CN101216356A - 一种温度传感器的故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度传感器故障的检测方法，包括：记录温度传感器的输出值；加热温度传感器的热敏电阻，再记录温度传感器的输出值；计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，确定所述温度传感器出现故障。同时，本发明还提供两种温度传感器的故障检测装置。本发明能够在不拆装设备的前提下，可直接对温度传感器进行故障检测，准确判断温度传感器是否出现故障。

Description

一种温度传感器的故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及温度传感器领域，特别是涉及一种温度传感器的故障检测方法及装置。

背景技术

温度传感器广泛应用于各种检测系统中，检测被测设备的温度变化。温度传感器的热敏电阻的阻值变化与温度变化成反比，当被检测系统的温度变化，热敏电阻的阻值相应的变化。检测时，加在温度传感器两端的电压固定，热敏电阻变化使通过温度传感器输出的电流也发生相应的变化。温度传感器将该电流传送到模拟/数字转换装置，模拟/数据转换装置根据预置的转换规则，将模拟的电流信号转换为相应的数字信息，进行显示。

参阅图1，为温度传感器结构示意图，电阻R1与热敏电阻SEN1串连连接，电阻R1的一端连接电源正极，热敏电阻SEN1一端连接电源的负极，电阻R1和热敏电阻SEN1另一端通过电阻R2连接模数字转换装置。

如将图1所示的温度传感器应用到低温柜的检测系统中。正常情况下，如低温柜处于冷冻状态，柜内温度约为零下30摄氏度。热敏电阻SEN1在零下30摄氏度的环境下，其阻值变化为一个很大的数值，因温度传感器和分压电路两端的电压固定为VDD，如果转换规则为0.99VDD-0.05VDD对应-30°到100°(温度越高，电压越高)，通过电阻R2传送到模拟/数字转换装置的电压约为0.99VDD，模拟/数字转换装置将0.99VDD电压信号转换为数字信号。在实际使用中，微处理器要根据转换后的数字信号的数值来判断传感器是否有故障，在传感器断路的情况下，经过R2传送到微处理器的电压理论上应该为VDD，但由于干扰，电路的离散性等原因，实际传送来的信号会有低于0.99VDD的情况，在这种情况下，就很难判断是是否是温度传感器出现故障。如误以为是传感器出现故障，而对其进行拆装维修，白白浪费人力、物力。

在实际应用中，由于温度传感器常年使用，并常放置于冷冻或高温环境中，易出现连接线氧化、粘连其他液体、或电阻的阻值不准确等故障，甚至发生连接线氧化断裂、弯折断裂，造成温度传感器断路故障。但温度传感器又常被安装在设备的底层或者其它难以拆卸的部位，在不拆装设备的前提下，难以对其进行故障检测。如拆装设备，则异常麻烦，这已成为设备维护中的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种温度传感器的故障检测方法，在不拆装设备的前提下，可直接对温度传感器进行故障检测，准确判断温度传感器是否出现故障。

本发明的另一个目的是提供一种温度传感器的故障检测装置，在不拆装设备的前提下，可直接对温度传感器进行故障检测，准确判断温度传感器是否出现故障。

本发明一种温度传感器的故障检测方法，包括：记录温度传感器的输出值；加热温度传感器的热敏电阻，再记录温度传感器的输出值；计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，确定所述温度传感器出现故障。

优选的，还包括：继续按预设次数加热温度传感器的热敏电阻，并记录每次温度传感器的输出值；计算每次的输出值与加热前温度传感器输出值的差值；根据差值的数值，确定温度传感器出现故障的类型。

优选的，按下述步骤，加热温度传感器的热敏电阻；发送加热控制信号到检测设备；所述检测设备在温度传感器的热敏电阻两端设置加热电压；加热预置时间后，停止加热。

优选的，所述输出值为经模拟/数字转换后的温度值。

本发明一种温度传感器的故障检测装置，包括由热敏电阻组成的温度传感器，紧靠所述热敏电阻设置加热电阻器，所述加热电阻器连接由微处理器控制的驱动电路。

优选的，所述驱动电路由以所述加热电阻器为负载的开关电路组成。

优选的，所述开关电路由晶体三极管组成的直流放大电路构成。

本发明一种温度传感器的故障检测装置，包括加热电源和记录比较装置：所述加热电源，用于在温度传感器的热敏电阻两端设置加热电压，对热敏电阻进行加热；所述记录比较装置，用于加热前、后分别记录温度传感器的输出值，并计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定所述温度传感器出现故障。

