CN103427783A

CN103427783A - 热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法

Info

Publication number: CN103427783A
Application number: CN2012101628540A
Authority: CN
Inventors: 逯新华
Original assignee: Shanghai Sunrise Simcom Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sunrise Simcom Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法，其中所述构造方法包括以下步骤：基于热敏电阻的阻值和温度的对应关系表和所述ADC模块的采样精度计算所述ADC模块在检测温度范围内的采样次数；检测用户设定温度监测范围是否处于所述温度检测范围内，若否重复本步骤；在所述热敏电阻上并联一第一电阻，并串接于一参考电压和地之间；在并联的所述热敏电阻和第一电阻与所述参考电压之间串联一第二电阻。本发明的热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法基于ADC模块的采样精度和热敏电阻的温度和阻值的曲线来设定阻抗匹配电路的结构，并计算得到阻抗匹配电路中各个元件的匹配值。

Description

热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法

技术领域

本发明涉及一种热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法，特别是涉及一种用于移动终端的热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法。

背景技术

热敏电阻是对热敏感的半导体电阻，其电阻值随着温度的变化而呈非线性变化。利用热敏电阻的这一特性，可以将其放置在温度范围变化较大的区域，通过获得热敏电阻的阻值进而求得与此阻值对应的温度，从而此后可以将所述温度作为输入量来控制后续流程的执行顺序。

例如将热敏电阻设置于手机主板上，一般设置在电池的附近，从而监测电池的温度，所以在手机充电过程中，通过所述热敏电阻检测到电池的温度过高或者过低时，通过后续的操作来禁止充电，从而保护电池的安全。

由于一般热敏电阻的信号不能直接为ADC模块接收，所以现有的热敏电阻均需要通过匹配电路将阻值信号转化为后续ADC（模数转换）模块可以接收的信号。但是如何选取与不同型号的热敏电阻匹配的外围电路匹配值一直是个问题，通常的做法是先在高低温实验箱中做实验，根据实验结果一步步地调试，虽然最终可以找到合适的匹配值来匹配热敏电阻，但这样做花费时间太长，不利于项目的正常进度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中匹配电路的构建模式单一和匹配电路中匹配值花费时间长的缺陷，提供一种热敏电阻的阻抗匹配电路及其构造方法，基于后端的ADC模块的采样精度和热敏电阻的温度和阻值的曲线计算匹配电路的各个元件的匹配值。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法，其中所述热敏电阻通过所述阻抗匹配电路与一ADC模块电连接，其特点是所述构造方法包括以下步骤：

S₁、基于所述热敏电阻的温度阻值曲线得到热敏电阻的阻值和温度的对应关系表，并基于所述热敏电阻的阻值和温度的对应关系表和所述ADC模块的采样精度计算所述ADC模块在热敏电阻的检测温度范围内的各个温度的采样次数；

S₂、用户设定温度监测范围，并检测所述温度监测范围是否处于所述热敏电阻的温度检测范围内，若是进入步骤S₃，否则重复步骤S₂；

S₃、在所述热敏电阻上并联一第一电阻，并串接于一参考电压和地之间，其中调节所述第一电阻的阻值，并将使得所述ADC模块在所述热敏电阻的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的低温范围内的采样次数小于一第一预设值时的第一电阻的阻值固定作为第一电阻的固定阻值；

S₄、在并联的所述热敏电阻和第一电阻与所述参考电压之间串联一第二电阻，并调节所述第二电阻的阻值，并将使得所述ADC模块在所述热敏电阻的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的高温范围内的采样次数小于一第二预设值的第二电阻的阻值固定作为第二电阻的固定阻值。

较佳地，所述步骤S₃为：

S₃₁、在所述热敏电阻上并联所述第一电阻，并串接于所述参考电压和地之间，然后设定所述第一电阻的阻值；

S₃₂、通过热敏电阻的阻值和温度的对应关系表计算所述第一电阻和热敏电阻并联后的总电阻和温度的对应关系表；

S₃₃、在所述总电阻和温度的对应关系表中计算所述热敏电阻的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的低温范围内的最高温度所对应的总电阻阻值和最低温度所对应的总电阻阻值的差值；

S₃₄、检测所述差值对应的采样次数是否小于所述第一预设值，若小于，则此时的第一电阻的阻值固定为所述第一电阻的固定阻值，并进入步骤S₄，否则，增大所述第一电阻的阻值并进入步骤S₃₂。

