CN110174125A - 一种传感器温度补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传感器温度补偿电路，包括待补偿传感器、输入信号放大子电路、温度变换子电路、乘法比例子电路和加法子电路，待补偿传感器的输出端分别与输入信号放大子电路和乘法比例子电路的输入端电性连接；输入信号放大子电路的输出端与加法子电路的第一输入端电性连接；温度变换子电路的输出端与乘法比例子电路的输入端电性连接，乘法比例子电路的输出端还与加法子电路的第二输入端电性连接；输入信号放大子电路将待补偿传感器的输出信号进行比例放大；温度变换子电路将检测到的温度转换为电压信号；乘法比例子电路根据待补偿传感器和温度变换子电路的输入来输出温度补偿量；待补偿传感器的输出信号通过加法子电路与温度补偿量累加。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种传感器温度补偿电路。
背景技术
传感器能够敏感的感受环境中磁场、电流、压力、温度和光线强度等因素的变化，从而产生电压或者电流信号，以便进行后续检测和分析，已被广泛应用在各个测量场景中。传感器灵敏度受温度变化影响较大，会导致其整体性能和测量精度发生偏移，起不到应有的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能对传感器进行温度补偿、提高其灵敏度的传感器温度补偿电路。
本发明的技术方案是这样实现的：一种传感器温度补偿电路，包括待补偿传感器(1)、输入信号放大子电路(2)、温度变换子电路(3)、乘法比例子电路(4)和加法子电路(5)，所述待补偿传感器(1)的输出端分别与输入信号放大子电路(2)和乘法比例子电路(4)的输入端电性连接；输入信号放大子电路(2)的输出端与加法子电路(5)的第一输入端电性连接；温度变换子电路(3)的输出端与乘法比例子电路(4)的输入端电性连接，乘法比例子电路(4)的输出端还与加法子电路(5)的第二输入端电性连接；所述输入信号放大子电路(2)将待补偿传感器(1)的输出信号进行比例放大；温度变换子电路(3)将检测到的温度转换为电压信号；乘法比例子电路(4)根据待补偿传感器(1)和温度变换子电路(3)的输入来输出温度补偿量；待补偿传感器(1)的输出信号通过加法子电路(5)与温度补偿量进行累加。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述输入信号放大子电路(2)包括运算放大器A1，待补偿传感器(1)的输出端与电阻R2的一端电性连接，电阻R2的另一端与运算放大器A1的反向输入端电性连接，运算放大器A1的同向输入端接地；运输放大器A1的输出端与反向输入段之间并联设置有电阻R1；运算放大器A1的输出端与加法子电路(5)的第一输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述温度变换子电路(3)包括温度传感器TMP36、运算放大器A2、同相乘法器和2.7V电源，温度传感器TMP36的输出端和同相乘法器的输出端均与运算放大器A2的反向输入端电性连接；2.7V电源与可调电阻R5的一端电性连接，可调电阻R5的调节端与运算放大器A2的输出端均并联在同相乘法器的反向输入端上；运算放大器A2的输出端还与乘法比例子电路(4)的输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述乘法比例子电路(4)包括乘法电路和衰减电路，乘法电路的第一输入端和第二输入端分别与待补偿传感器(1)的输出端和温度变换子电路(3)的输出端电性连接；乘法电路的输出端与衰减电路的输入端电性连接，衰减电路的输出端与加法子电路(5)的第二输入端电性连接。
进一步优选的，所述乘法电路包括乘法器MC1594，乘法器MC1594的引脚9与待补偿传感器(1)的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚10与温度变换子电路(3)的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚14与衰减电路的输入端电性连接。
进一步优选的，所述乘法电路还包括级前滤波电路，级前滤波电路为RC并联滤波电路，级前滤波电路分别与乘法器MC1594的引脚9和引脚10连接。
更进一步优选的，所述衰减电路包括运算放大器A3和运算放大器A4，运算放大器A3的反相输入端与乘法器MC1594的引脚14电性连接；电阻R9的两端分别与运算放大器A3的反相输入端和输出端电性连接；运算放大器A3的同相输入端与接地电阻R10串联后接地；运算放大器A3的输出端与分压电阻R13电性连接，分压电阻R13还与运算放大器A4的同相输入端电性连接，运算放大器A4的反相输入端与输出端之间并联有电阻R12，运算放大器A4的输出端还与加法子电路(5)的第二输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述加法子电路(5)包括运算放大器A5，加法子电路(5)的第一输入端和第二输入端均并联在运算放大器A5的反相输入端上，运算放大器A5的反相输入端与运算放大器A5的输出端之间还并联有电阻R16。