优选的，还包括控制装置和切换装置：所述控制装置，用于发送开始加热和结束加热的控制信号到所述切换装置；所述切换装置，用于在接收到加热控制信号后，将温度传感器的热敏电阻一端切换到所述加热电源；在接受到结束加热控制信号后，将温度传感器的热敏电阻一端切换到所述记录比较装置。

优选的，所述切换装置包括三极管、吸合装置、吸合电源：所述三极管的基极连接所述控制装置，集电极通过所述吸合装置连接所述吸合电源，发射极连地。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在温度传感器检测出故障后，如故障难以确定是被测设备故障还是温度传感器本身故障时，对温度传感器的热敏电阻进行加热，并记录加热前后温度传感器输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定是温度传感器本身故障。可避免误以为是被测设备出现故障，而对被测设备进行维修，浪费人力、物力。

本发明在确定温度传感器出现故障后，继续按多数加热温度传感器的热敏电阻，并记录每次温度传感器的输出值，计算每次的输出值与加热前温度传感器输出值的差值，根据差值的数值，确定温度传感器出现故障的类型。差值的数值与故障类型的对比关系需根据实际应用环境、温度传感器的电阻特性、加热时间、加热电压等因素综合决定。通过该方法，可判断出温度传感器的故障类型。

本发明温度传感器故障检测装置通过控制三极管的导通、截止，控制吸合装置的吸合、打开，进而控制温度传感器热敏电阻的一端在加热电源和记录比较设备间切换，完成对温度传感器热敏电阻的加热。在检测温度传感器故障时，可不需拆装温度传感器，直接对其进行加热、检测，方便可行。

附图说明

图1为温度传感器结构示意图；

图2为本发明温度传感器的故障检测装置一实施例示意图；

图3为本发明记录比较装置结构示意图；

图4为本发明切换装置一实施例的电路图；

图5为本发明温度传感器的故障检测装置另一实施例示意图；

图6为本发明温度传感器的故障检测方法一实施例示意图；

图7为本发明温度传感器的故障检测方法另一实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的核心思想是在温度传感器检测出故障后，如故障难以确定是被测设备故障还是温度传感器本身故障时，对温度传感器的热敏电阻进行加热，并记录加热前后温度传感器输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定是温度传感器本身故障。

参阅图2，为本发明温度传感器的故障检测装置一实施例示意图，包括控制装置21、切换装置22、加热电源23、记录比较装置24、温度传感器25。

控制装置21发送开始加热和结束加热的控制信号到切换装置22。控制装置21可设有开始加热装置211、结束加热装置212、和定时装置213。用户预对温度传感器25进行故障检测时，启动开始加热装置211。开始加热装置211生成该电平信号传送至切换装置22。加热到一定程度后，用户可启动结束加热装置212，结束加热装置212关停开始加热装置211，并生成低电平信号到切换装置22。用户也可在定时装置213设定合适的结束时间，到结束时间后，定时装置213关停开始加热装置211，启动结束加热装置212。

切换装置22接收到开始加热的控制信号时，将温度传感器25热敏电阻的一端切换到加热电源23，对热敏电阻进行加热。切换装置22在接收到结束加热的低电平信号时，将温度传感器25的热敏电阻一端切换到记录比较装置24。

加热电源23为较高的电压源，可为通过变压器变压后获得的直流电压，通常选择这个电压为60V。接通时，在温度传感器25的热敏电阻两端加设加热电压，使热敏电阻迅速升温，热敏电阻的阻值相应变小。另外这个加热电压也可以用其它合适的电压，要根据传感器的情况进行选择，并考虑使用的安全因素。

