CN204241127U - 一种基于指数的热敏电阻温度补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其包括基准电压模块、指数电路、电压加法电路、热敏电阻测温电路、模数转换器、CPU、第一跟随器电路、第二跟随器电路；基准电压模块的输入端连接直流电压，其输出端给指数电路和热敏电阻测温电路提供基准电压，指数电路通过第一跟随器电路与电压加法电路连接，热敏电阻测温电路通过第二跟随器电路与电压加法电路连接；本实用新型通过获取相应的指数电路补偿电压信号，加法电路将指数电路输出的补偿电压和热敏电阻测温电路输出测量电压叠加，将补偿后的电压经过模数转换器模数转换后传递给CPU；操作简单，通用性强，补偿后的电压信号更加精准。
Description
技术领域
本实用新型涉及热敏电阻温度补偿电路。
背景技术
目前，NTC10K热敏电阻和NTC100K热敏电阻在温度测量设备中得到广泛使用。热敏电阻测量温度的工作原理是：热敏电阻的阻值与温度具有对应关系，通过测量电阻值就可以得到相应的温度值，目前常用的测量电路是通过串联一个精密电阻，按照分压原理，测出热敏电阻上的电压来计算出其电阻值，最后再通过查表获取当前温度值。但是通过这种电路测量得出的温度与实际环境温度存在温升问题，主要有一下几个原因：
1、线路板温度升高：对于很多控制盒，由于外观或结构要求，需要将NTC热敏电阻焊接在电路板上，而在工作状态下电路板上导线会有温度升高的现象，从而影响到热敏电阻的阻值；
2、控制盒内温度升高：控制盒属于一个相对密闭的空间，电路板产生的热量会导致该空间的温度升高，从而影响到热敏电阻的阻值。有些温控器是嵌入到墙壁中的，这种情况下温度升高就更加明显；
3、热敏电阻自身发热：利用热敏电阻进行温度测量时，需用电路将电阻转换为电压，因此热敏电阻中需要通过电流，该电流会引起热敏电阻发热，从而影响到热敏电阻的阻值。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种热敏电阻温度补偿电路，获取相应的指数电路补偿电压信号，与热敏电阻测温电路得到的测量电压信号叠加，得出补偿后的电压信号更加精准。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于指数的热敏电阻温度补偿电路，包括基准电压模块、指数电路、电压加法电路、热敏电阻测温电路、模数转换器、CPU；
指数电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、第一运算放大器；电阻R1的一端连接基准电压模块的输出端，电容C1的一端接地，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均通过电阻R2与第一运算放大器的同相输入端连接，第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，第一运算放大器的输出端还通过电阻R3与电阻R5的一端连接，电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端接地；第一运算放大器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；
电压加法电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C2、第二运算放大器；电阻R6的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端均与第二运算放大器的同相输入端连接，电阻R6的另一端连接电阻R5的另一端，电阻R8的另一端接地；电阻R9的一端和电阻R10的一端均与第二运算放大器的反向输入端连接，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端及电容C2的一端均与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器还通过模数转换器连接CPU的输入端，电容C2的另一端接地；该第二运算放大器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；
热敏电阻温测电路包括电阻R11、热敏电阻RT、电阻R12、电容C3；所述电阻R11的一端与基准电压模块的输出端连接，电阻R11的另一端和热敏电阻RT的一端均通过电阻R12与电阻R7的另一端连接，热敏电阻RT的另一端接地，电容C3的一端连接热敏电阻RT的一端，电容C3的另一端接地；基准电压模块的输入端连接直流电压。
进一步的，热敏电阻温度补偿电路还包括第一电压跟随器电路，第一电压跟随器电路包括第一电压跟随器和电容C4，所述第一电压跟随器的同相输入端与电阻R5的另一端连接，第一电压跟随器的反向输入端、电容C4的一端以及电阻R6的另一端均与第一电压跟随器的输出端连接，电容C4的另一端接地；第一电压跟随器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。
