CN104089720B - 一种分离式测温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离式测温装置，其包括感温LC振荡回路和温度识别模块，所述感温LC振荡回路包括振荡线圈L1和感温电容CT，所述温度识别模块包括有控制器和激励/感应线圈L2，所述激励/感应线圈L2上连接有激励驱动电路、状态切换电路、以及频率检测电路，实现分离式测温的激励/感应控制。本案设置方便，适用性好，感温LC振荡回路与被测物体接触，其灵敏度高，温度识别模块与被测物体非接触，易于延长温度识别模块上芯片、元器件寿命等。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种分离式测温装置。
[背景技术]
在日常生活和工业生产过程中，经常需要测量各种物体的温度。温度在许多技术领域都是一个非常重要的指标参数，在工业、医疗、军事和生活等许多领域，特别是一些密封条件下物体内部温度，都需要用到测温装置来监测温度。
测温技术分接触式测温和非接触式测温两大类。接触式测温需要将传感器紧贴被测物体表面，同时测量电路和传感器之间有线路相连接。常用的接触式测温技术有热电耦测温、热敏电阻测温、半导体测温、光纤测温等方法。非接触式测温目前主要采用红外测温技术，测量电路与被测物体表面相分离，适合于远距离测量或者一些特殊场合。
但是，有一些场合既不能采用常用的接触式测温技术，也不能采用红外非接触测温方式。例如在烹饪时测量温度就受到诸多限制。锅内测温涉及卫生与清洁问题，外部测温存在高温火焰问题，红外测温存在油污、烟气问题。目前的一些测温方法，尚都不能很好的解决。
因此，有必要解决如上问题。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种分离式测温装置，其设置方便，适用性好。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种分离式测温装置，包括有分离设置的用于感知被测物体温度的感温LC振荡回路1和用于识别被测物体温度的温度识别模块2，所述感温LC振荡回路1包括振荡线圈L1和用于感知被测物体温度的感温电容CT，所述温度识别模块2包括有控制器21和用于向振荡线圈L1传送能量来激励感温LC振荡回路1振荡以及感应感温LC振荡回路1振荡频率的激励/感应线圈L2，所述激励/感应线圈L2上连接有用于驱动激励/感应线圈L2向振荡线圈L1传送能量的激励驱动电路22、用于使激励/感应线圈L2从激励状态切换至感应状态的状态切换电路23、以及通过激励/感应线圈L2感应感温LC振荡回路1振荡频率以便于控制器21识别被测物体温度的频率检测电路24，所述激励驱动电路22控制信号输入端、状态切换电路23控制信号输入端、频率检测电路24检测信号输出端分别与控制器21连接。
所述激励驱动电路22包括芯片LM324、电阻R2～R6、电容C2～C4、以及三极管Q2，所述电容C4一端作为激励驱动电路22控制信号输入端与控制器21一控制信号输出端连接，电容C4另一端通过电阻R6与电阻R5一端、芯片LM324同向输入端相连接，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端与电阻R5另一端、电容C3一端相连接，电容C3另一端与电阻R3一端、电阻R4一端、三极管Q2基极相连接，所述电阻R4另一端与三极管Q2发射极相连接后接地，所述电阻R3另一端与电阻R2一端相连接后接电源VCC，电阻R2另一端与三极管Q2集电极、电容C2一端相连接，电容C2另一端作为激励驱动电路22激励信号输出端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地。
所述状态切换电路23包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1栅极作为状态切换电路23控制信号输入端与控制器21一控制信号输出端连接，NMOS管Q1漏极与接地，NMOS管Q1源极作为状态切换电路23输出端与所述激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地。
所述频率检测电路24包括有顺次连接的信号放大电路241和过零检测电路242，所述信号放大电路241信号输入端作为频率检测电路24检测信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述过零检测电路242信号输出端作为频率检测电路24检测信号输出端与控制器21检测信号输入端连接。
所述信号放大电路241包括集成电路模块D7642、电容C1、以及电阻R1，所述过零检测电路242包括芯片LM324，所述电容C1一端作为信号放大电路241信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述电容C1另一端与集成电路模块D7642输入端连接，集成电路模块D7642接地端接地，集成电路模块D7642输出端与电阻R1一端、芯片LM324同向输入端相连接，电阻R1另一端接电源VCC，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端作为过零检测电路242检测信号输出端与控制器21检测信号输入端连接。
