CN115452185A - 温度检测电路及具有其的温度检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度检测电路及具有其的温度检测设备，温度检测电路包括：上拉电阻，上拉电阻的第一端与电源连接；检测电阻，检测电阻的第一端与上拉电阻的第二端导通，检测电阻的第二端与地线导通，检测电阻的两端并联设置有防静电支路，防静电支路与检测电阻的第一端的连接处形成第一点位，防静电支路与检测电阻的第二端的连接处形成第二点位；滤波电路，滤波电路的第一端与第一点位电性连接，滤波电路的第二端与第二点位电性连接；运算装置，运算装置与滤波电路电性连接。采用本申请的技术方案，解决了现有技术中的温度检测电路的全温度范围内精度一致性差的问题。

Description

温度检测电路及具有其的温度检测设备

技术领域

本发明涉及温度检测电路设计技术领域，具体而言，涉及一种温度检测电路及具有其的温度检测设备。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产中最重要而普遍的参数。目前的温度检测电路的控制方法一般通过物体的某些性质随温度变化的特性进行测量。温度检测电路的控制方法主要包括接触式测温和非接触式测温，其中，接触式测温因为较高检测精度和较低的成本受到更大范围的应用。接触式测温仪表主要包括：玻璃液体测温计、电阻温度计、热电偶温度计。电阻温度计因其具有测量精度较高和便于远距离、多点测量、集中测量的优点受到广泛关注。

电阻温度计多采用温度敏感电阻类型温度传感器，根据不同温度下传感器电阻不同分压识别环境温度。由于传感器阻值随温度变化较大，而温度检测接口电路上拉电阻固定不变，当传感器阻值与上拉电阻阻值相差较大时，导致计算所得温度误差较大，不能在全温度范围内都有较高识别精度，同时使得温度检测电路在全温度范围内精度一致性差、线性度低。

针对现有技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种温度检测电路及具有其的温度检测设备，以解决现有技术中的温度检测电路的全温度范围内精度一致性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种温度检测电路，包括：上拉电阻，上拉电阻的第一端与电源连接；检测电阻，检测电阻的第一端与上拉电阻的第二端导通，检测电阻的第二端与地线导通，检测电阻的两端并联设置有防静电支路，防静电支路与检测电阻的第一端的连接处形成第一点位，防静电支路与检测电阻的第二端的连接处形成第二点位；滤波电路，滤波电路的第一端与第一点位电性连接，滤波电路的第二端与第二点位电性连接；运算装置，运算装置与滤波电路电性连接，运算装置用于根据经滤波电路滤波后的检测电阻的电压信号确定检测电阻处的环境温度；其中，上拉电阻的阻值与检测电阻的最大阻值的比值为K，其中，60≤K≤100。

进一步地，防静电支路上设置有第一电容。

进一步地，滤波电路包括串联设置的滤波电阻和第二电容，滤波电路用于对检测电阻的电压信号进行滤波处理。

进一步地，温度检测电路还包括运算放大器，运算放大器的输入端分别与第二电容的两端电性连接，运算放大器的输出端与运算装置电性连接，运算放大器用于对经滤波电路滤波后的检测电阻的电压信号进行放大处理。

进一步地，温度检测电路还包括运算放大电路，运算放大电路的输入端与滤波电路电性连接，运算放大电路的输出端与运算装置电性连接，运算放大电路用于对经滤波电路滤波后的检测电阻的电压信号进行放大处理。

进一步地，运算装置包括主控芯片，主控芯片的模拟输入接口与运算放大器的输出端电性连接，主控芯片用于对经运算放大器放大后的检测电阻的电压信号进行模数转换处理，并基于模数转换结果确定检测电阻处的环境温度。

进一步地，检测电阻为热敏电阻，热敏电阻为PTCR电阻、NTCR电阻、CTR电阻中的一个。

进一步地，热敏电阻由半导体材料、合金材料、纯金属材料中的一个制成。

进一步地，运算装置还包括可编程逻辑控制器。

根据本发明的一个方面，提供了一种温度检测设备，包括温度检测电路，温度检测电路为上述的温度检测电路。

应用本发明的技术方案，通过设置上拉电阻与检测电阻进行分压，测量分压后的电压反推回检测电阻的阻值以及设置防静电支路进行静电防护，并且设置滤波电路对检测电阻的信号进行预处理，使得运算装置获得无干扰的检测电阻信号进行环境温度识别，同时，将上拉电阻的最大阻值与检测电阻的阻值进行特殊设计，可使得检测电阻的电压信号与检测电阻的阻值之间基本呈现线性关系，进而提高了全温度范围内识别精度和温度一致性，提供了一种新型的温度识别精度一致性更好的温度检测电路，提高了环境温度变化与检测电阻变化之间的线性度。采用本申请的技术方案，有效解决了现有技术中的温度检测电路的全温度范围内精度一致性差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测电路的的结构示意图；

