一種溫度檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種溫度檢測(cè)電路，包括熱敏電阻、m個(gè)上拉或下拉電阻、濾波電阻、濾波電容、m-1個(gè)開關(guān)管、微處理器。溫度檢測(cè)電路的電源和地均區(qū)分為相互獨(dú)立的模擬、數(shù)字兩部分。熱敏電阻與第一上拉或下拉電阻串聯(lián)，兩者之間為分壓點(diǎn)；該串聯(lián)支路的一端接模擬電源，另一端接地。m-1個(gè)開關(guān)管的柵極分別連接微處理器的m-1個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出引腳，源極和漏極中的一個(gè)均連接模擬電源或模擬地，另一個(gè)分別通過其余m-1個(gè)上拉或下拉電阻連接分壓點(diǎn)。濾波電阻連接分壓點(diǎn)和微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳。濾波電容連接在微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳和模擬地。本申請(qǐng)可以在較寬的溫度檢測(cè)范圍取得較高的檢測(cè)精度，并能避免模擬和數(shù)字信號(hào)的干擾。
【專利說明】—種溫度檢測(cè)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種溫度檢測(cè)電路，特別是涉及一種基于熱敏電阻的溫度檢測(cè)電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]熱敏電阻是一種對(duì)溫度敏感的電子元件，不同溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。按照溫度系數(shù)不同，熱敏電阻分為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)兩類。前者在溫度越高時(shí)電阻值越大，后者在溫度越高時(shí)電阻值越低。
[0003]由于熱敏電阻的電阻值隨著溫度不同而改變，因此可用于溫度檢測(cè)電路。專利號(hào)為ZL201020291477.7、授權(quán)公告日為2011年6月29日的中國(guó)實(shí)用新型專利就公開了一種基于熱敏電阻的測(cè)溫電路。
[0004]請(qǐng)參閱圖1，上述專利的測(cè)溫電路中，熱敏電阻21與分壓電阻22串聯(lián)后，一端接工作電源，另一端接地。分壓點(diǎn)23接到微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)引腳。分級(jí)電阻一 24的一端接到微處理器的輸入輸出一(1/01)引腳，另一端接分壓點(diǎn)23。分級(jí)電阻二 25的一端接到微處理器的輸入輸出二(1/02)引腳，另一端接分壓點(diǎn)23。分壓電阻22與電容一 26并聯(lián)。
[0005]理論上，分級(jí)電阻一 24、分級(jí)電阻二 25是不需要的。隨著溫度不同，熱敏電阻21的電阻值發(fā)生變化，從而導(dǎo)致分壓點(diǎn)23的電壓值改變。微處理器通過獲取分壓點(diǎn)23的電壓值即可計(jì)算出溫度。然而，熱敏電阻21的電阻值與溫度之間并不是線性關(guān)系。在熱敏電阻21的溫度檢測(cè)范圍的兩端，即靠近最低檢測(cè)溫度的區(qū)域、靠近最高檢測(cè)溫度的區(qū)域中，熱敏電阻21的電阻值跟隨溫度的改變并不明顯，這使得微處理器內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊無法區(qū)分這些區(qū)域內(nèi)的熱敏電阻21的細(xì)微阻值變化。
[0006]上述專利的創(chuàng)新點(diǎn)就在于新增了一個(gè)或多個(gè)分級(jí)電阻24、25，并通過微處理器設(shè)置輸入輸出引腳一、輸入輸出引腳二為高阻態(tài)或地，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)與熱敏電阻21串聯(lián)的所有電阻的等效阻值的調(diào)整。上述專利因此可以在熱敏電阻21對(duì)溫度變化不敏感的區(qū)域內(nèi)減小與其串聯(lián)的所有電阻的阻值，以使得熱敏電阻21的細(xì)微阻值變化也能反應(yīng)為分壓點(diǎn)23的較大電壓變化，從而被微處理器內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊區(qū)分出來。
[0007]然而，上述專利仍然存在一些技術(shù)缺陷。
[0008]其一，由于微處理器本身的驅(qū)動(dòng)能力有限，使得分級(jí)電阻24、25的阻抗必然較大，所以分級(jí)電阻24、25和分壓電阻22并聯(lián)后的等效阻抗的偏置和容差也較大。在熱敏電阻21的溫度檢測(cè)范圍的頂端，即靠近最高檢測(cè)溫度的區(qū)域中，熱敏電阻21 (如果是NTC)本身的阻值在幾十歐姆，而與其串聯(lián)的所有電阻的等效阻值也在十幾歐姆到上百歐姆之間，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)溫電路的計(jì)算值和實(shí)際溫度有較大偏差。
