CN108254099A - 一种热敏电阻的温度检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：包括NTC热敏电阻、两路电压采集电路、VCC端以及MCU；两路所述电压采集电路均包括串联的开关器件和上拉电阻；两路所述电压采集电路并联接入所述VCC端与NTC热敏电阻的一端，所述NTC热敏电阻的另一端接地；两路所述电压采集电路的开关器件的导通控制端分别接入所述MCU的两个EN端。本发明的发明目的在于提供一种热敏电阻的温度检测电路，采用本发明提供的技术方案解决了现有采用热敏电阻的传感器，由于其阻值变化范围太大，存在温度采集不准确的盲区的技术问题。

Description

一种热敏电阻的温度检测电路
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种热敏电阻的温度检测电路。
背景技术
车载温度传感器多采用NTC热敏电阻感应温度，NTC是指随温度上升电阻减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。
在采用NTC的车载温度传感器电路中，多采用单路电路分压，通过预设的R-T表，由MCU读取电压值来倒推出当前温度传感器所感知的温度。
在选择上拉电阻的时候，根据需要精确关注的温度范围的阻值来选对应的电阻，比如某车型的发动机水温传感器工作温度范围-40℃～100℃，查询R-T表得知-40℃对应电阻为49KΩ，100℃对应电阻为0.2KΩ。其实发动机只要正常工作，水温会迅速上升到90℃附近，漏极们只需精确关注40℃～100℃的阻值，选一个相近的阻值即可，比如2.2K，但是相比-40℃时的49K就相差太远，导致MCU检测不精准。
传感器阻值变化范围太大，无法选择一个阻值保证在全温度范围内都能精准识别；只能舍去不经常用到的范围，存在采集不准的盲区。如果在北方冬天水温长时间无法达到精确关注区，可能会导致误检，影响舒适度，或者要花费大量路试精力才能确保相对的准确性。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种热敏电阻的温度检测电路，采用本发明提供的技术方案解决了现有采用热敏电阻的传感器，由于其阻值变化范围太大，存在温度采集不准确的盲区的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种热敏电阻的温度检测电路，包括NTC热敏电阻、两路电压采集电路、VCC端以及MCU；两路所述电压采集电路均包括串联的开关器件和上拉电阻；两路所述电压采集电路并联接入所述VCC端与NTC热敏电阻的一端，所述NTC热敏电阻的另一端接地；两路所述电压采集电路的开关器件的导通控制端分别接入所述MCU的两个EN端。
优选的，所述MCU的两个EN端在正常工作时不同为高电平或低电平，在休眠后同为高电平。
优选的，两路所述电压采集电路的上拉电阻的电阻值介于所述NTC热敏电阻工作电阻的上限值与下限值之间。
优选的，设定温度精确关注区和非精确关注区，通过所述NTC热敏电阻的R-T表分别获取所述精确关注区和非精确关注区内所述NTC热敏电阻的电阻值上下限，两路所述电压采集电路的上拉电阻的电阻值分别为获取得到的两个关注区内的电阻值上下限的中间值。
优选的，在所述NTC热敏电阻与MCU的A/D端之间形成有滤波电路。
优选的，所述滤波电路为RC滤波电路。
优选的，两路所述电压采集电路的开关器件均为PNP三极管；两路所述电压采集电路的PNP三极管的发射极均接入所述VCC端，集电极分别通过所述上拉电阻接入所述NTC热敏电阻的一端，基极分别通过串联电阻接入所述MCU的两个EN端。
或者，两路所述电压采集电路的开关器件均为MOS管；两路所述电压采集电路的MOS管的源极均接入所述VCC端，漏极分别通过所述上拉电阻接入所述NTC热敏电阻的一端，栅极分别接入所述MCU的两个EN端。
由上可知，应用本发明可以得到以下有益效果：本发明在NTC热敏电阻上设置有两路电压采集电路对NTC热敏电阻进行分压检测，采用MCU对两路电压采集电路的闭路和开路进行控制，由于NTC热敏电阻在全温度范围内的电阻值范围较大，电压采集电路中的上拉电阻采用不同的阻值实现温度精确关注区与非精确关注区构成的全温度范围实现精确分压，MCU的EN端对两路电压采集电路实现导通控制，采集上拉电阻上精确分压出来的电压值即可对NTC热敏电阻上的电压完成检测，进而可通过R-T表反推计算得到NTC热敏电阻的温度值，避免NTC热敏电阻存在温度采集不准确的盲区的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例电路连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所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。
