一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路的製作方法
2023-05-16 22:21:16
一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其包括基準電壓模塊、指數電路、電壓加法電路、熱敏電阻測溫電路、模數轉換器、CPU、第一跟隨器電路、第二跟隨器電路；基準電壓模塊的輸入端連接直流電壓，其輸出端給指數電路和熱敏電阻測溫電路提供基準電壓，指數電路通過第一跟隨器電路與電壓加法電路連接，熱敏電阻測溫電路通過第二跟隨器電路與電壓加法電路連接；本實用新型通過獲取相應的指數電路補償電壓信號，加法電路將指數電路輸出的補償電壓和熱敏電阻測溫電路輸出測量電壓疊加，將補償後的電壓經過模數轉換器模數轉換後傳遞給CPU；操作簡單，通用性強，補償後的電壓信號更加精準。
【專利說明】一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及熱敏電阻溫度補償電路。
【背景技術】
[0002]目前，NTClOK熱敏電阻和NTC100K熱敏電阻在溫度測量設備中得到廣泛使用。熱敏電阻測量溫度的工作原理是:熱敏電阻的阻值與溫度具有對應關係，通過測量電阻值就可以得到相應的溫度值，目前常用的測量電路是通過串聯一個精密電阻，按照分壓原理，測出熱敏電阻上的電壓來計算出其電阻值，最後再通過查表獲取當前溫度值。但是通過這種電路測量得出的溫度與實際環境溫度存在溫升問題，主要有一下幾個原因:
[0003]1、線路板溫度升高:對於很多控制盒，由於外觀或結構要求，需要將NTC熱敏電阻焊接在電路板上，而在工作狀態下電路板上導線會有溫度升高的現象，從而影響到熱敏電阻的阻值；
[0004]2、控制盒內溫度升高:控制盒屬於一個相對密閉的空間，電路板產生的熱量會導致該空間的溫度升高，從而影響到熱敏電阻的阻值。有些溫控器是嵌入到牆壁中的，這種情況下溫度升高就更加明顯；
[0005]3、熱敏電阻自身發熱:利用熱敏電阻進行溫度測量時，需用電路將電阻轉換為電壓，因此熱敏電阻中需要通過電流，該電流會引起熱敏電阻發熱，從而影響到熱敏電阻的阻值。
實用新型內容
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種熱敏電阻溫度補償電路，獲取相應的指數電路補償電壓信號，與熱敏電阻測溫電路得到的測量電壓信號疊加，得出補償後的電壓信號更加精準。
[0007]本實用新型採用的技術方案如下:
[0008]一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，包括基準電壓模塊、指數電路、電壓加法電路、熱敏電阻測溫電路、模數轉換器、CPU ;
[0009]指數電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容Cl、第一運算放大器；電阻Rl的一端連接基準電壓模塊的輸出端，電容Cl的一端接地，電阻Rl的另一端和電容Cl的另一端均通過電阻R2與第一運算放大器的同相輸入端連接，第一運算放大器的反向輸入端與其輸出端連接，第一運算放大器的輸出端還通過電阻R3與電阻R5的一端連接，電阻R4的一端與電阻R5的一端連接，電阻R4的另一端接地；第一運算放大器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地；
[0010]電壓加法電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電容C2、第二運算放大器；電阻R6的一端、電阻R7的一端以及電阻R8的一端均與第二運算放大器的同相輸入端連接，電阻R6的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R8的另一端接地；電阻R9的一端和電阻RlO的一端均與第二運算放大器的反向輸入端連接，電阻R9的另一端接地，電阻RlO的另一端及電容C2的一端均與第二運算放大器的輸出端連接，第二運算放大器還通過模數轉換器連接CPU的輸入端，電容C2的另一端接地；該第二運算放大器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地；
[0011]熱敏電阻溫測電路包括電阻R11、熱敏電阻RT、電阻R12、電容C3 ;所述電阻Rl I的一端與基準電壓模塊的輸出端連接，電阻Rll的另一端和熱敏電阻RT的一端均通過電阻R12與電阻R7的另一端連接，熱敏電阻RT的另一端接地，電容C3的一端連接熱敏電阻RT的一端，電容C3的另一端接地；基準電壓模塊的輸入端連接直流電壓。
[0012]進一步的，熱敏電阻溫度補償電路還包括第一電壓跟隨器電路，第一電壓跟隨器電路包括第一電壓跟隨器和電容C4，所述第一電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R5的另一端連接，第一電壓跟隨器的反向輸入端、電容C4的一端以及電阻R6的另一端均與第一電壓跟隨器的輸出端連接，電容C4的另一端接地；第一電壓跟隨器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。