本发明提供的一种传感器温度补偿电路，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明通过闭环温度补偿，实现对待补偿传感器的温度补偿；
(2)输入信号放大子电路能对待补偿传感器的输出信号进行比例放大；
(3)温度变换子电路能根据温度的变化输出电压信号；
(4)乘法比例子电路将待补偿传感器的输出和温度变换子电路的输出进行模拟乘法得到反馈量，再通过衰减电路进行输出衰减，得到所需的反馈量。
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，下面将对实施例或现有技术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为本发明一种传感器温度补偿电路的结构图；
图2为本发明一种传感器温度补偿电路的待补偿传感器与输入信号放大子电路的接线图；
图3为本发明一种传感器温度补偿电路的温度变换子电路的接线图；
图4为本发明一种传感器温度补偿电路的乘法比例子电路的接线图；
图5为本发明一种传感器温度补偿电路的加法子电路的接线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种传感器温度补偿电路，包括待补偿传感器1、输入信号放大子电路2、温度变换子电路3、乘法比例子电路4和加法子电路5。待补偿传感器1的输出端分别与输入信号放大子电路2和乘法比例子电路4的输入端电性连接；输入信号放大子电路2的输出端与加法子电路5的第一输入端电性连接；温度变换子电路3的输出端与乘法比例子电路4的输入端电性连接，乘法比例子电路4的输出端还与加法子电路5的第二输入端电性连接；输入信号放大子电路2将待补偿传感器1的输出信号进行比例放大；温度变换子电路3将检测到的温度转换为电压信号；乘法比例子电路4根据待补偿传感器1和温度变换子电路3的输入来输出温度补偿量；待补偿传感器1的输出信号通过加法子电路5与温度补偿量进行累加。温度变换子电路3是通过将温度传感器检测当前环境温度，换算为补偿量。补偿量与待补偿传感器1的输出经过乘法比例子电路4处理后，对补偿传感器1经输入信号放大子电路2放大后的信号进行电压补偿。
如图1结合图2所示，输入信号放大子电路2包括运算放大器A1，待补偿传感器1的输出端与电阻R2的一端电性连接，电阻R2的另一端与运算放大器A1的反向输入端电性连接，运算放大器A1的同向输入端接地；运输放大器A1的输出端与反向输入段之间并联设置有电阻R1；运算放大器A1的输出端与加法子电路5的第一输入端电性连接。运输放大器A1与电阻R1和电阻R2组成了反向比例放大电路，待补偿传感器1的输出电压VO1放大倍数为R1/R2。即放大倍数取决于电阻R1和电阻R2的电阻值。
如图1结合图3所示，温度变换子电路3包括温度传感器TMP36、运算放大器A2、同相乘法器和2.7V电源，温度传感器TMP36的输出端和同相乘法器的输出端均与运算放大器A2的反向输入端电性连接；2.7V电源与可调电阻R5的一端电性连接，可调电阻R5的调节端与运算放大器A2的输出端均并联在同相乘法器的反向输入端上；运算放大器A2的输出端还与乘法比例子电路4的输入端电性连接。TMP36为美国AD公司的模拟温度传感器，能提供与摄氏温度成线性比例关系的电压输出VX1。2.7V电源经可调电阻R5分压后输入VX2作为同相乘法器的输入Vx，运算放大器A2输出端输出电压VO3作为同相乘法器的输入Vy，同相乘法器输出VO2。图中，运算放大器A2、同相乘法器、电阻R3和电阻R4构成了除法运算电路，具有如下换算关系：i3＝VX1/R3,i4＝-VO2/R4,i3＝i4,VO3＝R4·VX1/(K·R3)·VX2。K为同相乘法器的比例系数，且K＞0。
如图4所示，乘法比例子电路4包括乘法电路和衰减电路，乘法电路的第一输入端和第二输入端分别与待补偿传感器1的输出端和温度变换子电路3的输出端电性连接；乘法电路的输出端与衰减电路的输入端电性连接，衰减电路的输出端与加法子电路5的第二输入端电性连接。
其中，乘法电路包括乘法器MC1594，乘法器MC1594的引脚9与待补偿传感器1的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚10与温度变换子电路3的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚14与衰减电路的输入端电性连接。
乘法电路还包括级前滤波电路，级前滤波电路为RC并联滤波电路，级前滤波电路分别与乘法器MC1594的引脚9和引脚10连接。
衰减电路包括运算放大器A3和运算放大器A4，运算放大器A3的反相输入端与乘法器MC1594的引脚14电性连接；电阻R9的两端分别与运算放大器A3的反相输入端和输出端电性连接；运算放大器A3的同相输入端与接地电阻R10串联后接地；运算放大器A3的输出端与分压电阻R13电性连接，分压电阻R13还与运算放大器A4的同相输入端电性连接，运算放大器A4的反相输入端与输出端之间并联有电阻R12，运算放大器A4的输出端还与加法子电路5的第二输入端电性连接。乘法器MC1594为四象限模拟乘法器，其将待补偿传感器1的输出和运算放大器A2输出端输出电压VO3进行增益，得到输出VO4，然后对VO4进行衰减和补偿，运算放大器A3与电阻R8和R9构成衰减电路；运算放大器A4与电阻R12构成正向缓冲电路，以便对乘法器MC1594的增益进行调节得到VO5。