[0009]其二，各個(gè)分級(jí)電阻24、25的一端一般連接到微處理器的輸入輸出引腳，最終在微處理器內(nèi)部連接到數(shù)字地。因此在微處理器內(nèi)部必然具有一定容差的接地阻抗。該接地阻抗會(huì)隨著微處理器的不同工作狀態(tài)而變化，從而影響測(cè)溫電路的精準(zhǔn)。
[0010]其三，當(dāng)微處理器設(shè)置輸入輸出引腳一、輸入輸出引腳二均為地時(shí)，各個(gè)分級(jí)電阻24,25被接入到與分壓電阻22并聯(lián)的位置，但是分壓電阻22連接到模擬地，各個(gè)分級(jí)電阻24、25連接到數(shù)字地，這使得模擬地和數(shù)字地沒有分隔。數(shù)字地一般存在高頻開關(guān)信號(hào)，高頻信號(hào)的充放電會(huì)產(chǎn)生較大的地噪聲，從而必然對(duì)模擬信號(hào)(分壓點(diǎn)23的電壓值)產(chǎn)生較大干擾，導(dǎo)致檢測(cè)到的溫度誤差較大。
[0011]其四，分壓點(diǎn)23直接接到微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳，缺少RC濾波電路。一旦分壓點(diǎn)23發(fā)生短接到外部電源的故障，可能會(huì)損壞微處理器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是提供一種溫度檢測(cè)電路，可以在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行溫度檢測(cè)，并具有較高的檢測(cè)精度，同時(shí)能將數(shù)字地和模擬地進(jìn)行隔離，且具有抗短路的能力。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路包括一個(gè)熱敏電阻、m個(gè)上拉電阻、一個(gè)濾波電阻、一個(gè)濾波電容、m-Ι個(gè)開關(guān)管、一個(gè)微處理器;111為> 2的自然數(shù)；
[0014]所述溫度檢測(cè)電路的電源區(qū)分為相互獨(dú)立的模擬電源、數(shù)字電源兩部分；
[0015]所述溫度檢測(cè)電路的地區(qū)分為相互獨(dú)立的模擬地、數(shù)字地兩部分；
[0016]熱敏電阻與第一上拉電阻串聯(lián)，兩者之間為分壓點(diǎn)；第一上拉電阻的另一端接模擬電源，熱敏電阻的另一端接模擬地；
[0017]m-Ι個(gè)開關(guān)管的柵極分別連接微處理器的m-Ι個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出引腳，源極均連接模擬電源，漏極分別通過其余m-Ι個(gè)上拉電阻連接分壓點(diǎn)；
[0018]濾波電阻連接分壓點(diǎn)和微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳；
[0019]濾波電容連接在微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳和模擬地；
[0020]或者將m個(gè)上拉電阻更換為m個(gè)下拉電阻；此時(shí)熱敏電阻與第一下拉電阻串聯(lián)，兩者之間為分壓點(diǎn)；第一下拉電阻的另一端接模擬地，熱敏電阻的另一端接模擬電源；此時(shí)m-Ι個(gè)開關(guān)管的源極均連接模擬地，漏極分別通過其余m-Ι個(gè)下拉電阻連接分壓點(diǎn)。
[0021]進(jìn)一步地，僅有微處理器不僅連接模擬電源和模擬地，還連接數(shù)字電源和數(shù)字地；其余各個(gè)電阻、電容和開關(guān)管均僅連接模擬電源和模擬地。
[0022]進(jìn)一步地，第一上拉或下拉電阻的阻值為第二上拉或者下拉電阻的5倍阻值以上，第二上拉或下拉電阻的阻值為第三上拉或者下拉電阻的5倍阻值以上，以此類推。
[0023]進(jìn)一步地，當(dāng)包括m個(gè)上拉電阻，則各個(gè)開關(guān)管均為PMOS晶體管或PNP型三極管；當(dāng)包括m個(gè)下拉電阻，則各個(gè)開關(guān)管均為NMOS晶體管或NPN型三極管；M0S晶體管的源極、柵極、漏極分別對(duì)應(yīng)于三極管的集電極、基極、發(fā)射極。
[0024]進(jìn)一步地，還為每個(gè)開關(guān)管各增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻；各個(gè)開關(guān)管均為PMOS晶體管或PNP三極管，各個(gè)驅(qū)動(dòng)管均為NMOS晶體管或NPN三極管；各個(gè)驅(qū)動(dòng)管的漏極與驅(qū)動(dòng)電阻相連，并連接各個(gè)開關(guān)管的柵極；各個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻均接數(shù)字電源；各個(gè)驅(qū)動(dòng)管的源極接數(shù)字地，柵極接微處理器的各個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出引腳。