[0013]進一步的，熱敏電阻溫度補償電路還包括第二電壓跟隨器，其中，電阻R12的一端與熱敏電阻RT的一端連接，第二電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R12的另一端連接；第二電壓跟隨器的反向輸入端和電阻R7的另一端均與第二電壓跟隨器的輸出端連接；第二電壓跟隨器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。
[0014]進一步的，電容Cl為可調電容。
[0015]進一步的，電阻Rl為可調電阻。
[0016]進一步的，電阻R3為可調電阻。
[0017]進一步的，電阻R4為可調電阻。
[0018]進一步的，直流電壓為5V。
[0019]進一步的，基準電壓模塊為型號是ADR525的基準電壓晶片。
[0020]本實用新型的有益效果是:
[0021]通過基準電路給電路提供2.5V的基準電壓，根據參數調整指數電路中電阻電容的值，得到與實際環境匹配的補償電壓，補償電壓與熱敏電阻測量的電壓疊加後，得到精準的外環境正常溫度下的電壓，從而得出當前溫度值，結構簡單，操作方便，通用性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的電路結構圖。
[0023]其中，1、基準電壓模塊；2、指數電路；3、電壓加法電路；4、熱敏電阻測溫電路；5、第一電壓跟隨器電路；6、第二電壓跟隨器電路；7、模數轉換器；8、CPU ;9、第一運算放大器；10、第二運算放大器；11、第一電壓跟隨器；12、第二電壓跟隨器。
【具體實施方式】
[0024]下面，結合附圖以及【具體實施方式】，對本實用新型做進一步描述:
[0025]如圖1所示，一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，包括基準電壓模塊1、指數電路2、電壓加法電路3、熱敏電阻測溫電路4、模數轉換器7、CPU8、第一電壓跟隨器電路5、第二電壓跟隨器電路6、5V的直流電壓；
[0026]基準電壓模塊I的輸入端連接直流電壓，基準電壓模塊為型號是ADR525的基準電壓晶片，是一種高精度、分流模式基準電壓源，提供穩定的2.5V電壓。
[0027]指數電路2包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C1、第一運算放大器；電阻R1的一端連接基準電壓模塊的輸出端，電容C1的一端接地，電阻R1的另一端和電容C1的另一端均通過電阻R2與第一運算放大器9的同相輸入端連接，第一運算放大器9的反向輸入端與其輸出端連接，第一運算放大器9的輸出端還通過電阻R3與電阻R5的一端連接，電阻R4的一端與電阻R5的一端連接，電阻R4的另一端接地；第一運算放大器9的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地；電阻R1、電阻R3、電阻R4均為可調電阻，電容C1為可調電容。在使用前，事先在不同的環境溫度下，測量原始溫度升高的數據，同樣可採用熱敏電阻來取值，溫度升高，電壓值下降，按一定的時間間隔測量多組數據並記錄，並通過MATLAB等數學工具對採集到的原始數據進行指數擬合，得到指數函數參數。在使用補償電路時，電阻R1和電容C1的乘積完成時間參數的調整，電阻R3和電壓R4的共同實現補償電壓的係數；根據事先得到的函數參數，調整電阻R1、電阻R3、電阻R4和電容C1的值，從而調整指數電路相應的係數，調整完成後，得到補償電壓；由於函數參數是操作前事先得到，得到的參數值可以長期使用，在不同情況下只需要簡單調節電阻R1、電容C1、電阻R3以及電阻R4，從而完成對時間參數和補償電壓係數的調整，操作簡單方便，實現步驟統一，通用性好，並且函數參數是通過對原始數據進行數學建模所得，所以補償電壓精度高，使得補償後的電壓更加精準。
[0028]第一電壓跟隨器電路5包括第一電壓跟隨器11和電容C4，所述第一電壓跟隨器11的同相輸入端與電阻R5的另一端連接，第一電壓跟隨器11的反向輸入端、電容C4的一端均與第一電壓跟隨器11的輸出端連接，電容C4的另一端接地；第一電壓跟隨器11的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。
[0029]電壓加法電路3包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電容C2、第二運算放大器10 ;電阻R6的一端、電阻R7的一端以及電阻R8的一端均與第二運算放大器10的同相輸入端連接，電阻R6的另一端連接第一電壓跟隨器11的輸出端，電阻R8的另一端接地；電阻R9的一端和電阻R10的一端均與第二運算放大器10的反向輸入端連接，電阻R9的另一端接地，電阻R10的另一端及電容C2的一端均與第二運算放大器10的輸出端連接，第二運算放大器10還通過模數轉換器7連接CPU8的輸入端，電容C2的另一端接地；該第二運算放大器10的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地；電壓加法電路3是將指數電路2產生的補償電壓信號和熱敏電阻測量電路得到的測量電壓信號疊加後，得到補償後的電壓信號，得到補償後的電壓信號是精準的電壓數據，解決了現在技術條件下因各種原因導致溫度升高帶來電壓數據不準確的問題。補償後的電壓信號通過模數轉換器7轉換後傳輸到CPU8，在CPU8讀出電壓值，從而得知當前的溫度值。