图2示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测电路的控制方法的应用于车辆的电子装置的硬件模块框图；

图3示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测电路的控制方法的流程示意图；

图4示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测电路的控制装置的结构框图；

图5示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测设备的结构示意图；

图6示出了根据本发明的其中一实施例的温度检测电路的控制方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、上拉电阻；

20、检测电阻；

30、防静电支路；31、第一点位；32、第二点位；33、第一电容；

40、滤波电路；41、滤波电阻；42、第二电容；

50、运算放大器；

60、主控芯片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种温度检测电路。

温度检测电路包括上拉电阻10、检测电阻20、滤波电路40、运算装置。上拉电阻10的第一端与电源连接。检测电阻20的第一端与上拉电阻10的第二端导通。检测电阻20的第二端与地线导通。检测电阻20的两端并联设置有防静电支路30。防静电支路30与检测电阻20的第一端的连接处形成第一点位31。防静电支路30与检测电阻20的第二端的连接处形成第二点位32。滤波电路40的第一端与第一点位31电性连接。滤波电路40的第二端与第二点位32电性连接。运算装置与滤波电路40电性连接，运算装置用于根据经滤波电路40滤波后的检测电阻20的电压信号确定检测电阻20处的环境温度。其中，上拉电阻10的阻值与检测电阻20的最大阻值的比值为K，其中，60≤K≤100。

应用本实施例的技术方案，通过设置上拉电阻10与检测电阻20进行分压，测量分压后的电压反推回检测电阻20的阻值以及设置防静电支路30进行静电防护，并且设置滤波电路40对检测电阻20的信号进行预处理，使得运算装置获得无干扰的检测电阻20信号进行环境温度识别，同时，将上拉电阻10的阻值与检测电阻20的最大阻值进行特殊设计，可使得检测电阻20的电压信号与检测电阻20的阻值之间基本呈现线性关系，进而提高了全温度范围内识别精度和温度一致性，提供了一种新型的温度识别精度一致性更好的温度检测电路，提高了环境温度变化与检测电阻变化之间的线性度。采用本申请的技术方案，有效解决了现有技术中的温度检测电路的全温度范围内精度一致性差的问题。

如图1所示，防静电支路30上设置有第一电容33。

进一步地，滤波电路40包括串联设置的滤波电阻41和第二电容42。滤波电路40用于对检测电阻20的电压信号进行滤波处理。

如图1所示，温度检测电路还包括运算放大器50。运算放大器50的输入端分别与第二电容42的两端电性连接。运算放大器50的输出端与运算装置电性连接。运算放大器50用于对经滤波电路40滤波后的检测电阻20的电压信号进行放大处理。如图1所示，运算放大器的输入正端和输入负端分别与第二电容42的两端电性连接。

在一个示范性实施例中，温度检测电路还包括运算放大电路。运算放大电路的输入端与滤波电路40电性连接，运算放大电路的输出端与运算装置电性连接。运算放大电路用于对经滤波电路40滤波后的检测电阻20的电压信号进行放大处理。基本放大电路是电路的一种，可以应用在电路施工中。基本放大电路输入电阻很低，一般只有几欧到几十欧，但其输出电阻却很高。基本放大电路既可以放大交流信号，也可放大直流信号和变化非常缓慢的信号，且信号传输效率高，具有结构简单、便于集成化等优点，集成电路中多采用这种耦合方式。

举例来说，运算放大电路包括单极型管的单极放大电路，用场效应管作为放大器件组成的放大电路，称为场效应管放大电路。场效应管和双极型晶体管一样是电路的核心器件，在电路中起以小控大的作用。举例来说，运算放大电路包括双极型的单级放大电路，单级放大电路一般是指由一个三极管或一个场效应管组成的放大电路。

进一步地，运算装置包括主控芯片60。主控芯片60的模拟输入接口与运算放大器50的输出端电性连接。主控芯片60用于对经运算放大器50放大后的检测电阻20的电压信号进行模数转换处理，并基于模数转换结果确定检测电阻20处的环境温度。

温度检测电路主要包括温度探测、数模转换以及结果处理等功能部分组成。检测电阻20将环境温度转换成对应的电信号，模数转换电路将电信号转换成数字量，然后输送主控芯片60进行必要的处理，从而获得相应的环境温度参数。其中，模数转换电路可与主控芯片60集成布置。

