热敏电阻所在目标点的温度值。

优选地，所述热敏电阻为三线制热敏电阻；

所述稳压电源的正极分别与所述第一固定电阻第一端以及所述第二固定电阻第一端连接，所述第一固定电阻的第二端与所述热敏电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述第三固定电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端分别与所述第三固定电阻的第二端以及所述稳压电源的负极连接。

优选地，所述第一固定电阻以及所述第二固定电阻的阻值相同，所述第三固定电阻与标准温度下的所述热敏电阻的阻值相同。

优选地，该温度传感装置还包括：

第一端与所述差分放大电路的输出端连接，第二端用于连接处理器的电压箝位电路，用于将所述差分放大器输出的电压值箝位在预设值内，以防损坏后端的处理器。

优选地，所述电压箝位电路包括第一二极管、第二二极管以及箝位电源；

所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极作为所述电压箝位电阻的第一端以及第二端，所述第二二极管的负极与所述箝位电源连接。

优选地，该温度传感装置还包括：

第一端与所述差分放大电路的输出端连接，第二端与所述电压箝位电路的第一端连接的低通滤波器，用于滤波电路中电能所受到的高频干扰。

优选地，所述低通滤波器包括第四固定电阻以及电容；

所述第四固定电阻的第一端与所述差分放大电路的输出端连接，所述第四固定电阻的第二端分别与所述电容的第一端以及所述电压箝位电路的第一端连接，所述电容的第二端接地。

优选地，所述差分放大电路为差分运算放大器。

本实用新型提供了一种温度传感装置，本申请中首先具有两个分压电路，差分放大器能够将两个分压电路的采样电压进行做差，由于通常情况下两个分压电路中的电线线阻比较接近，因此做差后会抵消掉两个分压电路中线阻所分得的电压值，做差的结果也即热敏电阻随着目标点的温度值变化而产生的阻值变化量所对应的电压值，并不包含线阻所对应的电压值，因此通过将其放大后计算出来的温度值更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的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为本实用新型提供的一种温度传感装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种三线制热敏电阻的结构示意图；

图3为本实用新型提供的另一种温度传感装置的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种桥式电路的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种温度传感装置，消除了线阻对温度检测的影响，提高了温度检测的准确性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种温度传感装置的结构示意图，该温度传感装置包括：

分别与第一分压电路2以及第二分压电路3连接的稳压电源1，用于同时为第一分压电路2以及第二分压电路3提供稳定值的电压；

包括第一固定电阻R9以及热敏电阻R0的第一分压电路2；

包括第二固定电阻R6以及第三固定电阻R7的第二分压电路3；

第一输入端与第一分压电路2的中间点连接，第二输入端与第二分压电路3的中间点连接的差分放大电路4，用于将第一分压电路2以及第二分压电路3的两个中间点的电压值做差并放大，以便通过其计算出热敏电阻R0所在目标点的温度值。

具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，本实用新型实施例中首先设置了两个分压电路，两个分压电路均可以提供一路采样电压，可以认为其中的第二分压电路3提供的采样电压是标准电压，因为其数值仅仅取决于第二固定电阻R6以及第三固定电阻R7的阻值比，且第二固定电阻R6以及第三固定电阻R7的阻值比是不便的，对于第一分压电路2来说，由于热敏电阻R0设置在目标点上，随着目标点温度的变化热敏电阻R0的阻值也会发生改变，因此热敏电阻R0与第一固定电阻R9的阻值比也会变化，相应的第一分压电路2的采样电压的电压值也会变化。

具体的，在上述段落的基础上，首先我们需要说明的是，通常情况下在设置两个分压电路时，其中电线的规格以及长度均相似，因此两个分压电路中的线阻也基本相等，如此一来，两个分压电路的采样电压分别为(热敏电阻R0与线阻共同分得的电压)以及(第三固定电阻R7与线阻共同分得的电压)，差分放大电路4在将这两个采样电压做差后，相当于得到了热敏电阻R0所分电压与第三固定电阻R7所分电压的差值，其中的线阻被抵消掉了，做差得到的结果实际上能够反映出来热敏电阻R0实际的阻值，原理也非常简单，例如假设在0℃下热敏电阻R0所分电压与第三固定电阻R7所分电压的电压值相等，此种情况下做差结果为零，而当做差结果为不等于零的A时，A实际上就是热敏电阻R0相对于0℃时所对应阻值的阻值变化量所对应的电压值，将A加上热敏电阻R0在0℃时的阻值所分得的电压值即为热敏电阻R0当前的阻值所分得的电压值，然后根据热敏电阻R0当前所分电压值以及第一固定电阻R9的阻值，即可确定出热敏电阻R0的当前阻值，最后通过热敏电阻R0的阻值与温度值的对应关系表即可确定出当前阻值所对应的实际温度值。

