CN201562953U - 一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路 - Google Patents

一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路，包括由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路、比较器U1、由R7、C2并联组成的反馈电路、负温度系数热敏电阻RT1、与门U2A、三级管Q1、继电器K1、DSP处理器。本实用新型的电路利用了现成的DSP资源与硬件保护电路相结合，实现了硬件和软件共同触发温度保护电路，增加了温度保护电路的可靠性。

Description

一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路
技术领域
本实用新型涉及测量、传感电器领域，尤其涉及一种温度传感保护控制电路。
背景技术
传统的温度保护电路通常在温度满足条件时，仅通过硬件直接触发保护电路工作，或只利用单片机上的软件来触发保护电路来保护一些重要的电路。对于突然发生电器元件损害或软件错误的情况，这种单一的保护方式就不能控制温度保护电路动作，所以说这样单一一种的触发温度保护电路工作的方式不保险，工作可靠性低。
发明内容
本实用新型实施例提供了一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路，利用了现成的DSP资源与硬件保护电路相结合，实现了硬件和软件共同触发温度保护电路，增加了温度保护电路的可靠性。
本实用新型实施例提供了一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路，包括由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路、比较器U1、由R7、C2并联组成的反馈电路、热敏电阻RT1、与门U2A、三级管Q1、继电器K1、DSP处理器；
所述由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路和RT1共同接工作电压，比较器U1的正输入端连接串联电阻R1、R3中间的节点上，比较器U1的负输入端连接RT1一端；所述反馈电路的一端连接比较器U1的负输入端，另一端连接比较器U1的输出端；所述比较器U1的输出端连接DSP处理器的输入端，还连接与门U2A的正输入端，DSP处理器的输出端连接与门U2A的负输入端；所述与门U2A的输出端连接三级管Q1的基极，所述三级管Q1的发射极通过继电器K1连接后续电路；所述温度保护电路通过热敏电阻RT1检测温度到达预设的温度点后，使比较器U1输出翻转电平信号，所述翻转电平信号在硬件上触发继电器K1使后续电路与负载断开连接，同时使DSP处理器发出指令触发继电器K1让后续电路与负载断开连接，进行双重控制。
所述热敏电阻RT1采用负温度系数热敏电阻，所述热敏电阻RT1还与分压电阻串联，在检测到达预设的温度点后通过比较器U1进行输出电平翻转，所述DSP处理器检测到比较器U1输出的翻转电平信号后发出指令给所述与门U2A和继电器K1使后续电路与负载断开连接，同时比较器U1输出的翻转电平信号也可通过所述与门U2A和继电器K1在硬件上触发使后续电路与负载断开连接。
进一步，所述负温度系数热敏电阻RT1还与分压电阻串联，在到达预设的温度点后通过比较器U1进行输出电平翻转，所述DSP处理器检测到比较器U1输出的翻转电平信号后发出指令给所述与门U2A和继电器K1使后续电路与负载断开连接，同时比较器U1输出的翻转电平信号也可通过所述与门U2A和继电器K1在硬件上触发使后续电路与负载断开连接。
进一步，所述比较器U1采用型号为NCS2001比较器，所述NCS2001比较器为5脚SOT-25A封装，最大工作电压7V，其内部包含一个独立的运算放大器。
所述与门U2A采用型号为74F08芯片，所述74F08芯片为14脚SOIC14封装，最大工作电压5.5V，内部包含四个与门。
所述负温度系数热敏电阻RT1采用日本芝浦的PSB-S1系列的PT-51F热敏电阻；所述DSP处理器采用TMS320LF2407A型号芯片，S-PQFP-G144封装，具有3.3V的工作电压。
本专利温度保护电路利用热敏电阻与分压电阻串联，使之在到达预设的温度点后通过比较器进行输出电平翻转，DSP处理器检测到电平的翻转后发出指令使后续电路与负载断开连接，另一方面通过输出电平的转换也可以马上在硬件上触发(不需要经过DSP处理器处理)，使后续电路与负载断开连接，此设计由于通过DSP软件和硬件对电路进行双重同时控制，避免了由于DSP软件或硬件一方出现故障使保护失效的问题，从而增加了温度保护电路的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的具有软、硬件控制功能的温度保护电路结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其包括由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路、比较器U1、由R7、C2并联组成的反馈电路、负温度系数热敏电阻RT1、与门U2A、三级管Q1、继电器K1、DSP处理器；