所述温度识别模块2上设置有与控制器21连接的按钮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用了分离式测温方式，其设置方便，感温LC振荡回路与被测物体接触，其灵敏度高，温度识别模块与被测物体非接触，易于延长温度识别模块上芯片、元器件寿命，其中，感温电容CT的电容量C＝f(T)，感温LC振荡回路的振荡频率随温度的变化而变化，得出频率检测电路通过激励/感应线圈L2感应感温LC振荡回路振荡频率f，其电磁波频率信号的传输受环境影响小，控制器通过频率检测电路准确测得感温LC振荡回路振荡频率，从而计算出被测物体温度T，实现了分离式测温，其适用性好，易于应用推广；
2、只采用了一个电感线圈作为激励/感应线圈L2，实现激励功能和感应功能，其结构精练，控制器与激励/感应线圈L2之间连接有使激励/感应线圈L2从激励状态切换至感应状态的状态切换电路，当要控制激励/感应线圈L2从激励状态转入感应状态时，控制器控制激励驱动电路停止激励驱动并且控制状态切换电路上NMOS管Q1能够迅速消耗激励驱动电路发送给激励/感应线圈L2的能量，从而使激励/感应线圈L2切换至感应状态，很好的感应感温LC振荡回路的振荡频率，其控制简单方便；
3、频率检测电路包括信号放大电路和过零检测电路，通过信号放大电路将激励/感应线圈L2感应到的感温LC振荡回路频率信号进行放大，以便于过零检测电路进行过零检测，有效提高了对感温LC振荡回路振荡频率检测的灵敏性；
4、温度识别模块上设置有与控制器连接的按钮，本案温度识别模块可以单独制作成一个手持器，与多个感温LC振荡回路配合，以便于逐个检测对应感温LC振荡回路上被测物体的温度。
[附图说明]
图1是本发明的结构方框图。
图2是本发明的电路图。
[具体实施方式]
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，一种分离式测温装置，包括有分离设置的用于感知被测物体温度的感温LC振荡回路1和用于识别被测物体温度的温度识别模块2，所述感温LC振荡回路1包括振荡线圈L1和用于感知被测物体温度的感温电容CT，所述温度识别模块2包括有控制器21和用于向振荡线圈L1传送能量来激励感温LC振荡回路1振荡以及感应感温LC振荡回路1振荡频率的激励/感应线圈L2，所述激励/感应线圈L2上连接有用于驱动激励/感应线圈L2向振荡线圈L1传送能量的激励驱动电路22、用于使激励/感应线圈L2从激励状态切换至感应状态的状态切换电路23、以及通过激励/感应线圈L2感应感温LC振荡回路1振荡频率以便于控制器21识别被测物体温度的频率检测电路24，所述激励驱动电路22控制信号输入端、状态切换电路23控制信号输入端、频率检测电路24检测信号输出端分别与控制器21连接。
所述激励驱动电路22包括芯片LM324、电阻R2～R6、电容C2～C4、以及三极管Q2，所述电容C4一端作为激励驱动电路22控制信号输入端与控制器21一控制信号输出端连接，电容C4另一端通过电阻R6与电阻R5一端、芯片LM324同向输入端相连接，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端与电阻R5另一端、电容C3一端相连接，电容C3另一端与电阻R3一端、电阻R4一端、三极管Q2基极相连接，所述电阻R4另一端与三极管Q2发射极相连接后接地，所述电阻R3另一端与电阻R2一端相连接后接电源VCC，电阻R2另一端与三极管Q2集电极、电容C2一端相连接，电容C2另一端作为激励驱动电路22激励信号输出端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地。
所述状态切换电路23包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1栅极作为状态切换电路23控制信号输入端与控制器21一控制信号输出端连接，NMOS管Q1漏极与接地，NMOS管Q1源极作为状态切换电路23输出端与所述激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地。
所述频率检测电路24包括有顺次连接的信号放大电路241和过零检测电路242，所述信号放大电路241信号输入端作为频率检测电路24检测信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述过零检测电路242信号输出端作为频率检测电路24检测信号输出端与控制器21检测信号输入端连接。
所述信号放大电路241包括集成电路模块D7642、电容C1、以及电阻R1，所述过零检测电路242包括芯片LM324，所述电容C1一端作为信号放大电路241信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述电容C1另一端与集成电路模块D7642输入端连接，集成电路模块D7642接地端接地，集成电路模块D7642输出端与电阻R1一端、芯片LM324同向输入端相连接，电阻R1另一端接电源VCC，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端作为过零检测电路242检测信号输出端与控制器21检测信号输入端连接。
如上所述的温度识别模块2上设置有与控制器21连接的按钮。
