CN108362400A - 能够自校验的测温装置和用于测温装置自校验的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种能够自校验的测温装置和用于测温装置自校验的方法，属于电子技术领域。所述测温装置包括：热敏电阻，用于感测温度；调压模块，用于调节所述热敏电阻两端的电压；输出模块，用于输出一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；以及所述控制模块，用于将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。本申请上述方案能够避免温度检测错误情况的发生，降低温度异常带来的风险。

Description

能够自校验的测温装置和用于测温装置自校验的方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体地涉及一种能够自校验的测温装置和用于测温装置自校验的方法。
背景技术
现有的电子类产品例如手机、家电往往需要对温度进行检测和控制。现有技术中一般通过温度传感器来进行温度的检测，常用的通过热敏电阻作为温度传感器以实现温度检测的技术方案为以下两种：(1)将分压电阻和热敏电阻串联组成分压电路，测量热敏电阻两端的电压，通过计算该电压可以得到热敏电阻当前的电阻，通过查询该热敏电阻的阻值和温度的关系，可以确定温度；(2)通过运算放大电路检测热敏电阻两端的电压，得到经运算放大器放大后的电压，通过计算可以得到热敏电阻当前的电阻，通过查询该热敏电阻的阻值和温度的关系，可以确定温度。但上述技术方案均存在缺陷，对于技术方案(1)，虽然在分压电阻出现故障时，易于发现，但是该方案受分压电阻阻值的限值，仅能实现小范围温度的检测；而对于技术方案(2)，虽然可以通过运算放大电路对待检测的热敏电阻两端电压进行放大，以实现更大范围温度的测量，但由于运算放大电路本身结构复杂，其一般包括多个电阻，而当其中某个电阻出现故障时，会输出错误的检测结果并且这种电阻故障导致的错误很难被发现。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的是提供一种能够自校验的测温装置和用于测温装置自校验的方法。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种能够自校验的测温装置，所述测温装置包括：热敏电阻，用于感测温度，该热敏电阻的阻值随所感测的温度变化而变化；调压模块，用于调节所述热敏电阻两端的电压；输出模块，用于输出一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；以及所述控制模块，用于将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
可选地，所述调压模块与所述热敏电阻串联，所述控制模块通过改变所述调压模块的阻值来调节所述热敏电阻两端的电压。
可选地，所述调压模块包括：串联连接的第一电阻和开关单元；以及与所述第一电阻和所述开关单元并联连接的第二电阻；其中，所述控制模块通过控制所述开关单元的通断改变所述调压模块的阻值。
可选地，所述开关单元是三极管或继电器。
可选地，所述输出模块包括运算放大器，用于放大调节前后所述热敏电阻两端的电压以作为所述第一输出和所述第二输出。
可选地，所述控制模块是MCU。
另一方面，本发明还提供一种用于测温装置自校验的方法，所述方法包括：调节所述用于感测温度的热敏电阻两端的电压；接收一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；以及将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
可选地，通过改变与所述热敏电阻串联的调压模块的阻值来调节所述热敏电阻两端的电压。
可选地，所述调压模块包括：串联连接的第一电阻和开关单元；以及与所述第一电阻和所述开关单元并联连接的第二电阻；其中，通过控制所述开关单元的通断改变所述调压模块的阻值。
可选地，所述方法还包括通过运算放大器放大调节前后所述热敏电阻两端的电压以作为所述第一输出和所述第二输出。
在本申请上述方案中，可以通过检测输出模块的第一输出和第二输出，并与测温装置处于正常状态下第一输出和第二输出满足的对应关系进行比较，来判断测温装置是否异常，从而能够避免温度检测错误情况的发生，降低温度异常带来的风险。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施方式提供的一种能够自校验的测温装置的框图。
图2是本申请一种优选实施方式提供的能够自校验的测温装置的电路图。
附图标记说明
10 热敏电阻 20 调压模块
30 输出模块 40 控制模块
Q1 三极管 PT100 热敏电阻
R4、R5、R15、R17、R19、R20、R23、R25、R27、R21 电阻
A 运算放大器
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明实施方式提供的一种能够自校验的测温装置的框图。如图1所示，本发明实施例提供一种能够自校验的测温装置，该测温装置包括：
用于感测温度的热敏电阻10，该热敏电阻10的阻值能够随所感测的温度变化而变化，用作温度传感器。热敏电阻10可以为NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻或者PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系统)热敏电阻。