在NTC热敏电阻作为车载温度传感器时，其电阻值随着环境温度产生变化，且变化范围较大，基于该问题，采用固定电阻对热敏电阻进行分压检测的温度检测方式，无法在全温度范围内对热敏电阻的电压值实现精准识别，只能舍去不经常用到的范围，因此存在采集不准的盲区。
其中，NTC热敏电阻是负温度系数传感器，是一个可变电阻，阻值随温度升高而减小。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种热敏电阻的温度检测电路，在本方案中，采用MCU作为电压采集以及数据处理单元，用于检测电压值并按照预设软件运算出温度值。
本实施例提供的电路同样是采用分压检测的方式对NTC热敏电阻实现检测，与现有技术不同的是，本实施例采用不同的阻值实现精确检测NTC热敏电阻的全温度范围。
在车辆使用过程中，当NTC热敏电阻处于需要精确关注的温度区域，可采用常用的上拉电阻完成温度检测；当NTC热敏电阻处于非精确关注的温度区域时，其电阻值与上拉电阻的电阻值相差较大，检测得到的电压值误差较大，无法采用相同的上拉电阻对NTC热敏电阻完成温度检测，本实施例通过MCU端口切换另一组电压采集电路实现全温度范围内的精确采集。
实施例1
在本实施例提供的温度检测电路中，包括NTC热敏电阻、两路电压采集电路、VCC端以及MCU。NTC热敏电阻的一端接地，另一端接入MCU的A/D端。两路电压采集电路均包括开关器件和上拉电阻，并且两路电压采集电路并联接入VCC端与NTC热敏电阻的一端，NTC热敏电阻的另一端则接地。两路电压采集电路的开关器件的导通控制端分别接入MCU的两个EN端。
具体的，开关器件为PNP三极管，两路电压采集电路的三极管的发射极均接入VCC端，集电极分别通过上拉电阻接入NTC热敏电阻的一端，基极分别接入MCU的两个EN端。T1和T2是PNP型三极管，起开关作用。T1通过固定电阻R1与MCU的EN1控制端口相连，当EN1为高电平时，T1截止，VCC电压不会输出到R1端；当EN1输出低电平时，T1导通，VCC电压几乎无损输出到R1端。
请参见图1，两个三极管分别为T1和T2，两个上拉电阻分别为R1和R2。两路电压采集电路的区别在于：上拉电阻R1和R2的电阻值不同，且三极管T1和T2的基极分别接入MCU的EN1和EN2端。
需要说明的是，由于三极管为电流驱动元件，为了令三极管正常运行，需要在三极管T1和T2的基极与MCU的EN1和EN2端之间分别接入串联电阻R4和R5。
其中，上拉电阻R1和R2的电阻值均介于NTC热敏电阻工作电阻的上限值与下限值之间，并且与NTC热敏电阻在精确关注区和非精确关注区内的电阻值相匹配。
为了实现NTC热敏电阻的全温度检测，在上拉电阻R1和R2的电阻值选取时，可采用以下选取方式：设定温度精确关注区和非精确关注区的范围，通过NTC热敏电阻的R-T表分别获取精确关注区和非精确关注区内NTC热敏电阻的电阻值上下限，两路电压采集电路的上拉电阻R1和R2的电阻值分别为获取得到的两个关注区内的电阻值上下限的中间值。当然，两个上拉电阻R1和R2的电阻值可以选取为靠近中间值的阻值。假设，汽车在点火后该温度会在几分钟内由低温升到高温并保持，选取精确关注区为40℃-100℃，属于高温区，选取非精确关注区为-40℃-40℃；NTC热敏电阻在-40℃-100℃的阻值对应为49KΩ到0.2KΩ；通过NTC热敏电阻的R-T表可得出精确关注区的电阻值上下限，根据上下限的中间值区取一个NTC的典型值作为分压电压的电阻值，比如2.2K；同样通过NTC热敏电阻的R-T表可得非出精确关注区的电阻值上下限，根据上下限的中间值区取一个NTC的典型值作为分压电压的电阻值，比如33K。
在电路工作时，MCU的EN1和EN2在正常工作时不同为高电平或低电平，在休眠后两路电压采集电路均关断，同为高电平。
具体的，在对NTC热敏电阻进行温度检测时，MCU将EN1端口设置为低电平，将EN2端口设置为高电平，接入EN1的电压采集电路导通，MCU完成精确关注区的温度检测；当NTC热敏电阻不处于精确关注区时，MCU的EN1设置为高电平，EN2设置为低电平，接入EN2的电压采集电路导通，MCU完成非精确关注区的温度检测。
由于R1和R2均为上拉电阻，只要给定合适的电压，R1和NTC热敏电阻以及R2和NTC热敏电阻形成串联分压，R1和R2是固定值，NTC热敏电阻是可变值，不同的温度下分压值是不一样的，MCU先读取分压值，计算出NTC热敏电阻当前的阻值，然后通过NTC供应商给的R-T表，可反推出当前的温度，该表是NTC热敏电阻在不同温度下的阻值对应关系表。