其中，做差后进行放大的目的是为了将数值过小的模拟量进行放大，以便处理器能够顺利地进行识别处理，可以最终计算得到温度值，放大的倍数可以进行自主设定，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，稳压电源1可以提供稳定电压值，其电压值的具体大小可以进行自主设定，本实用新型实施例在此不做限定。

值得一提的是，第一固定电阻R9、第二固定电阻R6以及第三固定电阻R7均可以选用高精度以及低温漂的电阻，以减少因环境温度变化和电阻阻值差异而引起的误差，例如可以选用具有低温漂5ppm以及精度为千分之一的精密电阻等，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，电阻温度系数表示电阻当温度改变1度时，电阻值的相对变化，当温度每升高1℃时，导体电阻的增加值与原来电阻的比值。单位为ppm/℃。由于，所有的实物电阻的阻值都不是一个固定的值，而是随着温度的变化而变化，只是变化范围较小，对于精密测量来说这种小的温漂也可以引起测量的误差，对于电阻来说，选用温度系数越小的电阻，引入电路中的误差也越小。而选用差分放大电路4也可以消除该温漂引起的测量误差，原理如下：

假设本申请中的第一固定电阻R9、热敏电阻R0、第二固定电阻R6以及第三固定电阻R7在环境温度变化的时候，电阻的阻值会随着温度的变化为产生相应的变化，假设第一固定电阻R9与第二固定电阻R6的阻值均为15k，热敏电阻R0以及第三固定电阻R7的阻值均为1k，且各个电阻的温度系数是一样的，当温度变化后，第一固定电阻R9与第二固定电阻R6的阻值均为15.01k，热敏电阻R0以及第三固定电阻R7的阻值均为1.01k，测得两个分压电路的电压值后，经过差分运算相减之后，第一分压电路2的电压值：VCC*(R0/(R9+R0))，右侧桥臂的电压值：VCC*(R7/(R6+R7))，VCC为稳压电源的输出电压值，两个分压电路上的电压值相减，由于温度带来的误差便被消除了。

本实用新型提供了一种温度传感装置，本申请中首先具有两个分压电路，差分放大器能够将两个分压电路的采样电压进行做差，由于通常情况下两个分压电路中的电线线阻比较接近，因此做差后会抵消掉两个分压电路中线阻所分得的电压值，做差的结果也即热敏电阻R0随着目标点的温度值变化而产生的阻值变化量所对应的电压值，并不包含线阻所对应的电压值，因此通过将其放大后计算出来的温度值更加精确。

为了更好地对本实用新型实施例进行说明，请参考图2以及图4，图2为本实用新型提供的一种三线制热敏电阻的结构示意图，图4为本实用新型提供的一种桥式电路的结构示意图，在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，热敏电阻R0为三线制热敏电阻；

稳压电源1的正极分别与第一固定电阻R9第一端以及第二固定电阻R6第一端连接，第一固定电阻R9的第二端与热敏电阻R0的第一端连接，第二固定电阻R6的第二端与第三固定电阻R7的第一端连接，热敏电阻R0的第二端分别与第三固定电阻R7的第二端以及稳压电源1的负极连接。

具体的，三线制热敏电阻的三条出线所对应的线阻基本相等，因此采用三线制热敏电阻即可将第一分压电路2以及第二分压电路3中的线阻控制平衡，便于在做差后消除线阻对温度检测带来的影响。

其中，参考图4可以直观的看出，由于三线制热敏电阻提供至第一分压电路2以及第二分压电路3的电线长度以及材料均相同，因此所形成的线阻基本相同。

当然，除了三线制热敏电阻外，热敏电阻R0还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一固定电阻R9以及第二固定电阻R6的阻值相同，第三固定电阻R7与标准温度下的热敏电阻R0的阻值相同。

具体的，在上述方案的情况下，在标准温度(例如可以为0℃)下，两个采样电压值的差值可以为零，在这这种情况下也可以提高计算的简便度以及速度。

当然，除了上述方案外，第一固定电阻R9、第二固定电阻R6、第三固定电阻R7以及热敏电阻R0的阻值还可以分别为其他具体数值，本实用新型实施例在此不做限定。

为了更好地对本实用新型实施例进行说明，请参考图3，图3为本实用新型提供的另一种温度传感装置的结构示意图，作为一种优选的实施例，该温度传感装置还包括：

第一端与差分放大电路4的输出端连接，第二端用于连接处理器的电压箝位电路5，用于将差分放大器输出的电压值箝位在预设值内，以防损坏后端的处理器。

具体的，考虑到最终需要处理器对差分放大电路4输出的电压值进行处理，若该电压值因为某些原因发生突变，突然增大到一个较高的电压值，那么便会直接造成处理器的损坏，因此本实用新型实施例中通过电压箝位电路5将差分放大器输出的电压值箝位在预设值内，以防其超过预设值并对处理器造成损坏，降低了维修成本。