调压模块20，用于调节所述热敏电阻10两端的电压；
输出模块30，用于输出一与所述调节前所述热敏电阻10两端的电压及所述热敏电阻10的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻10两端的电压及所述热敏电阻10的阻值相关的第二输出；以及
所述控制模块40，用于将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
其中，由于调压模块20和输出模块30中电气元件的参数和电路图是已知的，因此可以根据电气元件参数和电路图计算得到测温装置在正常工作情况下第一输出和第二输出之间的对应关系，该对应关系可以为第一输出和第二输出之间的关系函数。在本申请可选实施方式中，还可以在确定测温装置为正常工作的情况下，通过实际测量的数据来获得和/或修正该关系函数，以得到与实际情况更符合的在测量装置正常状态下的第一输出和第二输出之间的关系函数。上述关系函数预先存储在控制模块40中，作为参照。
在该测温装置工作过程中，控制模块40可以控制调压模块20在预设的短时间内快速调节热敏电阻10两端的电压，由于是在短时间内调节热敏电阻10两端的电压，因此在调节前后热敏电阻10的阻值基本不发生变化。输出模块30能够检测热敏电阻10两端的当前电压并输出与热敏电阻10两端的电压相关的输出。控制模块40接收对热敏电阻10调压前的第一输出和对热敏电阻10调压后的第二输出，并将第一输出和第二输出与预先存储的关系函数比较，当第一输出和第二输出满足该关系函数时，确定测量装置处于正常状态，当第一输出和第二输出不满足该关系函数时，表明测温装置中调压模块20和/或输出模块30内有元件损坏，因此确定测量装置处于异常状态，控制模块40进行报错并触发相应的保护功能。本领域技术人员可以理解的是，在判断第一输出和第二输出是否满足所述关系函数时，可以考虑正常偏差，即将实际测量的第一输出代入关系函数内得到的第二输出与实际测量的第二输出的偏差在合理范围内时，也可以认为满足所述关系函数。
其中，控制模块40可以在满足预设条件时，控制所述调压模块20调节热敏电阻10两端的电压，并根据第一输出和第二输出判断测温装置是否正常。例如控制模块40可以响应于来自于该测温装置所在电器设备的校验指令来控制调压模块20调节热敏电阻两端的电压或者控制模块40可以周期性的控制调压模块20调节热敏电阻10两端的电压，并且控制模块40在调压后根据第一输出和第二输出判断测温装置是否正常。
在本申请上述方案中，可以通过检测输出模块的第一输出和第二输出，并与测温装置处于正常状态下第一输出和第二输出满足的对应关系进行比较，判断测温装置是否异常，从而能够避免温度检测错误情况的发生，降低温度异常带来的风险。
在本申请一种可选实施方式中，调压模块20与热敏电阻10串联，控制模块40可以通过改变调压模块20的阻值来调节热敏电阻10两端的电压。
图2是本申请一种优选实施方式提供的能够自校验的测温装置的电路图。如图2所示，在本申请一种优选实施方式中，该测温装置包括热敏电阻PT100、由三极管Q1和电阻R5、R15组成的调压模块、由电阻R17、R19、R20、R23、R25、R27、R21和运算放大器A组成的输出模块以及控制模块(未示出)，其中控制模块可以例如是MCU。三极管Q1在电路中用作开关，MCU的TEMP_CTL端口通过电阻R4与三极管Q1的基极连接，用于控制三极管Q1的通断，MCU的TEMP_AD端口通过电阻R21与运算放大器A的输出端连接，接收运算放大器A输出的电信号。由三极管Q1和电阻R5、R15组成的调压模块与热敏电阻PT100串联，通过控制三极管Q1的通断可以改变调压模块的阻值，进而改变热敏电阻PT100两侧的电压V2。电阻R17、R19、R23、R27和运算放大器A组成运算放大电路，用于对热敏电阻两端的电压V2和电阻R25两端的电压V1进行运算，其中在电源电压固定的情况下，电阻R25两端的电压V1由电阻R20和电阻R25确定，该电压V1为参考电压。根据运算放大器的原理可知，运算放大器A的输出电压Vout与电压V1、V2以及电阻R17、R19、R23、R27有关，在作为参考电压的电压V1以及电阻R17、R19、R23、R27确定的情况下，电压Vout随热敏电阻两端的电压V2变化而变化，因此通过检测电压Vout可以确定电压V2，在电压V2确定后可以通过计算得到热敏电阻PT100的阻值，根据热敏电阻PT100的电阻-温度特性表可以确定热敏电阻的温度。其中，电阻R17、R19、R23、R27和运算放大器A组成的运算放大电路能够对电压V2进行放大，从而能够实现更大范围的温度测量。
在本实施方式中，当端口TEMP_CTL输出低电平时，三极管Q1断开，MCU的端口TEMP_AD得到电压Va；当端口TEMP_CTL输出高电平时，当三极管Q2导通，MCU的端口TEMP_AD得到电压Vb。由于电路中各元件参数是已知的，因此可以通过计算和/或试验确定测温装置处于正常状态下电压Va和电压Vb之间的关系函数Va＝f(Vb)，例如在热敏电阻PT100在一定阻值范围内变化时，通过MCU检测并记录热敏电阻PT100处于某些特定阻值时所对应的电压Va和电压Vb，得到两组相对应的数据[Va1，Va1，Va1....]和[Vb1，Vb2，Vb3....]，通过该两组数据可以确定电压Va和电压Vb之间的关系函数Va＝f(Vb)。该关系函数Va＝f(Vb)预先存储在MCU中。