如图5所示，加法子电路5包括运算放大器A5，加法子电路5的第一输入端和第二输入端均并联在运算放大器A5的反相输入端上，运算放大器A5的反相输入端与运算放大器A5的输出端之间还并联有电阻R16。运算放大器A5与电阻R15、R16和R17组成了加法运算电路，VOUT＝-R16·(VO5/R14+VO1/R15)。即得到了温度补偿后的传感器输出信号VOUT。
本实施例中的乘法器MC1594也可以换用其他四象限乘法器。运算放大器A1、A2、A3、A4和A5均可以采用常见的LM358或者OP07等运放。待补偿传感器1可以是输出连续模拟信号的传感器。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种传感器温度补偿电路，其特征在于：包括待补偿传感器(1)、输入信号放大子电路(2)、温度变换子电路(3)、乘法比例子电路(4)和加法子电路(5)，所述待补偿传感器(1)的输出端分别与输入信号放大子电路(2)和乘法比例子电路(4)的输入端电性连接；输入信号放大子电路(2)的输出端与加法子电路(5)的第一输入端电性连接；温度变换子电路(3)的输出端与乘法比例子电路(4)的输入端电性连接，乘法比例子电路(4)的输出端还与加法子电路(5)的第二输入端电性连接；所述输入信号放大子电路(2)将待补偿传感器(1)的输出信号进行比例放大；温度变换子电路(3)将检测到的温度转换为电压信号；乘法比例子电路(4)根据待补偿传感器(1)和温度变换子电路(3)的输入来输出温度补偿量；待补偿传感器(1)的输出信号通过加法子电路(5)与温度补偿量进行累加。
2.如权利要求1所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述输入信号放大子电路(2)包括运算放大器A1，待补偿传感器(1)的输出端与电阻R2的一端电性连接，电阻R2的另一端与运算放大器A1的反向输入端电性连接，运算放大器A1的同向输入端接地；运输放大器A1的输出端与反向输入段之间并联设置有电阻R1；运算放大器A1的输出端与加法子电路(5)的第一输入端电性连接。
3.如权利要求1所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述温度变换子电路(3)包括温度传感器TMP36、运算放大器A2、同相乘法器和2.7V电源，温度传感器TMP36的输出端和同相乘法器的输出端均与运算放大器A2的反向输入端电性连接；2.7V电源与可调电阻R5的一端电性连接，可调电阻R5的调节端与运算放大器A2的输出端均并联在同相乘法器的反向输入端上；运算放大器A2的输出端还与乘法比例子电路(4)的输入端电性连接。
4.如权利要求1所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述乘法比例子电路(4)包括乘法电路和衰减电路，乘法电路的第一输入端和第二输入端分别与待补偿传感器(1)的输出端和温度变换子电路(3)的输出端电性连接；乘法电路的输出端与衰减电路的输入端电性连接，衰减电路的输出端与加法子电路(5)的第二输入端电性连接。
5.如权利要求4所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述乘法电路包括乘法器MC1594，乘法器MC1594的引脚9与待补偿传感器(1)的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚10与温度变换子电路(3)的输出端电性连接；乘法器MC1594的引脚14与衰减电路的输入端电性连接。
6.如权利要求5所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述乘法电路还包括级前滤波电路，级前滤波电路为RC并联滤波电路，级前滤波电路分别与乘法器MC1594的引脚9和引脚10连接。
7.如权利要求5所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述衰减电路包括运算放大器A3和运算放大器A4，运算放大器A3的反相输入端与乘法器MC1594的引脚14电性连接；电阻R9的两端分别与运算放大器A3的反相输入端和输出端电性连接；运算放大器A3的同相输入端与接地电阻R10串联后接地；运算放大器A3的输出端与分压电阻R13电性连接，分压电阻R13还与运算放大器A4的同相输入端电性连接，运算放大器A4的反相输入端与输出端之间并联有电阻R12，运算放大器A4的输出端还与加法子电路(5)的第二输入端电性连接。
8.如权利要求1所述的一种传感器温度补偿电路，其特征在于：所述加法子电路(5)包括运算放大器A5，加法子电路(5)的第一输入端和第二输入端均并联在运算放大器A5的反相输入端上，运算放大器A5的反相输入端与运算放大器A5的输出端之间还并联有电阻R16。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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