CN108254089A - 一种温度采样电路及控制器 - Google Patents

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孙松
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Abstract

本发明实施例公开了一种温度采样电路及控制器，其中温度采样电路应用于控制器中，控制器包括控制端以及数据输入端，温度采样电路包括第一采样放大电路、第二采样放大电路、可控选择单元以及比较选择单元；可控选择单元用于与温度传感器连接，且分别与控制端、第一采样放大电路以及第二采样放大电路连接；比较选择单元分别与第一采样放大电路、第二采样放大电路以及数据输入端连接。通过应用本发明实施例的技术方案，温度采样电路能够兼容不同类型的温度传感器，温度采样方式灵活、自适应强、准确度高、容错性好；并且通过软件控制即可实现不同类型的温度传感器的切换，操作简单快捷，无须开盖维护，节省大量的人力物力。

Description

一种温度采样电路及控制器
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种温度采样电路及控制器。
背景技术
如今随着世界各国对大气污染以及能源问题的越来越重视，推行电动汽车减少燃油车尾气排放，已是大势所趋。
电机作为电动汽车核心零部件，常用的温度传感器有PT(铂热电阻)100、PT1000、NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数热敏电阻)三种。电机温度采样电路作为对电机进行热保护的关键电路，如何更好地设计，来匹配种类繁多的电机，也逐渐成为电动汽车零部件设计的重点。
现有技术中，一些电动汽车产品的温度采样电路只能兼容一种类型的温度传感器，遇到不同类型传感器的电机需要及时更改电路板或者电机更换相匹配温度传感器。
还有一些电动汽车产品的温度采样电路能够兼容两种类型的温度传感器，一种方案为在温度采样电路内设置拨码开关，因此其在切换温度传感器时，需要调整产品的接线以及内部还需要调整拨码开关。另一种方案为在连接器上预留两组电机温度接线端子，将采样值分别送到DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理器)两路AD端口(输入模拟量的端口)进行检测，这样就会造成DSP的AD资源浪费，一旦温度传感器更改，只能开盖调整接线来更改，增加大量的工作量。
发明内容
本发明提出一种温度采样电路及控制器，可兼容多种类型的温度传感器，且在切换温度传感器时，无需开盖调整产品内部接线。
第一方面，本发明实施例提出一种温度采样电路，所述温度采样电路
应用于控制器中，所述控制器包括控制端以及数据输入端，所述温度采样电路包括：
第一采样放大电路、第二采样放大电路；
可控选择单元，用于与温度传感器连接，且分别与所述控制端、所述第一采样放大电路以及所述第二采样放大电路连接；所述可控选择单元用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时，将所述温度传感器的检测信号发送给所述第一采样放大电路，以及在接收到所述控制器发送的第二控制信号时，将所述温度传感器的检测信号发送给所述第二采样放大电路；以及
比较选择单元，分别与所述第一采样放大电路、所述第二采样放大电路以及所述数据输入端连接，用于从所述第一采样放大电路和所述第二采样放大电路中选择接收到所述检测信号的那一路采样放大电路，并将该采样放大电路的输出信号发送给所述数据输入端。
其进一步的技术方案为，所述可控选择单元包括：
第一可控开关，用于与所述温度传感器连接，且分别与所述控制端以及所述第一采样放大电路连接；所述第一可控开关用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时导通且在接收到所述控制器发送的第二控制信号时断开；以及
第二可控开关，用于与所述温度传感器连接，且分别与所述控制端以及所述第二采样放大电路连接；所述第二可控开关用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时断开且在接收到所述控制器发送的第二控制信号时导通。
其进一步的技术方案为，所述第一采样放大电路为铂热电阻温度传感器的采样放大电路，所述第一可控开关为MOS管，所述MOS管的栅极与所述控制端连接，所述MOS管的漏极用于与所述温度传感器连接，所述MOS管的源极与所述第一采样放大电路连接。
