CN108593133A - 一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置 - Google Patents

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刘玉辉
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时斌
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    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer

Abstract

本发明公开了一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置，属于空调技术领域。所述检测电路包括温度采集单元、差动放大单元和数据处理单元，温度采集单元用于将测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻的电阻值转化为第一电压值和第二电压值，差动放大单元用于将第一电压值与第二电压值的电压差值进行放大后输出，以获取输出电压，数据处理单元用于将输出电压转化为数字信号，并根据数字信号获取对应的检测温度进行显示。还提供了检测空调中冷水机组的水温的方法和装置。本发明的有益效果：将铂热电阻应用于检测空调中冷水机组的水温的检测电路中，铂热电阻的测量精确度相对较高，能够保证机组调温速度快、控制精确，运行范围更广。

Description

一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体是一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置。
背景技术
目前冷水式机组水温的运行范围一般在-25℃～65℃范围内，热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
传统的冷水式机组水温检测采用负温度系数热敏电阻器(NTC)，其电路基本上由VCC电源模块、分压电阻模块，NTC温度传感器模块组成，通过外接的NTC传感器的电阻值随外界感受水温变化而变化，电阻和温度对应关系可以通过预设的查表方式获取。该温度检测的精度一般在±1℃左右，尤其在零度以下精度低、温度检测不稳定，导致机组调温速度慢，控制不稳定等问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置，旨在解决现采用负温度系数热敏电阻器(NTC)进行冷水式水温检测，检测精度低、温度检测不稳定的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路、方法、装置，将铂热电阻应用于所述检测电路，用以检测空调中冷水机组的水温，铂热电阻的测量精确度相对较高，能够保证机组调温速度快、控制精确，运行范围更广。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路，所述检测电路包括：
温度采集单元，与测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻连接，用于将所述铂热电阻的电阻值转化为第一电压值和第二电压值；
差动放大单元，与所述温度采集单元连接，用于将所述第一电压值与所述第二电压值的电压差值进行放大后输出，以获取输出电压；
数据处理单元，与所述差动放大单元连接，用于将所述输出电压转化为数字信号，并根据所述数字信号获取对应的检测温度进行显示。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的方法，所述方法包括：
获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的；
将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的装置，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的；
数字处理单元，用于将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：将铂热电阻应用于所述检测电路，用以检测空调中冷水机组的水温，铂热电阻的测量精确度相对较高，能够保证机组调温速度快、控制精确，运行范围更广。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的检测电路的结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的检测电路的又一结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的检测电路的电路图；
图4是根据一示例性实施例示出的差动放大单元的简化电路图；
图5是根据一示例性实施例示出的差动放大单元的VIN+端的简化电路图；
图6是根据一示例性实施例示出的差动放大单元的VIN-端的简化电路图；
图7是根据一示例性实施例示出的检测空调中冷水机组的水温的方法的流程示意图；