进一步地，检测电阻20为热敏电阻。热敏电阻为PTCR电阻、NTCR电阻、CTR电阻中的一个。可选地，热敏电阻可以替换为专用的温度探测芯片。

具体地，热敏电阻由半导体材料、合金材料、纯金属材料中的一个制成。

可选地，运算装置还包括可编程逻辑控制器。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种温度检测设备，包括温度检测电路，温度检测电路为上述实施例中的温度检测电路。

根据本发明其中一实施例，提供了一种温度检测电路的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法实施例可以在车辆中包含存储器和处理器的电子装置或者类似的运算装置中执行。以运行在车辆的电子装置上为例，如图2所示，车辆的电子装置可以包括一个或多个处理器102(处理器可以包括但不限于中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、数字信号处理(DSP)芯片、微处理器(MCU)、可编程逻辑器件(FPGA)、神经网络处理器(NPU)、张量处理器(TPU)、人工智能(AI)类型处理器等的处理装置)和用于存储数据的存储器104。可选地，上述汽车的电子装置还可以包括用于通信功能的传输设备106、输入输出设备108以及显示器110。本领域普通技术人员可以理解，图2所示的结构仅为示意，其并不对上述车辆的电子装置的结构造成限定。例如，车辆的电子装置还可包括比上述结构描述更多或者更少的组件，或者具有与上述结构描述不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的温度检测电路的控制方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的温度检测电路的控制方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

显示器110可以例如触摸屏式的液晶显示器(LCD)。该液晶显示器可使得用户能够与移动终端的用户界面进行交互。在一些实施例中，上述移动终端具有图形用户界面(GUI)，用户可以通过触摸触敏表面上的手指接触和/或手势来与GUI进行人机交互，此处的人机交互功能可选的包括如下交互：创建网页、绘图、文字处理、制作电子文档、游戏、视频会议、即时通信、收发电子邮件、通话界面、播放数字视频、播放数字音乐和/或网络浏览等用于执行上述人机交互功能的可执行指令被配置/存储在一个或多个处理器可执行的计算机程序产品或可读存储介质中。

本实施例中提供了一种运行于上述车辆的电子装置的温度检测电路的控制方法。图3是根据本发明其中一实施例的温度检测电路的控制方法的流程图，如图3所示，以负温度系数温敏电阻类型温度传感器为例，环境温度识别方法如下：

步骤S10，匹配温度传感器和接口电路；根据电路原理，传感器输入信号电压值计算公式为Vt＝Vu*Rt/(Rt+Ru)，其中Vu是接口电路上拉电源电压值，Rt是传感器阻值，Ru是接口电路上拉电阻10的阻值。为使得Vt和Rt基本呈线性关系，传感器最大阻值要远小于接口电路上拉电阻10的阻值，上述公式可简化为Vt＝Vu*Rt/Ru。

步骤S20，对产生的传感器信号进行预处理；通过元器件Ce、Rs和Cf组成防静电和滤波电路滤除传感器信号中干扰信号。

步骤S30，对预处理后的传感器信号进行放大；由于传感器最大阻值远小于接口电路上拉电阻阻值，根据公式Vt＝Vu*Rt/Ru计算所得传感器信号电压值较小，不易于进一步处理，通过运算放大器放大传感器信号，放大后信号电压值计算公式为Vout＝A*Vu*Rt/Ru，其中A是运算放大器放大系数。

步骤S40，将放大后的传感器信号传输至主控芯片60，进行环境温度识别。传感器信号经过接口电路预处理和运算放大器放大后，信号输入到主控芯片模拟输入接口进行模数转换，主控芯片根据模数转换结果、Vout计算公式和传感器R-T映射关系查表得到环境温度。需要说明的是，在本实施例中，传感器即为检测电阻20。

采用本实施例的技术方案，提出了一种温度传感器信号采集接口电路和方法，可提高全温度范围内识别精度。本实施例虽以负温度系数温敏电阻类型温度传感器为例说明，但所述方法同样适用于其他类型温敏电阻传感器。温度检测短路包括检测电阻20、传感器信号预处理电路和传感器信号放大电路，通过匹配温度传感器和接口电路，使传感器信号电压与自身阻值基本呈现线性关系，并使用运放放大传感器信号使其便于后续处理，最终提高全温度范围内识别精度和精度一致性。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