本方案列举的是NTC热敏电阻在下，上拉电阻在上，两者形成分压，在某种情况下，也可以根据需求将NTC靠近上端，而R1/R2放在下端形成分压，同样在R1/R2支路分别增加开关电路进行选通。在NTC热敏电阻与MCU的A/D端之间形成有滤波电路，R3起保护MCU端口防止灌入电流过大，同时与C1形成RC滤波，使信号检测更稳定。
本实施例提供的技术方案在NTC热敏电阻上设置有两路电压采集电路对NTC热敏电阻进行分压检测，采用MCU对两路电压采集电路的闭路和开路进行控制，由于NTC热敏电阻在全温度范围内的电阻值范围较大，电压采集电路中的上拉电阻采用不同的阻值实现温度精确关注区与非精确关注区构成的全温度范围实现精确分压，MCU的EN端采集精确分压出来的电压值即可对NTC热敏电阻上的电压完成检测，进而可通过R-T表反推计算得到NTC热敏电阻的温度值，避免NTC热敏电阻存在温度采集不准确的盲区的技术问题。并且在当前检测失效时，在无法判断是元件是开路、短路或损坏的情况下，可切换为R2电路重新检测，可用于诊断的作用。
需要说明的是，该方案不局限于车载温度传感器，也可以是其他传感器，不仅仅只是为了更高的精度检测，还可以用于正常情况的下的诊断，双重确认，阻值失效后的backup等等。
实施例2
在本实施例提供的温度检测电路中，同样包括NTC热敏电阻、两路电压采集电路、VCC端以及MCU。NTC热敏电阻的一端接地，另一端接入MCU的A/D端。两路电压采集电路均包括开关器件和上拉电阻，并且两路电压采集电路并联接入VCC端与NTC热敏电阻的一端，NTC热敏电阻的另一端则接地。两路电压采集电路的开关器件的导通控制端分别接入MCU的两个EN端。
作为技术方案的一种优选方案，本实施例与实施例不同的是，本方案中的开关器件选取为P型MOS管，两路所述电压采集电路的MOS管的源极均接入VCC端，漏极分别通过上拉电阻R1和R2接入NTC热敏电阻的一端，栅极分别接入MCU的两个EN端。
由于MOS管为电压驱动元件，其不需要在栅极与MCU之间串联有串联电阻，即可使MOS管正常工作。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：包括NTC热敏电阻、两路电压采集电路、VCC端以及MCU；两路所述电压采集电路均包括串联的开关器件和上拉电阻；两路所述电压采集电路并联接入所述VCC端与NTC热敏电阻的一端，所述NTC热敏电阻的另一端接地；两路所述电压采集电路的开关器件的导通控制端分别接入所述MCU的两个EN端。
2.根据权利要求1所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：所述MCU的两个EN端在正常工作时不同为高电平或低电平，在休眠后同为高电平。
3.根据权利要求2所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：两路所述电压采集电路的上拉电阻的电阻值介于所述NTC热敏电阻工作电阻的上限值与下限值之间。
4.根据权利要求3所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：设定温度精确关注区和非精确关注区，通过所述NTC热敏电阻的R-T表分别获取所述精确关注区和非精确关注区内所述NTC热敏电阻的电阻值上下限，两路所述电压采集电路的上拉电阻的电阻值分别为获取得到的两个关注区内的电阻值上下限的中间值。
5.根据权利要求4所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：在所述NTC热敏电阻与MCU的A/D端之间形成有滤波电路。
6.根据权利要求5所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：所述滤波电路为RC滤波电路。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：两路所述电压采集电路的开关器件均为PNP三极管；两路所述电压采集电路的PNP三极管的发射极均接入所述VCC端，集电极分别通过所述上拉电阻接入所述NTC热敏电阻的一端，基极分别通过串联电阻接入所述MCU的两个EN端。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种热敏电阻的温度检测电路，其特征在于：两路所述电压采集电路的开关器件均为MOS管；两路所述电压采集电路的MOS管的源极均接入所述VCC端，漏极分别通过所述上拉电阻接入所述NTC热敏电阻的一端，栅极分别接入所述MCU的两个EN端。
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