记录比较装置24在加热前、后分别记录温度传感器的输出值，并计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，确定温度传感器25出现故障；如差值在预置范围之内，则排除温度传感器25出现故障的可能。

如确定温度传感器25出现故障，并且不能判断出该故障的类型，如断路、电阻阻值不准确等故障。则继续多次加热温度传感器25的热敏电阻，并记录每次温度传感器的输出值，再计算每次的输出值与加热前温度传感器输出值的差值，并根据差值的数值，确定温度传感器出现故障的类型。差值的数值与故障类型的对比关系需根据实际应用环境、温度传感器的电阻特性、加热时间、加热电压等因素综合决定。继续加热的次数也可根据实际操作需要具体设定。

参阅图3，为本发明记录比较装置24结构示意图，包括转换单元241、记录单元242、及比较单元243。

转换单元241接收到温度传感器25传送的模拟电流信号，按预置的转换规则转换为数字信号。如，转换规则为0.99VDD-0.05VDD对应-30°到100°，转换装置241接受到将0.99VDD电压信号，转换为数字信号对应温度为“-30”。记录单元242接收控制装置21的开始加热信号和停止加热信号。记录单元242接收到开始加热信号时，记录转换单元241的转换后的输出值，接收到停止加热信号时，再记录转换单元241的转换后的输出值，并将上述两输出值传送至比较单元243。

比较单元243计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，确定温度传感器25出现故障；如差值在预置范围之内，则排除温度传感器25出现故障的可能。故障数值范围可根据具体的温度传感器25热敏电阻的阻值特性而定。

参阅图4，为本发明切换装置22一实施例的电路图。包括三极管Q1、吸合装置J1、电阻R3、电阻R4，其中吸合装置J1包括线圈X1和双掷开关K1。三极管Q1的基极连接控制装置21，集电极通过吸合装置J1连接电源V+，发射极连地。

控制装置21发送的开始加热的高电平信号经电阻R4、电阻R3加设在三极管Q1的基极，三极管Q1导通。电源VCC的电流通过线圈X1，线圈X生成的磁力将双掷开光K1吸合到加热电源V+，加热电源V+对热敏电阻SEN1进行加热。

控制装置21发送的停止加热的低电平信号经电阻R4、电阻R3加设在三极管Q1的基极，使三极管Q1截止，双掷开关K1因线圈X1失去磁力切换到记录比较装置24一端。

参阅图5，为本发明温度传感器的故障检测装置另一实施例示意图，包括由热敏电阻组成的温度传感器RS，紧靠热敏电阻RS设置加热电阻器RR，加热电阻器RR连接由微处理器控制的驱动电路。

驱动电路由以加热电阻器RR为负载的开关电路组成。开关电路由晶体三极管N1组成的直流放大电路构成。晶体三极管N1的基极通过电阻R1接收为处理器发送的控制信号，集电极连接加热电阻器RR，发射极接地，集电极和发射极之间连接电阻R2。

工作时，微处理器控制的驱动器电路输出加热电流，加热电阻器RR发热对温度传感器的热敏电阻RS加温，微处理器记录温度传感器的输出变化值，确定温度传感器的状况。可以先检测温度传感器对应的ADC值，然后利用加热电阻给传感器加热一定时间，再检测ADC值，如果ADC值发生变化，则说明温度传感器正常，否则可能异常，可以通过多次判断再加上其它可能判断条件，可以较好的判断出温度传感器的故障。

每次开机后，或一定时间后，如果判断温度传感器在故障的临界点，则读出当前ADC值，然后接通加热回路，加热一定时间后，在对温度传感器信号进行检测，如果ADC值发生改变，则表明传感器正常。检测完毕，断开加热回路。

如果要较快的检测传感器故障，可以选择电阻值小，功率大的加热电阻器RR，加热快，检测也快，如果不要求检测的快速，则可以选择电阻值大，功率小的加热电阻器RR进行加热。