其进一步的技术方案为，所述第二采样放大电路为负温度系数热敏电阻温度传感器的采样放大电路，所述第二可控开关为光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与所述控制端连接，所述光电耦合器的输出端用于与所述温度传感器连接，且与所述第二采样放大电路连接。
其进一步的技术方案为，所述光电耦合器的输入端并联有滤波电容。
其进一步的技术方案为，所述光电耦合器的输入端串联有限流电阻。
其进一步的技术方案为，所述比较选择单元包括：
第一二极管，所述第一二极管的负极与所述第一采样放大电路连接，所述第一二极管的正极与所述数据输入端连接；以及
第二二极管，所述第二二极管的负极与所述第二采样放大电路连接，所述第二二极管的正极与所述数据输入端连接。
其进一步的技术方案为，还包括输入端子，所述输入端子用于与不同类型的温度传感器连接；所述输入端子包括第一输入接口以及第二输入接口，所述第一输入接口与所述可控选择单元连接，所述第二输入接口接地。
其进一步的技术方案为，还包括输出端子，所述输出端子分别与所述比较选择单元以及所述数据输入端连接。
第二方面，本发明实施例提出一种控制器，该控制器包括如第一方面所述的温度采样电路。
通过应用本发明实施例的技术方案，温度采样电路能够兼容不同类型的温度传感器，温度采样方式灵活、自适应强、准确度高、容错性好；并且通过软件控制即可实现不同类型的温度传感器的切换，操作简单快捷，无须开盖维护，节省大量的人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提出的一种温度采样电路的示意框图；
图2为本发明另一实施例提出的一种温度采样电路的示意框图；
图3为本发明实施例提出的一种温度采样电路的电路图；
图4为本发明实施例提出的一种负温度系数热敏电阻温度传感器的采样放大电路的电路图；
图5为本发明实施例提出的一种铂热电阻温度传感器的采样放大电路的电路图；
图6为本发明实施例提出的一种控制器的示意框图。
附图标记
1、控制器；10、温度采样电路；20、控制端；30、数据输入端；40、温度传感器；11、第一采样放大电路；12、第二采样放大电路；13、可控选择单元；14、比较选择单元；15、输入端子；16、输出端子；131、第一可控开关；132、第二可控开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
参见图1，其为本发明实施例提出的一种温度采样电路10的示意框图，该温度采样电路10应用于控制器(例如，电动汽车的控制器)中。控制器包括一控制端20、该控制端20用于向温度采样电路10发送控制信号；控制器还包括一数据输入端30，该数据输入端30用于接收温度采样电路10发送的输出信号。由图可知，该温度采样电路10包括第一采样放大电路11、第二采样放大电路12、可控选择单元13以及比较选择单元14。各主要部件的介绍如下：
可控选择单元13用于与温度传感器40(该温度传感器40是第一采样放大电路11或者第二采样放大电路12适配的温度传感器40)连接，且分别与控制器的控制端20、第一采样放大电路11以及第二采样放大电路12连接。比较选择单元14分别与第一采样放大电路11、第二采样放大电路12以及控制器的数据输入端30连接。
可控选择单元13用于在接收到控制器发送的第一控制信号时，将温度传感器40的检测信号发送给第一采样放大电路11，以及在接收到控制器发送的第二控制信号时，将温度传感器40的检测信号发送给第二采样放大电路12。
比较选择单元14用于从第一采样放大电路11和第二采样放大电路12中选择接收到检测信号的那一路采样放大电路，并将该采样放大电路的输出信号发送给数据输入端30。
工作原理说明，本发明实施例中，第一采样放大电路11以及第二采样放大电路12分别适配于不同类型的温度传感器40。当接入温度采样电路10的温度传感器40为第一采样放大电路11适配的温度传感器40时，控制器向可控选择单元13发送第一控制信号，以使得可控选择单元13将温度传感器40的检测信号发送给第一采样放大电路11；当接入温度采样电路10的温度传感器40为第二采样放大电路12适配的温度传感器40时，控制器向可控选择单元13发送第二控制信号，以使得可控选择单元13将温度传感器40的检测信号发送给第二采样放大电路12。
通过应用本实施例的技术方案，温度采样电路10能够兼容不同类型的温度传感器40，温度采样方式灵活、自适应强、准确度高、容错性好；并且通过软件控制即可实现不同类型的温度传感器40的切换，操作简单快捷，无须开盖维护，节省大量的人力物力。
参见图2，在某些实施例，例如本实施例中，可控选择单元13包括第一可控开关131以及第二可控开关132。