进一步的，热敏电阻温度补偿电路还包括第二电压跟随器，其中，电阻R12的一端与热敏电阻RT的一端连接，第二电压跟随器的同相输入端与电阻R12的另一端连接；第二电压跟随器的反向输入端和电阻R7的另一端均与第二电压跟随器的输出端连接；第二电压跟随器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。
进一步的，电容C1为可调电容。
进一步的，电阻R1为可调电阻。
进一步的，电阻R3为可调电阻。
进一步的，电阻R4为可调电阻。
进一步的，直流电压为5V。
进一步的，基准电压模块为型号是ADR525的基准电压芯片。
本实用新型的有益效果是：
通过基准电路给电路提供2.5V的基准电压，根据参数调整指数电路中电阻电容的值，得到与实际环境匹配的补偿电压，补偿电压与热敏电阻测量的电压叠加后，得到精准的外环境正常温度下的电压，从而得出当前温度值，结构简单，操作方便，通用性好。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图。
其中，1、基准电压模块；2、指数电路；3、电压加法电路；4、热敏电阻测温电路；5、第一电压跟随器电路；6、第二电压跟随器电路；7、模数转换器；8、CPU；9、第一运算放大器；10、第二运算放大器；11、第一电压跟随器；12、第二电压跟随器。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
如图1所示，一种基于指数的热敏电阻温度补偿电路，包括基准电压模块1、指数电路2、电压加法电路3、热敏电阻测温电路4、模数转换器7、CPU8、第一电压跟随器电路5、第二电压跟随器电路6、5V的直流电压；
基准电压模块1的输入端连接直流电压，基准电压模块为型号是ADR525的基准电压芯片，是一种高精度、分流模式基准电压源，提供稳定的2.5V电压。
指数电路2包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、第一运算放大器；电阻R1的一端连接基准电压模块的输出端，电容C1的一端接地，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均通过电阻R2与第一运算放大器9的同相输入端连接，第一运算放大器9的反向输入端与其输出端连接，第一运算放大器9的输出端还通过电阻R3与电阻R5的一端连接，电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端接地；第一运算放大器9的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；电阻R1、电阻R3、电阻R4均为可调电阻，电容C1为可调电容。在使用前，事先在不同的环境温度下，测量原始温度升高的数据，同样可采用热敏电阻来取值，温度升高，电压值下降，按一定的时间间隔测量多组数据并记录，并通过MATLAB等数学工具对采集到的原始数据进行指数拟合，得到指数函数参数。在使用补偿电路时，电阻R1和电容C1的乘积完成时间参数的调整，电阻R3和电压R4的共同实现补偿电压的系数；根据事先得到的函数参数，调整电阻R1、电阻R3、电阻R4和电容C1的值，从而调整指数电路相应的系数，调整完成后，得到补偿电压；由于函数参数是操作前事先得到，得到的参数值可以长期使用，在不同情况下只需要简单调节电阻R1、电容C1、电阻R3以及电阻R4，从而完成对时间参数和补偿电压系数的调整，操作简单方便，实现步骤统一，通用性好，并且函数参数是通过对原始数据进行数学建模所得，所以补偿电压精度高，使得补偿后的电压更加精准。
第一电压跟随器电路5包括第一电压跟随器11和电容C4，所述第一电压跟随器11的同相输入端与电阻R5的另一端连接，第一电压跟随器11的反向输入端、电容C4的一端均与第一电压跟随器11的输出端连接，电容C4的另一端接地；第一电压跟随器11的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。
电压加法电路3包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C2、第二运算放大器10；电阻R6的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端均与第二运算放大器10的同相输入端连接，电阻R6的另一端连接第一电压跟随器11的输出端，电阻R8的另一端接地；电阻R9的一端和电阻R10的一端均与第二运算放大器10的反向输入端连接，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端及电容C2的一端均与第二运算放大器10的输出端连接，第二运算放大器10还通过模数转换器7连接CPU8的输入端，电容C2的另一端接地；该第二运算放大器10的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；电压加法电路3是将指数电路2产生的补偿电压信号和热敏电阻测量电路得到的测量电压信号叠加后，得到补偿后的电压信号，得到补偿后的电压信号是精准的电压数据，解决了现在技术条件下因各种原因导致温度升高带来电压数据不准确的问题。补偿后的电压信号通过模数转换器7转换后传输到CPU8，在CPU8读出电压值，从而得知当前的温度值。