较佳地，所述步骤S₄为：

S₄₁、在并联的所述热敏电阻和第一电阻与所述参考电压之间串联所述第二电阻，然后设定所述第二电阻的阻值；

S₄₂、通过热敏电阻的阻值和温度的对应关系表计算并联的所述热敏电阻和第一电阻与所述第二电阻串联后的总电阻和温度的对应关系表；

S₄₃、在所述总电阻和温度的对应关系表中计算所述热敏电阻的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的高温范围内的最高温度所对应的总电阻阻值和最低温度所对应的总电阻阻值的差值；

S₄₄、检测所述差值所对应的采样次数是否小于所述第二预设值，若小于，则此时的第二电阻的阻值固定为所述第二电阻的固定阻值，否则，增大所述第二电阻的阻值并进入步骤S₄₂。

本发明还提供了一种通过上述的热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法得到的热敏电阻的阻抗匹配电路。

较佳地，在所述第二电阻和所述参考电压之间串接一RC滤波器。

较佳地，在所述第一电阻上并联一滤波电容。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法基于ADC模块的采样精度和热敏电阻的温度和阻值的曲线来设定阻抗匹配电路的结构，并计算得到阻抗匹配电路中各个元件的匹配值。

而且本发明通过在需要检测的温度范围内期望的采样次数来设定阻抗匹配电路中各个元件的匹配值，所以可以从理论上选取最有可能的匹配值，此后只需要再通过实验的方式验证理论值并做出较小的修正即可。所以可以有效地缩短调试所花费的时间。

附图说明

图1为本发明中使用热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法的第一实施例中得到的阻抗匹配电路的结构示意图。

图2为本发明的第一实施例的使用热敏电阻的阻抗匹配电路构造的流程图。

图3为本发明的第二实施例的使用热敏电阻的阻抗匹配电路构造的流程图。

图4为本发明的第二实施例中得到的阻抗匹配电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

第一实施例：

本实施例中基于ADC模块的采样精度和热敏电阻的温度和阻值的曲线来设定阻抗匹配电路的结构，并计算得到阻抗匹配电路中各个元件的匹配值。

所以如图1和图2所示，本实施例中通过下述步骤建立所述ADC模块和热敏电阻之间的阻抗匹配电路：

步骤1，基于所述热敏电阻R1的温度阻值曲线得到热敏电阻R1的阻值和温度的对应关系表A，并基于所述对应关系表A和所述ADC模块U1的采样精度计算所述ADC模块U1在热敏电阻R1的检测温度范围内的各个温度的采样次数。即确定热敏电阻R1的检测温度范围内的所有温度中采样次数的分布。

步骤2，用户设定温度监测范围，并检测所述温度监测范围是否处于所述热敏电阻R1的温度检测范围内，若是进入步骤3，否则重复步骤2。即在热敏电阻R1的温度检测范围内确定需要检测的所述温度监测范围。

步骤3，在所述热敏电阻R1上并联一第一电阻R2，并串接于一参考电压V和地GND之间，其中调节所述第一电阻R2的阻值，并将使得所述ADC模块U1在所述热敏电阻R1的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的低温范围内的采样次数小于一第一预设值T1时的第一电阻R2的阻值固定作为第一电阻R2的固定阻值。

所以当第一电阻R2的阻值使得温度检测范围中位于所述温度监测范围外的低温范围内的采样次数小于一定的次数时，将此时的第一电阻R2的阻值固定为第一电阻R2的固定阻值。由于ADC模块U1在温度检测范围中的总的采样次数是固定的，例如8位的ADC模块的采样次数为256次，所以通过减少所述低温范围内的采样次数可以相应地提高温度检测范围其他部分的采样次数，从而可以有效地提高用户设定的温度监测范围内的检测的精度。

步骤4，在并联的所述热敏电阻R1和第一电阻R2与所述参考电压V之间串联一第二电阻R3，并调节所述第二电阻R3的阻值，并将使得所述ADC模块U1在所述热敏电阻R1的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的高温范围内的采样次数小于一第二预设值T2的第二电阻R3的阻值固定作为第二电阻R3的固定阻值。

同理，本步骤中同样通过第二电阻R3的阻值的变化来相应地减少所述热敏电阻R1的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的高温范围内的采样次数，从而相应地提高温度检测范围其他部分的采样次数，所以可以有效地提高用户设定的温度监测范围内的检测的精度。