第一可控开关131用于与温度传感器40连接，且分别与控制器的控制端20以及第一采样放大电路11连接。第一可控开关131用于在接收到控制器发送的第一控制信号时导通，以将温度传感器40的检测信号发送给第一采样放大电路11；第一可控开关131用于在接收到控制器发送的第二控制信号时断开。
第二可控开关132，用于与温度传感器40连接，且分别与控制端20以及第二采样放大电路12连接；第二可控开关132用于在接收到控制器发送的第一控制信号时断开，第二可控开关132用于在接收到控制器发送的第二控制信号时导通，以将温度传感器40的检测信号发送给第一采样放大电路11。
进一步地，温度采样电路10还包括输入端子15，输入端子15用于与不同类型的温度传感器40连接。第一可控开关131以及第二可控开关132均通过该输入端子15与温度传感器40连接。本发明实施例中，由于温度采样电路10中包含有不同类型的温度传感器40的采样放大电路，因此，通过同一个输入端子15即可与不同类型的温度传感器40连接，减少了输入端子15的数量。
进一步地，温度采样电路10还包括输出端子16，输出端子16分别与比较选择单元14以及控制器的数据输入端30连接。本发明实施例中，由于温度采样电路10中第一采样放大电路11以及第二采样放大电路12通过同一个输出端子16与控制器的数据输入端30连接，减少了对控制器的数据输入端30的占用。
参见图3，在某些实施例，例如本实施例中，第一采样放大电路11为铂热电阻温度传感器(例如，PT100以及PT1000等)的采样放大电路。第一可控开关131为MOS管Q1，MOS管Q1的栅极与控制端20连接，MOS管Q1的漏极用于与温度传感器40连接，MOS管Q1的源极与第一采样放大电路11连接。需要说明的是，铂热电阻温度传感器的阻值随温度的变化较小，其采集到的电压信号的变化较小。由于MOS管Q1的导通压降较小，对铂热电阻温度传感器采集到的电压信号的影响较小，因此选用MOS管Q1作为第一可控开关131。
需要进一步说明的是，MOS管Q1具体为是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管。
进一步地，第二采样放大电路12为负温度系数热敏电阻温度传感器(例如，NTC)的采样放大电路。第二可控开关132为光电耦合器PC1，光电耦合器PC1的输入端与控制端20连接，光电耦合器PC1的输出端用于与温度传感器连接，且与第二采样放大电路12连接。
光电耦合器PC1的输入端并联一滤波电容C2，滤波电容C2可滤除高频杂波，提高电路的稳定性。光电耦合器PC1的输入端还串联一限流电阻R2，以避免输入端的电流过大，提高电路的可靠性。
进一步地，比较选择单元14包括第一二极管D1以及第二二极管D2。第一二极管D1的负极与第一采样放大电路11连接，第一二极管D1的正极与数据输入端30连接。第二二极管D2的负极与第二采样放大电路12连接，第二二极管的正极D2与数据输入端30连接。
需要说明的是，第一采样放大电路11和第二采样放大电路12在未接收到温度传感器40的检测信号时(也即非工作状态时)，二者的输出信号的电压是固定的；第一采样放大电路11和第二采样放大电路12在接收到温度传感器40的检测信号时(也即工作状态时)，二者的输出信号的电压为一电压范围。
本发明实施例中，通过调整第一采样放大电路11以及第二采样放大电路12的阻值，使得第一采样放大电路11在工作状态时的输出信号的电压小于第二采样放大电路12处于非工作状态时的输出信号的电压；以及第二采样放大电路12在工作状态时的输出信号的电压小于第一采样放大电路11处于非工作状态时的输出信号的电压。
比较选择单元14中，第一二极管D1和第二二极管D2的正极均与数据输入端30连接，由于第一二极管D1与第二二极管D2之间的相互作用，使得二者只能输出第一采样放大电路11和第二采样放大电路12中电压较小的一路输出信号。可见，通过以上电路设计，比较选择单元14总是选择处于工作状态的采样放大电路(即接收到温度传感器的检测信号的那一路采样放大电路)的输出信号发送给数据输入端30。
进一步地，输入端子15包括第一输入接口A以及第二输入接口B，第一输入接口A与可控选择单元13连接，第二输入接口B接地。
参见图4，其为负温度系数热敏电阻温度传感器40(例如，NTC)的采样放大电路的电路图，该采样放大电路的F端与可控选择单元13连接，该采样放大电路的G端与比较选择单元14连接，该采样放大电路为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
参见图5，其为铂热电阻温度传感器40(例如，PT100以及PT1000等)的采样放大电路的电路图，该采样放大电路的D端与可控选择单元13连接，该采样放大电路的E端与比较选择单元14连接，该采样放大电路为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