热敏电阻测温电路4包括电阻R11、热敏电阻RT、电阻R12、电容C3；所述电阻R11的一端与基准电压模块1的输出端连接，电阻R11的另一端和热敏电阻RT的一端均与电阻R12的一端连接，热敏电阻RT的另一端接地，电容C3的一端连接热敏电阻RT的一端，电容C3的另一端接地。该电路将热敏电阻的阻值转换为电压。
第二电压跟随器电路6具体为第二电压跟随器12，第二电压跟随器12的同相输入端与电阻R12的另一端连接；第二电压跟随器12的反向输入端和电阻R7的另一端均与第二电压跟随器12的输出端连接；第二电压跟随器12的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。第一电压跟随器电路5和第二电压跟随器电路6均是起到增强信号的驱动能力的作用，防止信号产生偏移。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：包括基准电压模块、指数电路、电压加法电路、热敏电阻测温电路、模数转换器、CPU；
所述指数电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、第一运算放大器；所述电阻R1的一端连接基准电压模块的输出端，所述电容C1的一端接地，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均通过电阻R2与所述第一运算放大器的同相输入端连接，第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，第一运算放大器的输出端还通过电阻R3与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端接地；所述第一运算放大器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；
所述电压加法电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C2、第二运算放大器；所述电阻R6的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端均与第二运算放大器的同相输入端连接，电阻R6的另一端连接电阻R5的另一端，电阻R8的另一端接地；所述电阻R9的一端和电阻R10的一端均与第二运算放大器的反向输入端连接，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端及电容C2的一端均与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器还通过模数转换器连接CPU的输入端，电容C2的另一端接地；该第二运算放大器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地；
所述热敏电阻温测电路包括电阻R11、热敏电阻RT、电阻R12、电容C3；所述电阻R11的一端与基准电压模块的输出端连接，电阻R11的另一端和热敏电阻RT的一端均通过电阻R12与电阻R7的另一端连接，热敏电阻RT的另一端接地，所述电容C3的一端连接热敏电阻RT的一端，电容C3的另一端接地；
所述基准电压模块的输入端连接直流电压。
2.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：热敏电阻温度补偿电路还包括第一电压跟随器电路，第一电压跟随器电路包括第一电压跟随器和电容C4，所述第一电压跟随器的同相输入端与电阻R5的另一端连接，第一电压跟随器的反向输入端、电容C4的一端以及电阻R6的另一端均与第一电压跟随器的输出端连接，电容C4的另一端接地；第一电压跟随器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。
3.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：热敏电阻温度补偿电路还包括第二电压跟随器，其中，电阻R12的一端与热敏电阻RT的一端连接，第二电压跟随器的同相输入端与电阻R12的另一端连接；第二电压跟随器的反向输入端和电阻R7的另一端均与第二电压跟随器的输出端连接；第二电压跟随器的正极电源端连接直流电压，其负极电源端接地。
4.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述电容C1为可调电容。
5.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述电阻R1为可调电阻。
6.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述电阻R3为可调电阻。
7.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述电阻R4为可调电阻。
8.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述直流电压为5V。
9.如权利要求1所述的基于指数的热敏电阻温度补偿电路，其特征在于：所述的基准电压模块为型号是ADR525的基准电压芯片。
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