[0025]本申請(qǐng)可以在熱敏電阻的自有溫度檢測(cè)范圍的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展至更為寬廣的溫度檢測(cè)范圍；并能夠取得較高的檢測(cè)精度。本申請(qǐng)還將模擬地和數(shù)字地分開從而避免了信號(hào)干擾。本申請(qǐng)?zhí)貏e適用于汽車電子領(lǐng)域，例如針對(duì)電機(jī)定子線圈、水冷板、水溫、PCB板的溫度檢測(cè)。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是一種現(xiàn)有的基于熱敏電阻的測(cè)溫電路的示意圖；
[0027]圖2是本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是圖2中分壓點(diǎn)A電壓與溫度的曲線；
[0029]圖4是本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路的第一實(shí)施例的一種變形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是圖4中分壓點(diǎn)A電壓與溫度的曲線；
[0031]圖6是本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路的第一實(shí)施例的另一種變形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7是本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中附圖標(biāo)記說明:
[0034]21為熱敏電阻；22為分壓電阻；23為分壓點(diǎn)；24為分級(jí)電阻一 ；25為分級(jí)電阻二 ；26為電容一 ；Rs為熱敏電阻；R1、R2、R3均為上拉電阻；R1’、R2’、R3’均為下拉電阻；R4為濾波電阻；C1為濾波電容；T1、T2均為開關(guān)管。
【具體實(shí)施方式】
[0035]請(qǐng)參閱圖2，這是本申請(qǐng)溫度檢測(cè)電路的第一實(shí)施例。其中包括一個(gè)熱敏電阻Rs、第一上拉電阻R1、第二上拉電阻R2、濾波電阻R4、濾波電容Cl、第一開關(guān)管Tl、微處理器。該電路由一個(gè)5V的直流外部電源(未圖示)供電，并區(qū)分為模擬電路供電電源VCC_5V_ADC和數(shù)字電路供電電源VCC_5V，相應(yīng)的具有模擬電路的地GND_ADC和數(shù)字電路的地GND。其中的各個(gè)電阻、電容和開關(guān)管采用模擬電源和模擬地。
[0036]熱敏電阻Rs與第一上拉電阻Rl串聯(lián)構(gòu)成了分壓電路，兩者之間為分壓點(diǎn)A ;熱敏電阻Rs的另一端接模擬地，第一上拉電阻Rl的另一端接模擬電源。第二上拉電阻R2連接分壓點(diǎn)A和第一開關(guān)管Tl的漏極。濾波電阻R4連接分壓點(diǎn)A和微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳。濾波電阻R4除濾波外還可以限流，防止在發(fā)生分壓點(diǎn)A短接到例如12V的電源時(shí)損壞微處理器。濾波電容Cl連接在微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳和模擬地之間。濾波電容Cl主要是為了濾除噪聲，也可以提高檢測(cè)精度。第一開關(guān)管Tl優(yōu)選為PMOS晶體管或PNP型三極管，容易實(shí)現(xiàn)高端驅(qū)動(dòng)；也可為NMOS晶體管或NPN型三極管，則需采用高端驅(qū)動(dòng)。第一開關(guān)管Tl的源極(或集電極)接模擬電源，柵極(或基極)接微處理器的數(shù)字信號(hào)輸出引腳，漏極(或發(fā)射極)通過第二上拉電阻R2接分壓點(diǎn)A。微處理器可以是單片機(jī)或控制芯片等，其模擬信號(hào)輸入引腳優(yōu)選為模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳并連接微處理器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)字信號(hào)輸出引腳優(yōu)選為輸入輸出引腳并連接微處理器中的數(shù)字信號(hào)I/O模塊。微處理器中的數(shù)字信號(hào)I/O模塊采用數(shù)字電源和數(shù)字地，微處理器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用模擬電源和模擬地。