当需要对测温装置是否异常进行校验时，MCU通过端口TEMP_CTL在控制三极管Q1的通断，并检测三极管Q1通断前后的电压Va和电压Vb，由于三极管Q1能够在短时间内实现通断的切换，因此热敏电阻PT100的阻值不会发生变化，可以认为三极管Q1通断前后的电压Va和电压Vb对应于相同的热敏电阻阻值。将校验过程中检测到的电压Va和电压Vb与关系函数Va＝f(Vb)进行比较，如果满足该关系函数，则确定测温装置处于正常状态，如果不满足该关系函数，则表明测温装置中调压模块和/或输出模块内有元件损坏，确定测温装置处于异常状态，此时MCU报错并触发相应的保护功能。
此外，MCU可以在测温装置在工作中，周期性的检测电压Va和电压Vb，在确定检测到的电压Va和电压Vb不满足关系函数Va＝f(Vb)时，进行报错并触发相应的保护功能。
在上述实施方式中，作为开关单元的三极管Q1也可以采用其它类型的能够在通断间快速切换的开关元件来替代，例如微型继电器等。另外，本领域技术人员可以理解的是，调压装置和输出装置的具体电路结构不限于本实施方式，在本领域中已知的各种能够快速改变对外阻值的并且适于本发明的电路结构均可以用作调压装置，在本领域已知的各种能够实现电压放大的并且适于本发明的运算放大电路均可以用作输出装置。在本申请可选实施方式中，热敏电阻可以例如是PT100热敏电阻，也可以是其它合理的热敏电阻。
在本发明的上述技术方案中，通过改变热敏电阻两端的电压，检测得到调压前后的输出值，并将调压前后的输出值与预设的关系进行比较，来确定测温装置是否异常。通过上述技术方案，在测温装置内电路出错时，能够及时发现，避免温度检测错误情况的发生，降低温度异常带来的风险。此外，输出模块内可以包括运算放大器，以放大热敏电阻两端的电压，从而实现更大范围的温度测量。
本申请实施例还提供一种用于测温装置自校验的方法，所述方法包括：
步骤S10，调节所述用于感测温度的热敏电阻两端的电压；
步骤S20，接收一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；
步骤S30，将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
在本申请一种可选实施方式中，通过改变与所述热敏电阻串联的调压模块的阻值来调节所述热敏电阻两端的电压。
在本申请一种可选实施方式中，所述调压模块包括：串联连接的第一电阻和开关单元；以及与所述第一电阻和所述开关单元并联连接的第二电阻；其中，通过控制所述开关单元的通断改变所述调压模块的阻值。
在本申请一种可选实施方式中，所述方法还包括通过运算放大器放大调节前后所述热敏电阻两端的电压以作为所述第一输出和所述第二输出。
有关用于测温装置自校验的方法的各种实施方式和有益效果与上述能够自校验的测温装置的实施方式和有益效果类似，固于此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种能够自校验的测温装置，其特征在于，所述测温装置包括：
热敏电阻，用于感测温度，该热敏电阻的阻值随所感测的温度变化而变化；
调压模块，用于调节所述热敏电阻两端的电压；
输出模块，用于输出一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；以及
所述控制模块，用于将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述调压模块与所述热敏电阻串联，所述控制模块通过改变所述调压模块的阻值来调节所述热敏电阻两端的电压。
3.根据权利要求2所述的测温装置，其特征在于，所述调压模块包括：
串联连接的第一电阻和开关单元；以及
与所述第一电阻和所述开关单元并联连接的第二电阻；
其中，所述控制模块通过控制所述开关单元的通断改变所述调压模块的阻值。
4.根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述开关单元是三极管或继电器。
5.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述输出模块包括运算放大器，用于放大调节前后所述热敏电阻两端的电压以作为所述第一输出和所述第二输出。
6.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述控制模块是MCU。
7.一种用于测温装置自校验的方法，其特征在于，所述方法包括：
调节所述用于感测温度的热敏电阻两端的电压；
接收一与所述调节前所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第一输出以及一与调节后所述热敏电阻两端的电压及所述热敏电阻的阻值相关的第二输出；以及
将所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系进行比较，并在所述第一输出与第二输出之间的关系与预设对应关系不匹配的情况下，确定该测温装置出现异常。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过改变与所述热敏电阻串联的调压模块的阻值来调节所述热敏电阻两端的电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调压模块包括：
串联连接的第一电阻和开关单元；以及
与所述第一电阻和所述开关单元并联连接的第二电阻；
其中，通过控制所述开关单元的通断改变所述调压模块的阻值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过运算放大器放大调节前后所述热敏电阻两端的电压以作为所述第一输出和所述第二输出。
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