其中，预设值可以进行自主设定，例如可以为3.3V等，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电压箝位电路5包括第一二极管、第二二极管以及箝位电源；

第一二极管的正极接地，第一二极管的负极与第二二极管的正极作为电压箝位电阻的第一端以及第二端，第二二极管的负极与箝位电源连接。

具体的，本实用新型实施例中的电压箝位电路5仅包括两个二极管，具有结构简单以及成本低的优点。

当然，除了该类型外，电压箝位电路5还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该温度传感装置还包括：

第一端与差分放大电路4的输出端连接，第二端与电压箝位电路5的第一端连接的低通滤波器6，用于滤波电路中电能所受到的高频干扰。

具体的，考虑到电路中可能因为一些原因加入一些高频分量，对差分放大电路4本身输出的电压值造成了干扰，可能会降低温度检测的准确性，因此本实用新型实施例中设置了低通滤波器6对高频部分的干扰进行滤除，以便处理器能够计算得到精准的目标点的温度值。

作为一种优选的实施例，低通滤波器6包括第四固定电阻以及电容；

第四固定电阻的第一端与差分放大电路4的输出端连接，第四固定电阻的第二端分别与电容的第一端以及电压箝位电路5的第一端连接，电容的第二端接地。

具体的，本实用新型实施例中的低通滤波器6具有结构简单、成本低以及寿命长等优点。

当然，除了该类型外，低通滤波器6还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，差分放大电路4为差分运算放大器。

具体的，差分运算放大器具有体积小、成本低以及寿命长等优点。

其中，经过实践测试，差分运算放大器工作在单电源供电的情况下，存在测量数值不准的现象，本申请可以采用双电源供电，其中的负电压或可采用电荷泵的方式实现。

其中，差分运算放大器可以为多种类型，例如可以为图4中的AD620，还可以为LT1167等型号，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了差分运算放大器外，差分放大电路4还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种温度传感装置，其特征在于，包括：

分别与第一分压电路以及第二分压电路连接的稳压电源，用于同时为所述第一分压电路以及所述第二分压电路提供稳定值的电压；

包括第一固定电阻以及热敏电阻的所述第一分压电路；

包括第二固定电阻以及第三固定电阻的所述第二分压电路；

第一输入端与所述第一分压电路的中间点连接，第二输入端与所述第二分压电路的中间点连接的差分放大电路，用于将所述第一分压电路以及所述第二分压电路的两个中间点的电压值做差并放大，以便通过其计算出所述热敏电阻所在目标点的温度值。

2.根据权利要求1所述的温度传感装置，其特征在于，所述热敏电阻为三线制热敏电阻；

所述稳压电源的正极分别与所述第一固定电阻第一端以及所述第二固定电阻第一端连接，所述第一固定电阻的第二端与所述热敏电阻的第一端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述第三固定电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端分别与所述第三固定电阻的第二端以及所述稳压电源的负极连接。

3.根据权利要求2所述的温度传感装置，其特征在于，所述第一固定电阻以及所述第二固定电阻的阻值相同，所述第三固定电阻与标准温度下的所述热敏电阻的阻值相同。

4.根据权利要求3所述的温度传感装置，其特征在于，该温度传感装置还包括：

第一端与所述差分放大电路的输出端连接，第二端用于连接处理器的电压箝位电路，用于将所述差分放大电路输出的电压值箝位在预设值内，以防损坏后端的处理器。

5.根据权利要求4所述的温度传感装置，其特征在于，所述电压箝位电路包括第一二极管、第二二极管以及箝位电源；

所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极作为所述电压箝位电路的第一端以及第二端，所述第二二极管的负极与所述箝位电源连接。

6.根据权利要求4所述的温度传感装置，其特征在于，该温度传感装置还包括：

低通滤波器，用于滤波电路中电能所受到的高频干扰；

则所述电压箝位电路的第一端通过所述低通滤波器与所述差分放大电路的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的温度传感装置，其特征在于，所述低通滤波器包括第四固定电阻以及电容；

所述第四固定电阻的第一端与所述差分放大电路的输出端连接，所述第四固定电阻的第二端分别与所述电容的第一端以及所述电压箝位电路的第一端连接，所述电容的第二端接地。

8.根据权利要求1至7任一项所述的温度传感装置，其特征在于，所述差分放大电路为差分运算放大器。

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