参见图6，其为本发明实施例提出的一种控制器1的结构框图，由图可知，该控制器1包括如上述实施例提出的温度采样电路10。
在一些实施例中，控制器包括数字信号处理器(DSP)，控制器的控制端20具体为数字信号处理器的一I/O接口；控制器的数据输入端30具体为数字信号处理器的一AD端口。通过软件控制可使得数字信号处理器的I/O接口向温度采样电路10输出不同类型的控制信号(第一控制信号或者第二控制信号)，从而使得温度采样电路10能够完成不同采样放大电路的切换。温度采样电路10的输出信号输入到数字信号处理器的AD端口后，经数字信号处理器处理后将转换为相应的数字信号，以便于用户了解采集到的温度信息。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种温度采样电路，其特征在于，应用于控制器中，所述控制器包括控制端以及数据输入端，所述温度采样电路包括：
第一采样放大电路、第二采样放大电路；
可控选择单元，用于与温度传感器连接，且分别与所述控制端、所述第一采样放大电路以及所述第二采样放大电路连接；所述可控选择单元用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时，将所述温度传感器的检测信号发送给所述第一采样放大电路，以及在接收到所述控制器发送的第二控制信号时，将所述温度传感器的检测信号发送给所述第二采样放大电路；以及
比较选择单元，分别与所述第一采样放大电路、所述第二采样放大电路以及所述数据输入端连接，用于从所述第一采样放大电路和所述第二采样放大电路中选择接收到所述检测信号的那一路采样放大电路，并将该采样放大电路的输出信号发送给所述数据输入端。
2.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，所述可控选择单元包括：
第一可控开关，用于与所述温度传感器连接，且分别与所述控制端以及所述第一采样放大电路连接；所述第一可控开关用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时导通且在接收到所述控制器发送的第二控制信号时断开；以及
第二可控开关，用于与所述温度传感器连接，且分别与所述控制端以及所述第二采样放大电路连接；所述第二可控开关用于在接收到所述控制器发送的第一控制信号时断开且在接收到所述控制器发送的第二控制信号时导通。
3.根据权利要求2所述的温度采样电路，其特征在于，所述第一采样放大电路为铂热电阻温度传感器的采样放大电路，所述第一可控开关为MOS管，所述MOS管的栅极与所述控制端连接，所述MOS管的漏极用于与所述温度传感器连接，所述MOS管的源极与所述第一采样放大电路连接。
4.根据权利要求2所述的温度采样电路，其特征在于，所述第二采样放大电路为负温度系数热敏电阻温度传感器的采样放大电路，所述第二可控开关为光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与所述控制端连接，所述光电耦合器的输出端用于与所述温度传感器连接，且与所述第二采样放大电路连接。
5.根据权利要求4所述的温度采样电路，其特征在于，所述光电耦合器的输入端并联有滤波电容。
6.根据权利要求4所述的温度采样电路，其特征在于，所述光电耦合器的输入端串联有限流电阻。
7.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，所述比较选择单元包括：
第一二极管，所述第一二极管的负极与所述第一采样放大电路连接，所述第一二极管的正极与所述数据输入端连接；以及
第二二极管，所述第二二极管的负极与所述第二采样放大电路连接，所述第二二极管的正极与所述数据输入端连接。
8.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，还包括输入端子，所述输入端子用于与不同类型的温度传感器连接；所述输入端子包括第一输入接口以及第二输入接口，所述第一输入接口与所述可控选择单元连接，所述第二输入接口接地。
9.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，还包括输出端子，所述输出端子分别与所述比较选择单元以及所述数据输入端连接。
10.一种控制器，其特征在于包括如权利要求1-9任一项所述的温度采样电路。
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