图8是根据一示例性实施例示出的检测空调中冷水机组的水温的装置的结构示意图。
附图标记说明:
1-温度采集单元；11-稳压子单元；2-差动放大单元；3-数据处理单元；31-A/D转换器；32-单片机；33-显示屏；4-第一获取单元；5-数字处理单元；6-第二获取单元；7-第三获取单元。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化，除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
图1-图3是根据一示例性实施例示出的检测电路的结构示意图。
该可选实施例中，如图1所示，所述检测电路包括温度采集单元1、差动放大单元2和数据处理单元3，其中，所述温度采集单元1与测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻连接，用于将所述铂热电阻的电阻值转化为第一电压值和第二电压值，所述差动放大单元2与所述温度采集单元1连接，用于将所述第一电压值与所述第二电压值的电压差值进行放大后输出，以获取输出电压，所述数据处理单元3与所述差动放大单元2连接，用于将所述输出电压转化为数字信号，并根据所述数字信号获取对应的检测温度进行显示。
具体的，如图3所示，所述温度采集单元1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，其中，所述第一电阻R1的输入端与所述铂热电阻的输出端连接，所述第一电阻R1的输出端与第一外接电压VCC1连接，所述第二电阻R2的输入端与第一外接电压VCC1连接，所述第二电阻R2的输出端分别与所述第三电阻R3的输入端、所述第三电容C3的输入端和所述第六电阻R6的输入端连接，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4串联连接，所述第四电阻R4的输入端和所述第三电阻R3的输出端连接，所述第四电阻R4接地，所述第五电阻R5的输入端和所述铂热电阻的输出端连接，所述第五电阻R5的输出端和所述差动放大单元2的VIN-端连接，所述第六电阻R6的的输出端与所述差动放大单元2的VIN+端连接,所述第二电容C2的输入端与所述铂热电阻的输出端连接，所述第二电容C2的输出端与所述第二电阻R2的输出端连接，所述第三电容C3的输出端接地，所述第四电容C4的输入端与第一外接电压VCC1连接，所述第四电容C4的输出端接地，所述第五电容C5的输入端接第一外接电压VCC1，所述第五电容C5的输出端接地。
可选的，所述铂热电阻为PT 1000温度传感器中的铂热电阻。
进一步的，所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第三电容C3、所述第四电容C4和所述第五电容C5的大小为0.1uf、耐压值为50V，主要起到滤波作用。
进一步的，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第四电阻R4主要起到分压作用，所述第五电阻R5和所述第六电阻R6主要起到限流作用。其中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的精度在±1％范围内，精度越高，电路误差越小。
进一步的，如图3所示，所述温度采集单元1还包括插接式连接器CN1，所述铂热电阻通过所述插接式连接器接入所述检测电路。可选的，所述插接式连接器CN1的型号为B2B-XH-A。采用插接式连接器CN1，可以提高检测电路设计的灵活性，同时，便于所述铂热电阻的更换、维修。
进一步的，所述温度采集单元1还包括稳压子单元11，所述稳压子单元11包括并联连接的稳压管和电容，如图3所示，所述稳压子单元11包括并联连接的稳压管TVS1和第一电容C1，其中，所述稳压管TVS1的输入端和所述所述铂热电阻的输出端连接，所述稳压管TVS1的输出端接地，所述第一电容C1的输入端和所述铂热电阻的输出端连接，所述第一电容C1的输出端接地。可选的，所述第一电容C1的大小为0.1uf,所述第一电容C1的耐压值为50V。可选的，所述稳压管TVS1的型号为HTVSB5.0CA-100。所述稳压子单元11起到稳压作用，其主要作用是用于保护所述差动放大单元2。
具体的，如图3所示，所述差动放大单元2的公共接地电压VSS端接地，所述差动放大单元2的基准电压Ref端接地，所述差动放大单元2的内接电压VCC端与第二外接电压VCC2连接。
可选的，所述差动放大单元2采用INA156芯片。
可选的，所述数据处理单元3具体用于通过A/D转换器31将所述输出电压转化为所述数字信号。具体的，如图3所示，所述数据处理单元3包括A/D转换器31、第七电阻R7、第八电阻R8、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8，其中，所述第七电阻R7的输入端和所述差动放大单元2的输出电压VOUT端连接，所述第七电阻R7的输出端分别与所述第八电阻R8的输入端、所述第六电容C6的输入端连接，所述第八电阻R8的输出端分别与所述A/D转换器31的信号输入端IN端、所述第八电容C8的输入端连接，所述第六电容C6的输出端接地，所述第七电容C7的输入端与第三外接电压VCC3连接，所述第七电容C7的输出端接地，所述第八电容C8的输出端接地，所述A/D转换器31的基准电压REF端与第三外接电压VCC3连接，所述A/D转换器31的信号输入端-IN端和供电电源接入端GND端接地。