[0037]初始情況下，微處理器的數(shù)字信號(hào)輸出引腳輸出低電平0，第一開關(guān)管Tl處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于斷開的開關(guān)。此時(shí)第二上拉電阻R2未連接到分壓電路，與熱敏電阻Rs串聯(lián)的等效上拉電阻為Rl。分壓點(diǎn)A的電壓值為模擬電源VCC_5V_ADC在第一上拉電阻Rl和熱敏電阻Rs的分壓值，其通過濾波電阻R4連接到微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳。微處理器通過查詢圖3中實(shí)線所示的第一 MAP圖，即可根據(jù)分壓點(diǎn)A的電壓值得到當(dāng)前溫度。
[0038]隨著溫度升高，熱敏電阻Rs的阻值降低(例如NTC)或升高(例如PTC)。當(dāng)達(dá)到某一溫度值時(shí)，微處理器的數(shù)字信號(hào)輸出引腳開始改為輸出高電平1，第一開關(guān)管Tl處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于閉合的開關(guān)。此時(shí)第二上拉電阻R2連接了分壓點(diǎn)A和模擬電源VCC_5V_ADC，與熱敏電阻Rs串聯(lián)的等效上拉電阻為第一上拉電阻Rl和第二上拉電阻R2的并聯(lián)值R12，
該等效上拉電阻
【權(quán)利要求】
1.一種溫度檢測(cè)電路，其特征是，包括一個(gè)熱敏電阻、m個(gè)上拉電阻、一個(gè)濾波電阻、一個(gè)濾波電容、m-1個(gè)開關(guān)管、一個(gè)微處理器;111為> 2的自然數(shù)； 所述溫度檢測(cè)電路的電源區(qū)分為相互獨(dú)立的模擬電源、數(shù)字電源兩部分； 所述溫度檢測(cè)電路的地區(qū)分為相互獨(dú)立的模擬地、數(shù)字地兩部分； 熱敏電阻與第一上拉電阻串聯(lián)，兩者之間為分壓點(diǎn)；第一上拉電阻的另一端接模擬電源，熱敏電阻的另一端接模擬地； m-Ι個(gè)開關(guān)管的柵極分別連接微處理器的m-Ι個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出引腳，源極均連接模擬電源，漏極分別通過其余m-Ι個(gè)上拉電阻連接分壓點(diǎn)； 濾波電阻連接分壓點(diǎn)和微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳； 濾波電容連接在微處理器的模擬信號(hào)輸入引腳和模擬地； 或者將m個(gè)上拉電阻更換為m個(gè)下拉電阻；此時(shí)熱敏電阻與第一下拉電阻串聯(lián)，兩者之間為分壓點(diǎn)；第一下拉電阻的另一端接模擬地，熱敏電阻的另一端接模擬電源；此時(shí)m-Ι個(gè)開關(guān)管的源極均連接模擬地，漏極分別通過其余m-Ι個(gè)下拉電阻連接分壓點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)電路，其特征是，僅有微處理器不僅連接模擬電源和模擬地，還連接數(shù)字電源和數(shù)字地；其余各個(gè)電阻、電容和開關(guān)管均僅連接模擬電源和模擬地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)電路，其特征是，第一上拉或下拉電阻的阻值為第二上拉或者下拉電阻的5倍阻值以上，第二上拉或下拉電阻的阻值為第三上拉或者下拉電阻的5倍阻值以上，以此類推。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)電路，其特征是，當(dāng)包括m個(gè)上拉電阻，則各個(gè)開關(guān)管均為PMOS晶體管或PNP型三極管；當(dāng)包括m個(gè)下拉電阻,則各個(gè)開關(guān)管均為NMOS晶體管或NPN型三極管；M0S晶體管的源極、柵極、漏極分別對(duì)應(yīng)于三極管的集電極、基極、發(fā)射極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)電路，其特征是，還為每個(gè)開關(guān)管各增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻；各個(gè)開關(guān)管均為PMOS晶體管或PNP三極管,各個(gè)驅(qū)動(dòng)管均為NMOS晶體管或NPN三極管；各個(gè)驅(qū)動(dòng)管的漏極與驅(qū)動(dòng)電阻相連，并連接各個(gè)開關(guān)管的柵極；各個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻均接數(shù)字電源；各個(gè)驅(qū)動(dòng)管的源極接數(shù)字地，柵極接微處理器的各個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出引腳。
【文檔編號(hào)】G01K7/22GK203595560SQ201320749858
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張 林, 周峰 申請(qǐng)人:聯(lián)合汽車電子有限公司