[0030]熱敏電阻測溫電路4包括電阻R11、熱敏電阻RT、電阻R12、電容C3 ;所述電阻R11的一端與基準電壓模塊1的輸出端連接，電阻R11的另一端和熱敏電阻RT的一端均與電阻R12的一端連接，熱敏電阻RT的另一端接地，電容C3的一端連接熱敏電阻RT的一端，電容C3的另一端接地。該電路將熱敏電阻的阻值轉換為電壓。
[0031 ] 第二電壓跟隨器電路6具體為第二電壓跟隨器12，第二電壓跟隨器12的同相輸入端與電阻R12的另一端連接；第二電壓跟隨器12的反向輸入端和電阻R7的另一端均與第二電壓跟隨器12的輸出端連接；第二電壓跟隨器12的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。第一電壓跟隨器電路5和第二電壓跟隨器電路6均是起到增強信號的驅動能力的作用，防止信號產生偏移。
[0032]對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬於本實用新型權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:包括基準電壓模塊、指數電路、電壓加法電路、熱敏電阻測溫電路、模數轉換器、CPU ； 所述指數電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容Cl、第一運算放大器；所述電阻Rl的一端連接基準電壓模塊的輸出端，所述電容Cl的一端接地，電阻Rl的另一端和電容Cl的另一端均通過電阻R2與所述第一運算放大器的同相輸入端連接，第一運算放大器的反向輸入端與其輸出端連接，第一運算放大器的輸出端還通過電阻R3與電阻R5的一端連接，所述電阻R4的一端與電阻R5的一端連接，電阻R4的另一端接地；所述第一運算放大器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地； 所述電壓加法電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電容C2、第二運算放大器；所述電阻R6的一端、電阻R7的一端以及電阻R8的一端均與第二運算放大器的同相輸入端連接，電阻R6的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R8的另一端接地；所述電阻R9的一端和電阻RlO的一端均與第二運算放大器的反向輸入端連接，電阻R9的另一端接地，電阻RlO的另一端及電容C2的一端均與第二運算放大器的輸出端連接，第二運算放大器還通過模數轉換器連接CPU的輸入端，電容C2的另一端接地；該第二運算放大器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地； 所述熱敏電阻溫測電路包括電阻Rl 1、熱敏電阻RT、電阻Rl2、電容C3 ;所述電阻Rl I的一端與基準電壓模塊的輸出端連接，電阻Rll的另一端和熱敏電阻RT的一端均通過電阻R12與電阻R7的另一端連接，熱敏電阻RT的另一端接地，所述電容C3的一端連接熱敏電阻RT的一端，電容C3的另一端接地； 所述基準電壓模塊的輸入端連接直流電壓。
2.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:熱敏電阻溫度補償電路還包括第一電壓跟隨器電路，第一電壓跟隨器電路包括第一電壓跟隨器和電容C4，所述第一電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R5的另一端連接，第一電壓跟隨器的反向輸入端、電容C4的一端以及電阻R6的另一端均與第一電壓跟隨器的輸出端連接，電容C4的另一端接地；第一電壓跟隨器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。
3.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:熱敏電阻溫度補償電路還包括第二電壓跟隨器，其中，電阻R12的一端與熱敏電阻RT的一端連接，第二電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R12的另一端連接；第二電壓跟隨器的反向輸入端和電阻R7的另一端均與第二電壓跟隨器的輸出端連接；第二電壓跟隨器的正極電源端連接直流電壓，其負極電源端接地。
4.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述電容Cl為可調電容。
5.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述電阻Rl為可調電阻。
6.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述電阻R3為可調電阻。
7.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述電阻R4為可調電阻。
8.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述直流電壓為5V。
9.如權利要求1所述的基於指數的熱敏電阻溫度補償電路，其特徵在於:所述的基準電壓模塊為型號是ADR525的基準電壓晶片。
【文檔編號】G01K7/25GK204241127SQ201420766196
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】付小娟, 吳洪坤, 宋振海 申請人:付小娟, 吳洪坤, 宋振海