进一步的，所述第六电容C6、所述第七电容C7和所述第八电容C8的大小为0.1uf、耐压值为50V，主要起到滤波作用。
进一步的，所述第七电阻R7和所述第八电阻R8主要起到分压作用。
可选的，所述A/D转换器31采用ADS8325芯片。
可选的，所述数据处理单元3具体用于通过A/D算法将所述输出电压转化为所述数字信号。具体的,所述数据处理单元3可利用可执行A/D算法的程序软件将所述输出电压转化为所述数字信号。
需要说明的是，“接地”中的地并不是真正意义上的地，而是出于应用而假设的一个地，对于电源来说，它就是一个电源的负极。它与大地是不同的，有时候需要将它与大地连接，有时候也不需要，视具体情况而定。
可选的，所述数据处理单元3利用单片机32根据所述数字信号获取对应的检测温度。具体来看，经过转换后的所述A/D转换器31的DOUT端输出的串行数据传送给所述单片机32MCU，所述单片机32MCU查表获取所述检测温度。
可选的，所述数据处理单元3利用显示屏33显示所述检测温度。具体来看，所述单片机32MCU通过RS 485通讯的方式与所述显示屏33连接，将所述检测温度传递给所述显示屏33，其中，所述显示屏33可为触摸显示屏。
该可选实施方式中，将铂热电阻应用于所述检测电路，用以检测空调中冷水机组的水温，铂热电阻的测量精确度相对较高，能够保证机组调温速度快、控制精确，运行范围更广。
在一些可选实施例中，所述数据处理单元3还用于：
获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的；
根据所述检测温度和所述补偿温度，获得对应的输出温度并进行显示。
具体的，所述数据处理单元3利用所述单片机32MCU确定补偿温度，根据所述检测温度和所述补偿温度，获得对应的输出温度，利用所述显示屏33显示所述输出温度。
可选的，所述输出温度可根据以下公式计算得到：
T＝T0+ΔT
其中，T为输出温度，T 0为检测温度，ΔT为补偿温度，所述补偿温度ΔT是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的。
具体的，所述补偿温度可根据以下公式计算得到：
ΔT0＝TRt-T检测
其中，TRt为外接电阻Rt时根据铂热电阻的温度阻值对照表确定的温度，T检测为外接电阻Rt时检测电路检测到的温度。
举例来看，所述补偿温度ΔT的获取过程如下：外接电阻1000欧姆,根据电路，
VIN+＝0.861V；
VIN-＝5*Rt/(10000+Rt)＝5*1000/(10000+1000)＝0.455V；
VOUT＝10(VIN+-VIN-)＝10*0.406V＝4.06V；
其中，VIN+为第一电压值，VIN－为第二电压值，Rt为铂热电阻的电阻值。
将VOUT转换为模拟值，对于12位的AD，如果5V对应的模数为4096，那么4.06V对应模拟值＝4.06*4096/5V＝3325.952，再传递到MCU，由于电路固有误差和外接铂热电阻误差，则显示的温度可能为0.3℃，根据铂热电阻的温度阻值对照表查表得到，外接电阻为1000Ω时对应0℃，需要对显示的温度0.3℃进行补偿，可知补偿温度ΔT0＝TRt-T检测＝0°-0.3°＝-0.3℃，其他对应的补偿温度ΔT0类似方法得到。铂热电阻的温度和阻值基本成线性关系，因此误差基本一致。
该可选实施例中，对检测电路的检测温度进行校正，以克服由于硬件电路电阻精度、包括所述铂热电阻的PT1000温度传感器引线长度引起的误差，提高了温度检测精度。
图4-图6是根据一示例性实施例示出的差动放大单元的简化电路图。
该可选实施例中，VIN+为常数，VIN+的取值范围为[0.85,0.88],VIN-为变量，根据所述铂热电阻的温度值调整电压。
根据图4，Vout＝N*(VIN+-VIN-)，其中，Vout为输出电压，N为差动放大单元2的放大倍数,VIN+为第一电压值，VIN－为第二电压值；
根据图5，VIN+＝5*R02/(R01+R02)＝C，其中，R01、R02为电阻的电阻值，C为常数；
根据图6，VIN-＝5*R03/(R03+R04)＝5*Rt/(10000+Rt)，R03、R04为电阻的电阻值，Rt为铂热电阻的电阻值；
则，所述差动放大单元2根据以下公式计算得到所述输出电压Vout：
Vout＝N*[VIN+-5*Rt/(10000+Rt)]
其中，Vout为输出电压，N为差动放大单元2的放大倍数，N的取值范围为[8,12]，VIN+为第一电压值，Rt为铂热电阻的电阻值。
图7是根据一示例性实施例示出的检测空调中冷水机组的水温的方法的流程示意图。
该可选实施例中，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的方法，所述方法包括：
S701：获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的。
S702：将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示。
S703：获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的。