优选的加热电阻器RR为50欧姆，功率3W的电阻，采用5V电压加热，电阻发热功率为0.5W，可以在60秒内检测出传感器故障，而这个时间完全可以满足实际需要。

参阅图6，为本发明温度传感器的故障检测方法一实施例示意图，具体步骤如下所述。

步骤601、温度传感器检测被测设备的环境温度，如检测的温度显示出现故障，但难以判断是被测设备出现故障还是温度传感器出现故障，则记录温度传感器当前输出值。

如，微处理器检测到温度传感器电压值大于0.9VDD，则可能温度传感器出现断路，具体是否为传感器故障，则通过下面步骤判断。

步骤602、发送加热控制信号到检测设备，检测设备在温度传感器的热敏电阻两端加设加热电压，对热敏电阻进行加热。

如，在温度传感器的热敏电阻两端加设60V的电压，对其加热，使热敏电阻迅速升温，升温后其阻值降低。

步骤603、加热预置时间后，停止加热，记录温度传感器的输出值。

如，加热10分钟后，停止加热，检测出温度传感器电压值对应的数字量。

步骤604、计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定所述温度传感器故障。预置范围与温度传感器的热敏电阻特性，加热时间等因素有关。

如，预置范围为50到100，而温度传感器两输出值的差值很小，例如小于5，则可确定温度传感器出现故障。并且因差值很小，表示温度传感器输出值与热敏电阻的阻值无关，可确定温度传感器出现断路故障。

参阅图7，为本发明温度传感器的故障检测方法另一实施例示意图，具体步骤如下所述。

步骤701、温度传感器检测被测设备的环境温度，如检测的温度显示出现故障，但难以判断是被测设备出现故障还是温度传感器出现故障，则记录温度传感器当前输出值。

步骤702、发送加热控制信号到检测设备，检测设备在温度传感器的热敏电阻两端加设加热电压，对热敏电阻进行加热。

步骤703、加热预置时间后，停止加热，记录温度传感器的输出值。

步骤704、计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定所述温度传感器故障。预置范围与温度传感器的热敏电阻特性，加热时间等因素有关。

步骤705、继续多数加热温度传感器的热敏电阻，并记录每次温度传感器的输出值。

步骤706、计算每次的输出值与加热前温度传感器输出值的差值，根据差值的数值，确定温度传感器出现故障的类型。

以上对本发明所提供的一种温度传感器的故障检测方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种温度传感器的故障检测方法，其特征在于，包括：

记录温度传感器的输出值；

加热温度传感器的热敏电阻，再记录温度传感器的输出值；

计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，确定所述温度传感器出现故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

继续按预设次数加热温度传感器的热敏电阻，并记录每次温度传感器的输出值；

计算每次的输出值与加热前温度传感器输出值的差值；

根据差值的数值，确定温度传感器出现故障的类型。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按下述步骤，加热温度传感器的热敏电阻；

发送加热控制信号到检测设备；

所述检测设备在温度传感器的热敏电阻两端设置加热电压；

加热预置时间后，停止加热。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输出值为经模拟/数字转换后的温度值。

5.一种温度传感器的故障检测装置，其特征在于，包括由热敏电阻组成的温度传感器，紧靠所述热敏电阻设置加热电阻器，所述加热电阻器连接由微处理器控制的驱动电路。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述驱动电路由以所述加热电阻器为负载的开关电路组成。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述开关电路由晶体三极管组成的直流放大电路构成。

8.一种温度传感器的故障检测装置，其特征在于，包括加热电源和记录比较装置：

所述加热电源，用于在温度传感器的热敏电阻两端设置加热电压，对热敏电阻进行加热；

所述记录比较装置，用于加热前、后分别记录温度传感器的输出值，并计算上述两输出值的差值，如差值不在预置范围之内，则确定所述温度传感器出现故障。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括控制装置和切换装置：

所述控制装置，用于发送开始加热和结束加热的控制信号到所述切换装置；

所述切换装置，用于在接收到加热控制信号后，将温度传感器的热敏电阻一端切换到所述加热电源；在接受到结束加热控制信号后，将温度传感器的热敏电阻一端切换到所述记录比较装置。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述切换装置包括三极管、吸合装置、吸合电源：

所述三极管的基极连接所述控制装置，集电极通过所述吸合装置连接所述吸合电源，发射极连地。

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