通过上述步骤进行阻抗匹配电路的创建后，如图1所示，可以得到有第一电阻R2、第二电阻R3、参考电压V和地GND构成的阻抗匹配电路。其中通过上述步骤3和步骤4可以确定所述第一电阻R2和第二电阻R3的固定阻值。

此外当所述热敏电阻R1的温度检测范围和所述温度监测范围在所述温度监测范围的低温端重合，此时由于无需对低温端的采样次数进行调节，所以可以省略步骤3，即相当于此时的第一电阻R2的固定阻值为无穷大。

同理，当所述热敏电阻R1的温度检测范围和所述温度监测范围在所述温度监测范围的高温端重合时，由于无需对高温端的采样次数进行调节，所以可以省略步骤4，即相当于此时的第二电阻R3的固定阻值为零。

第二实施例：

由于本实施例中ADC模块U1将匹配电路输出的电压的变化转化为二进制编码来表征热敏电阻R1在温度变化时所导致的阻抗的变化，所以在热敏电阻R1随温度变化时，可以通过调节热敏电阻R1和阻抗匹配电路的总阻抗的变化幅度来有效地改变ADC模块U1的采样次数在热敏电阻R1的检测温度范围内的分布，所以本实施例中进一步地通过在需要检测的温度范围内期望的采样次数来设定阻抗匹配电路中各个元件的匹配值。

所以如图3和图4所示，本实施例中通过下述步骤建立所述ADC模块和热敏电阻R1之间的阻抗匹配电路：

步骤1，基于所述热敏电阻R1的温度阻值曲线得到热敏电阻R1的阻值和温度的对应关系表A，并基于所述对应关系表A和所述ADC模块U1的采样精度计算所述ADC模块U1在热敏电阻R1的检测温度范围内的各个温度的采样次数。即确定热敏电阻R1的检测温度范围内的所有温度中采样次数的分布。其中本实施例中所述ADC模块U1为8位的ADC模块，此外若需要更高的采样精度，还可以采用10位、12位或16位的ADC模块。

步骤3，在所述热敏电阻R1上并联一第一电阻R2，并串接于一参考电压V和地GND之间，然后设定所述第一电阻R2的阻值。

步骤4，通过热敏电阻R1的阻值和温度的对应关系表A计算所述第一电阻R2和热敏电阻R1并联后的总电阻和温度的对应关系表B。

步骤5，在所述总电阻和温度的对应关系表B中计算所述热敏电阻R1的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的低温范围内的最高温度所对应的总电阻阻值和最低温度所对应的总电阻阻值的差值S1。

步骤6，检测所述差值S1是否小于所述第一预设值T1，若小于，则此时的第一电阻R2的阻值固定为所述第一电阻R2的阻值，并进入步骤7，否则，增大所述第一电阻R2的阻值并进入步骤4。

所以通过上述步骤3至步骤6的重复可以确定适合的第一电阻R2的固定阻值。由于本实施例中ADC模块U1检测热敏电阻R1上的电压的变化来确认温度的变化，所以通过参考电压V在热敏电阻R1上的变化的分压来确认温度的变化，因此通过改变第一电阻R2的固定电阻可以有效的改变热敏电阻R1上的电压，从而改变ADC模块U1检测到的电压。因而改变ADC模块U1在热敏电阻的不同温度的采样次数。

例如当热敏电阻R1随温度125℃至-40℃的变化，阻值的变化范围为0.5KΩ-195KΩ，此时通过下表1，可见随着第一电阻R2的阻值的增大，所述第一电阻R2和热敏电阻R1并联后的总电阻中对应于低温温度的阻值变化大。所以此时ADC模块U1可以有效地检测的温度范围中最低温度不断降低。

表1

R2	R1	R2//R1	温度（℃）
				619K	[0.5K,195K]	[0.49K,148K]	[125,-35]
400K	[0.5K,195K]	[0.49K,131K]	[125,-33]
				200K	[0.5K,195K]	[0.49K,98.7K]	[125,-27]
100K	[0.5K,195K]	[0.49K,66K]	[125,-20]
				50K	[0.5K,195K]	[0.49K,39K]	[125,-8]