所述感温电容CT的电容量C与温度T的关系函数有C＝f(T)，为了使实施更简单，采用函数曲线C＝f(T)在工作范围内单调递增或单调递减的感温电容CT。
本案的工作过程及原理如下：
首先，控制器21通过激励驱动电路22向激励/感应线圈L2发出激励驱动信号如正弦波电压信号，驱动激励/感应线圈L2振荡产生电磁波，如此，激励/感应线圈L2向振荡线圈L1传送能量，引起感温LC振荡回路1受迫振荡；一段时间后，控制器21控制激励驱动电路22停止激励驱动并且控制状态切换电路23上NMOS管Q1迅速消耗掉激励/感应线圈L2上能量后停止工作，如此，感温LC振荡回路1进入阻尼振荡及激励/感应线圈L2进入感应状态，感温LC振荡回路1上振荡线圈L1向外发射电磁波信号，激励/感应线圈L2感应到该信号，并通过信号放大电路241进行放大和过零检测电路242进行过零检测，如此，控制器21通过频率检测电路24检测到感温LC振荡回路1的振荡频率。
工作时，感温LC振荡回路1阻尼振荡遵守LC振荡电路原理，其振荡频率其中，振荡线圈L1的电感L已知，并且控制器21通过频率检测电路24测得振荡频率f的大小，而感温电容CT的电容量C＝f(T)，得出公式如此公式中只有一个未知数T，即可计算得出被测物体温度T大小。
如上所述，本案保护的是一种分离式测温装置，一切与本案结构相同或相近的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种分离式测温装置，其特征在于包括有分离设置的用于感知被测物体温度的感温LC振荡回路(1)和用于识别被测物体温度的温度识别模块(2)，所述感温LC振荡回路(1)包括振荡线圈L1和用于感知被测物体温度的感温电容CT，所述温度识别模块(2)包括有控制器(21)和用于向振荡线圈L1传送能量来激励感温LC振荡回路(1)振荡以及感应感温LC振荡回路(1)振荡频率的激励/感应线圈L2，所述激励/感应线圈L2上连接有用于驱动激励/感应线圈L2向振荡线圈L1传送能量的激励驱动电路(22)、用于使激励/感应线圈L2从激励状态切换至感应状态的状态切换电路(23)、以及通过激励/感应线圈L2感应感温LC振荡回路(1)振荡频率以便于控制器(21)识别被测物体温度的频率检测电路(24)，所述激励驱动电路(22)控制信号输入端、状态切换电路(23)控制信号输入端、频率检测电路(24)检测信号输出端分别与控制器(21)连接，所述激励驱动电路(22)包括芯片LM324、电阻R2～R6、电容C2～C4、以及三极管Q2，所述电容C4一端作为激励驱动电路(22)控制信号输入端与控制器(21)一控制信号输出端连接，电容C4另一端通过电阻R6与电阻R5一端、芯片LM324同向输入端相连接，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端与电阻R5另一端、电容C3一端相连接，电容C3另一端与电阻R3一端、电阻R4一端、三极管Q2基极相连接，所述电阻R4另一端与三极管Q2发射极相连接后接地，所述电阻R3另一端与电阻R2一端相连接后接电源VCC，电阻R2另一端与三极管Q2集电极、电容C2一端相连接，电容C2另一端作为激励驱动电路(22)激励信号输出端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述状态切换电路(23)包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1栅极作为状态切换电路(23)控制信号输入端与控制器(21)一控制信号输出端连接，NMOS管Q1漏极与接地，NMOS管Q1源极作为状态切换电路(23)输出端与所述激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种分离式测温装置，其特征在于所述频率检测电路(24)包括有顺次连接的信号放大电路(241)和过零检测电路(242)，所述信号放大电路(241)信号输入端作为频率检测电路(24)检测信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述过零检测电路(242)信号输出端作为频率检测电路(24)检测信号输出端与控制器(21)检测信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种分离式测温装置，其特征在于所述信号放大电路(241)包括集成电路模块D7642、电容C1、以及电阻R1，所述过零检测电路(242)包括芯片LM324，所述电容C1一端作为信号放大电路(241)信号输入端与激励/感应线圈L2激励/感应端连接，激励/感应线圈L2另一端接地，所述电容C1另一端与集成电路模块D7642输入端连接，集成电路模块D7642接地端接地，集成电路模块D7642输出端与电阻R1一端、芯片LM324同向输入端相连接，电阻R1另一端接电源VCC，芯片LM324反向输入端接地，芯片LM324输出端作为过零检测电路(242)检测信号输出端与控制器(21)检测信号输入端连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种分离式测温装置，其特征在于所述温度识别模块(2)上设置有与控制器(21)连接的按钮。
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