所述由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路和RT1并联接工作电压VCC，电阻R3一端接地，RT1与由电阻R5、R8、R9、R10构成分压电阻电路串联接地，比较器U1的正输入端IN+连接串联电阻R1、R3中间的节点上，比较器U1的负输入端IN-通过电阻R6连接RT1一端；所述反馈电路的一端连接比较器U1的负输入端IN-，另一端连接比较器U1的输出端OUT；所述比较器U1的输出端连接DSP处理器的输入端J8-15，还连接与门U2A的正输入端1接口，DSP处理器的输出端J8-16连接与门U2A的负输入端2接口；所述与门U2A的输出端3接口连接三级管Q1的基极，所述三级管Q1的集电极接工作电压VCC2，发射极通过继电器K1连接后续电路；所述温度保护电路通过负温度系数热敏电阻RT1检测温度到达预设的温度点后，使比较器U1输出翻转电平信号，所述翻转电平信号在硬件上触发继电器K1使后续电路与负载断开连接，同时所述翻转电平信号使DSP处理器发出指令触发继电器K1让后续电路与负载断开连接，进行双重控制。
其电路主要元件的参数如下：
所述比较器U1采用型号为NCS2001比较器，所述NCS2001比较器为5脚SOT-25A封装，最大工作电压7V(本实施例电路选5V)，其内部包含一个独立的运算放大器。所述与门U2A采用型号为74F08芯片，所述74F08芯片为14脚SOIC14封装，最大工作电压5.5V(本实施例电路选5V)，内部包含四个与门。
所述负温度系数热敏电阻RT1采用日本芝浦的PSB-S1系列的PT-51F热敏电阻；所述DSP处理器采用TMS320LF2407A型号芯片，S-PQFP-G144封装，具有3.3V的工作电压。
本电路经过实际实验和调试达到了与预期相同的效果，下表为实际调试过程中所测得的热敏电阻参数表如下：
温度点    25℃     35℃   45℃     55℃     65℃     75℃    85℃    95℃
RT1阻值   49.2KΩ  32KΩ  21.4KΩ  14.5KΩ  10.0KΩ  7.2KΩ  5.2KΩ  3.8KΩ
下面以设定80℃为温度保护点来说明本实用新型电路的工作原理。
首先我们需要设置基准电压，由于U1的供电电压为5V，我们的基准电压也应设定在2.5V。在查找热敏电阻在此处的阻值，由RT曲线可得热敏电阻的阻值大约为5.2KΩ。
当热敏电阻的工作环境低于80℃时，U1的输出一直为高电平输出，DSP检测到U1的高电平输出可判断工作环境是安全的，DSP输出也为高电平，U1和DSP的输出信号经过与门也得到一个高电平的驱动信号给Q1使得Q1能给继电器K1供电，后续电路得以正常工作。
当热敏电阻的检测点温度升高到80℃或以上时，由于RT1的阻值变小使得R5上的电压上升至大于等于2.5V，U1的输出马上会出现电平翻转，U1就变为低电平输出。U2的第一脚一出现低电平输出即刻也会发生电平翻转，于是加载Q1的基极电压变为0.3V以下，继电器的供电同时被切断，后续电路停止工作。在U1输出由高电平变为低电平的时候DSP同样也会检测到这个变化，DSP的输出也会由高电平变为低电平。
对于U2来说只要它的2个输入脚任意一个为低电平输入，它的输出都会置为低电平，从而达到保护后续电路的目的。所以硬件直接触发和通过DSP软件控制触发都会在一方失效后给整个电路提供一种保障，从而增加了电路的可靠性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其特征在于，包括由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路、比较器U1、由R7、C2并联组成的反馈电路、热敏电阻RT1、与门U2A、三级管Q1、继电器K1、DSP处理器；
所述由电阻R1、R3串联组成的基准电压电路和热敏电阻RT1共同接工作电压，比较器U1的正输入端连接串联电阻R1、R3中间的节点上，比较器U1的负输入端连接RT1一端；所述反馈电路的一端连接比较器U1的负输入端，另一端连接比较器U1的输出端；所述比较器U1的输出端连接DSP处理器的输入端，还连接与门U2A的正输入端，DSP处理器的输出端连接与门U2A的负输入端；所述与门U2A的输出端连接三级管Q1的基极，所述三级管Q1的发射极通过继电器K1连接后续电路；所述温度保护电路通过热敏电阻RT1检测温度到达预设的温度点后，使比较器U1输出翻转电平信号，所述翻转电平信号在硬件上触发继电器K1工作，使后续电路与负载断开连接，同时所述翻转电平信号使DSP处理器发出指令触发继电器K1让后续电路与负载断开连接，这样进行双重控制。
2.根据权利要求1所述的具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其特征在于，所述热敏电阻RT1采用负温度系数热敏电阻，所述热敏电阻RT1还与分压电阻串联，在检测到达预设的温度点后通过比较器U1进行输出电平翻转，所述DSP处理器检测到比较器U1输出的翻转电平信号后发出指令给所述与门U2A和继电器K1使后续电路与负载断开连接，同时比较器U1输出的翻转电平信号也可通过所述与门U2A和继电器K1在硬件上触发使后续电路与负载断开连接。
3.根据权利要求1或2所述具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其特征在于，所述比较器U1采用型号为NCS2001比较器，所述NCS2001比较器为5脚SOT-25A封装，最大工作电压7V，其内部包含一个独立的运算放大器。
4.根据权利要求1或2所述具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其特征在于，所述与门U2A采用型号为74F08芯片，所述74F08芯片为14脚SOIC14封装，最大工作电压5.5V，内部包含四个与门。
5.根据权利要求1或2所述具有软、硬件控制功能的温度保护电路，其特征在于，所述负温度系数热敏电阻RT1采用日本芝浦的PSB-S1系列的PT-51F热敏电阻；所述DSP处理器采用TMS320LF2407A型号芯片，S-PQFP-G144封装，具有3.3V的工作电压。
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