因此通过改变与热敏电阻R1并联的第一电阻R2的阻值来改变ADC模块U1有效地检测的温度范围中的最低温度。

步骤7，在并联的所述热敏电阻R1和第一电阻R2与所述参考电压V之间串联一第二电阻R3，然后设定所述第二电阻R3的阻值。

步骤8，通过热敏电阻R1的阻值和温度的对应关系表A计算并联的所述热敏电阻R1和第一电阻R2与所述第二电阻R3串联后的总电阻和温度的对应关系表C。

步骤9，在所述总电阻和温度的对应关系表C中计算所述热敏电阻R1的温度检测范围中位于所述温度监测范围外的高温范围内的最高温度所对应的总电阻阻值和最低温度所对应的总电阻阻值的差值S2。

步骤10，检测所述差值S2是否小于所述第二预设值T2，若小于，则此时的第二电阻R3的阻值固定为所述第二电阻R3的固定阻值，否则，增大所述第二电阻R3的阻值并进入步骤8。

所以通过上述步骤7至步骤10的重复可以确定适合的第二电阻R3的固定阻值。其中所述第二电阻R3同样通过改变热敏电阻R1上的分压，从而改变ADC模块U1检测到的电压。因而改变ADC模块U1在热敏电阻的不同温度的采样次数。

例如当热敏电阻R1随温度125℃至-40℃的变化，阻值的变化范围为0.5KΩ-195KΩ，若将第一电阻R2的固定阻值设定为619KΩ时，通过改变第二电阻R3的阻值能够改变所述热敏电阻R1和第一电阻R2与所述第二电阻R3串联后的总电阻中对应于高温温度的阻值变化的幅度，如下表2、表3和表4所示，随着第二电阻R3的阻值从5KΩ到7KΩ至10KΩ的增加，此时所述热敏电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3的总电阻所对应高温温度的阻值变化不断减少。此时在参考电压V不变的情况下，此时在高温温度范围内所述热敏电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3的总电阻的阻值变化小所以导致ADC模块U1的可检测到的电压变化小，所以此时在所述高温温度范围内的采样次数少。

表2

温度（℃）	阻值变化（K Ω）
		-40--30	5
-30--20	6
		-20--10	10
-10--0	12
		0--10	16
10--20	8
		20--30	19
30-40	19
		40-50	18
50-60	17
		60-70	14
70-80	12
		80-90	9
90-100	8
		100-110	6
110-120	4
		120-125	2

表3

温度（℃）	阻值变化（K Ω）
		-40--30	6
-30--20	9
		-20--10	13
-10--0	15

0--10	19
		10--20	19
20--30	21
		30-40	20
40-50	18
		50-60	16
60-70	13
		70-80	10
80-90	8
		90-100	7
100-110	5
		110-120	4
120-125	1

表4

温度（℃）	阻值变化（K Ω）
		-40--30	8
-30--20	12
		-20--10	16
-10--0	19
		0--10	22
10--20	23
		20--30	22
30-40	20
		40-50	17
50-60	14
		60-70	11

70-80	9
		80-90	7
90-100	5
		100-110	4
110-120	3
		120-125	2

所以由上面的表2、表3和表4可以看出，调整第二电阻R3的值，会得到不同电阻差值，而相邻温度间的差值越大则ADC模块U1对温度的灵敏度越高。所以对温度值的判断也更准确。

此外，如图4所示，本实施例中为了保证ADC模块U1的检测的准确性，本实施例中在所述第二电阻R3和所述参考电压V之间串接一RC滤波器，所述RC滤波器包括一电阻R4和一电容C1。即通过所述RC滤波器滤除参考电压V中的电压波纹，从而减少电压波动导致的ADC模块U1的错误检测。

而且本实施例中在所述第一电阻R2上还并联有一滤波电容C2。同样滤除第一电阻R2上电压的波动导致ADC模块U1的错误检测。

另外，在实际应用中，我们可以按照上述流程采用高级编程语言来实现，以更加直观的观测不同阻值下的精度，进而选取最佳匹配值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法，其中所述热敏电阻通过所述阻抗匹配电路与一ADC模块电连接，其特征在于，所述构造方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法，其特征在于，所述步骤S₃为：

3.如权利要求1所述的热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法，其特征在于，所述步骤S₄为：

4.一种通过权利要求1-3中任一项所述的热敏电阻的阻抗匹配电路的构造方法得到的热敏电阻的阻抗匹配电路。

5.如权利要求4所述的热敏电阻的阻抗匹配电路，其特征在于，在所述第二电阻和所述参考电压之间串接一RC滤波器。

6.如权利要求5所述的热敏电阻的阻抗匹配电路，其特征在于，在所述第一电阻上并联一滤波电容。