S704：根据所述检测温度和所述补偿温度，获取对应的输出温度并进行显示。
可选的，所述输出温度可根据以下公式计算得到：
T＝T0+ΔT
其中，T为输出温度，T 0为检测温度，ΔT为补偿温度。
其中，所述补偿温度ΔT是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的。
具体的，所述补偿温度可根据以下公式计算得到：
ΔT0＝TRt-T检测
其中，TRt为外接电阻Rt时根据铂热电阻的温度阻值对照表确定的温度，T检测为外接电阻Rt时检测电路检测到的温度。
该可选实施例中，对检测电路的检测温度进行校正，以克服由于硬件电路电阻精度、包括所述铂热电阻的PT1000温度传感器引线长度引起的误差，提高了温度检测精度。
图8是根据一示例性实施例示出的检测空调中冷水机组的水温的装置的结构示意图。
该可选实施例中，提供了一种检测空调中冷水机组的水温的装置，所述装置包括：
第一获取单元4，用于获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的；
数字处理单元5，用于将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示；
第二获取单元6，用于获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的；
第三获取单元7，用于根据所述检测温度和所述补偿温度，获取对应的输出温度并进行显示。
可选的，所述第三获取单元7用于根据以下公式计算得到所述输出温度：
T＝T0+ΔT
其中，T为输出温度，T 0为检测温度，ΔT为补偿温度。
该可选实施例中，对检测电路的检测温度进行校正，以克服由于硬件电路电阻精度、包括所述铂热电阻的PT1000温度传感器引线长度引起的误差，提高了温度检测精度。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种检测空调中冷水机组的水温的检测电路，其特征在于，包括：
温度采集单元，与测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻连接，用于将所述铂热电阻的电阻值转化为第一电压值和第二电压值；
差动放大单元，与所述温度采集单元连接，用于将所述第一电压值与所述第二电压值的电压差值进行放大后输出，以获取输出电压；
数据处理单元，与所述差动放大单元连接，用于将所述输出电压转化为数字信号，并根据所述数字信号获取对应的检测温度进行显示。
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述数据处理单元还用于：
获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的；
根据所述检测温度和所述补偿温度，获得对应的输出温度并进行显示。
3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述温度采集单元还包括：
稳压子单元，包括并联连接的稳压管和电容，其中，所述稳压管的输入端和所述铂热电阻的输出端连接，所述稳压管的输出端接地，所述电容的输入端和所述铂热电阻的输出端连接，所述电容的输出端接地。
4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述差动放大单元根据以下公式计算得到所述输出电压：
Vout＝N*[VIN+-5*Rt/(10000+Rt)]
其中，Vout为输出电压，N为差动放大单元的放大倍数,VIN+为第一电压值，Rt为铂热电阻的电阻值。
5.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，
所述数据处理单元，具体用于通过A/D转换器将所述输出电压转化为所述数字信号；或，通过A/D算法将所述输出电压转化为所述数字信号。
6.一种检测空调中冷水机组的水温的方法，其特征在于，包括：
获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的；
将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，还包括：
获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的；
根据所述检测温度和所述补偿温度，获取对应的输出温度并进行显示。
8.一种检测空调中冷水机组的水温的装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取通过测量空调中冷水机组的水温的铂热电阻确定的电压差值，其中，所述电压差值是将所述铂热电阻的电阻值转化的第一电压值和第二电压值之间的差值进行放大后确定的；
数字处理单元，用于将所述电压差值进行数字处理，获得对应的检测温度，并进行显示。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第二获取单元，用于获取补偿温度，其中，所述补偿温度是根据所述铂热电阻的温度阻值对照表确定的；
第三获取单元，用于根据所述检测温度和所述补偿温度，获取对应的输出温度并进行显示。
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