步骤S10，匹配温度传感器和接口电路；

步骤S20，对产生的传感器信号进行预处理；

步骤S30，对预处理后的传感器信号进行放大；

步骤S40，将放大后的传感器信号传输至主控芯片，进行环境温度识别。

本发明的实施例还提供了一种处理器，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

步骤S10，匹配温度传感器和接口电路；

步骤S20，对产生的传感器信号进行预处理；

步骤S30，对预处理后的传感器信号进行放大；

步骤S40，将放大后的传感器信号传输至主控芯片，进行环境温度识别。

图3是根据本发明其中一实施例的温度检测电路的模块框图，如图4所示，温度检测电路主要包括：匹配模块51、预处理模块52、信号放大模块53、控制模块54。

通过上述模块，设置上拉电阻10与检测电阻20进行分压，测量分压后的电压反推回检测电阻20的阻值以及设置防静电支路30进行静电防护，并且设置滤波电路40对检测电阻20的信号进行预处理，使得运算装置获得无干扰的检测电阻20信号进行环境温度识别，同时，将上拉电阻10的阻值与检测电阻20的最大阻值进行特殊设计，可使得检测电阻20的电压信号与检测电阻20的阻值之间基本呈现线性关系，进而提高了全温度范围内识别精度和温度一致性，提供了一种新型的温度识别精度一致性更好的温度检测电路。采用本申请的技术方案，有效解决了现有技术中的温度检测电路的精度一致性低和检测线性度低的问题。

如图5所示为根据本发明其中一实施例的具有温度检测电路的手持检测仪器的结构示意图。

如图6所示为根据本发明其中一实施例的温度检测电路应用于车辆上的流程示意图。采用本实施例的技术方案，能够实现利用温度检测电路自适应地实现继电器的触发，保证车辆上的高压部位持续工作在合理的温度区间，减小整车的安全风险。

具体地，由温度检测电路可以检测到温度值信号，该信号经过放大后输送至比例积分电路并与温度设定电压比较，比较结果输送至相触发电路产生可变周期的脉冲以触发固态继电器。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

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述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种温度检测电路，其特征在于，包括：

上拉电阻(10)，所述上拉电阻(10)的第一端与电源连接；

检测电阻(20)，所述检测电阻(20)的第一端与所述上拉电阻(10)的第二端导通，所述检测电阻(20)的第二端与地线导通，所述检测电阻(20)的两端并联设置有防静电支路(30)，所述防静电支路(30)与所述检测电阻(20)的第一端的连接处形成第一点位(31)，所述防静电支路(30)与所述检测电阻(20)的第二端的连接处形成第二点位(32)；

滤波电路(40)，所述滤波电路(40)的第一端与所述第一点位(31)电性连接，所述滤波电路(40)的第二端与所述第二点位(32)电性连接；

运算装置，所述运算装置与所述滤波电路(40)电性连接，所述运算装置用于根据经所述滤波电路(40)滤波后的所述检测电阻(20)的电压信号确定所述检测电阻(20)处的环境温度；

其中，所述上拉电阻(10)的阻值与所述检测电阻(20)的最大阻值的比值为K，其中，60≤K≤100。

2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述防静电支路(30)上设置有第一电容(33)。

3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述滤波电路(40)包括串联设置的滤波电阻(41)和第二电容(42)，所述滤波电路(40)用于对所述检测电阻(20)的电压信号进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路还包括运算放大器(50)，所述运算放大器(50)的输入端分别与所述第二电容(42)的两端电性连接，所述运算放大器(50)的输出端与所述运算装置电性连接，所述运算放大器(50)用于对经所述滤波电路(40)滤波后的所述检测电阻(20)的电压信号进行放大处理。

5.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路还包括运算放大电路，所述运算放大电路的输入端与所述滤波电路(40)电性连接，所述运算放大电路的输出端与所述运算装置电性连接，所述运算放大电路用于对经所述滤波电路(40)滤波后的所述检测电阻(20)的电压信号进行放大处理。

6.根据权利要求4所述的温度检测电路，其特征在于，所述运算装置包括主控芯片(60)，所述主控芯片(60)的模拟输入接口与所述运算放大器(50)的输出端电性连接，所述主控芯片(60)用于对经所述运算放大器(50)放大后的所述检测电阻(20)的电压信号进行模数转换处理，并基于模数转换结果确定所述检测电阻(20)处的环境温度。

7.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述检测电阻(20)为热敏电阻，所述热敏电阻为PTCR电阻、NTCR电阻、CTR电阻中的一个。

8.根据权利要求7所述的温度检测电路，其特征在于，所述热敏电阻由半导体材料、合金材料、纯金属材料中的一个制成。

9.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述运算装置还包括可编程逻辑控制器。

10.一种温度检测设备，包括温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路为权利要求1至9中任一项的所述的温度检测电路。

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