CN204788711U - 一种温度信号采集模块和水温仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度信号采集模块及水温仪表，前者包括电源端子、接地端子、开关控制信号输入端子、第一和第二电压信号输出端子，及采样电路，采样电路包括串联在电源端子与接地端子之间分压电阻、热敏电阻和开关元件；开关元件的控制部与开关控制信号输入端子连接，采样电路的第一和第二电位点分别与第一和第二电压信号输出端子连接，且第一电位点的电位在采样电路导通时高于第二电位点的电位。本实用新型的水温仪表的控制器能够按照设定方式以一定时间间隔或者在接收到采集指令时通过控制开关元件闭合采集温度信号，并在不满足采集温度信号条件时通过控制开关元件断开，以实现降低能源浪费及减轻热敏电阻发生电化学腐蚀程度的目的。

Description

一种温度信号采集模块和水温仪表

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种温度信号采集模块及采用该种温度信号采集模块的水温仪表。

背景技术

温度仪表主要通过热敏电阻获得当前温度，具体的温度信号采集模块基本为使热敏电阻和一阻值已知的上拉电阻串联连接在电源的正极与负极之间，这样，温度仪表的控制器通过获取热敏电阻两端的当前电压值，即可获得热敏电阻的当前阻值，进而可根据反映热敏电阻的阻值与温度之间关系的数据，获得并通过显示器显示对应当前阻值的当前温度。该种温度信号采集模块存在的问题是：电源始终为热敏电阻供电，这不仅会造成能源的浪费，还会使热敏电阻因长时间通电而发生较为严重的电化学腐蚀。

实用新型内容

本实用新型的实施例的目的在于提供一种可以降低能源浪费及减轻热敏电阻发生电化学腐蚀程度的温度信号采集模块及采用该种温度信号采集模块的水温仪表。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种温度信号采集模块，包括电源端子、接地端子、分压电阻和热敏电阻，所述温度信号采集模块还包括开关元件，及开关控制信号输入端子、第一电压信号输出端子和第二电压信号输出端子，所述开关元件、分压电阻和热敏电阻串联连接在所述电源端子与所述接地端子之间，形成采样电路；所述开关元件的控制部与所述开关控制信号输入端子连接，所述采样电路的第一电位点与所述第一电压信号输出端子连接，所述采样电路的第二电位点与所述第二电压信号输出端子连接，所述第一电位点的电位在所述采样电路导通时高于所述第二电位点的电位。

优选的是，所述热敏电阻位于所述第一电位点与所述第二电位点之间。

优选的是，所述第二电位点为所述接地端子。

优选的是，所述第一电位点与所述第二电位点之间连接有RC低通滤波电路，所述第一电位点经所述RC低通滤波电路与所述第一电压信号输出端子连接。

优选的是，所述开关元件为三极管，所述三极管的基极作为所述控制部与所述开关控制信号输入端子连接。

优选的是，所述三极管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极与所述电源端子连接。

优选的是，所述PNP型三极管的基极作为所述控制部经匹配电路与所述开关控制信号输入端子连接；所述匹配电路包括NPN型三极管，所述NPN型三极管经第九电阻与所述PNP型三极管的基极连接，所述NPN型三极管的发射极与所述接地端子连接，所述NPN型三极管的基极一支路经第十电阻与所述开关控制信号输入端子连接，另一支路经第十一电阻与所述接地端子连接。

优选的是，所述开关元件为继电器的触点，所述继电器的线圈作为所述控制部与所述开关控制信号输入端子连接。

优选的是，所述继电器的触点为常开触点，所述继电器的线圈连接在所述开关控制信号输入端子与所述接地端子之间。

为了实现上述目的，本实用新型提供的水温仪表包括电源模块、控制器、显示器和温度信号采集模块，所述电源模块为所述控制器、显示器和温度信号采集模块供电，所述控制器的显示数据输出端口与所述显示器的显示数据输入端口连接，所述温度信号采集模块的热敏电阻置于被检测的液体中，所述温度信号采集模块为上述任一种所述的温度信号采集模块，所述电源模块通过所述电源端子和所述接地端子为所述温度信号采集模块供电，所述开关控制信号输入端子与所述控制器的开关控制信号输出端口连接，所述第一电压信号输出端子与所述控制器的第一电压信号输入端口连接，所述第二电压信号输出端子与所述控制器的第二电压信号输入端口连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的温度信号采集模块通过设置开关元件，使得例如是水温仪表的温度仪表的控制器能够按照设定方式以一定时间间隔或者在接收到采集指令时通过控制开关元件闭合采集温度信号，并在不满足采集温度信号条件时通过控制开关元件断开而实现降低能源浪费及减轻热敏电阻发生电化学腐蚀程度的目的。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的温度信号采集模块的一种实施方式的电路原理图；

图2示出了图1所示温度信号采集模块的一种实施结构；

图3示出了图1所示温度信号采集模块的另一种实施结构；

图4示出了根据本实用新型的水温仪表的一种实施方式的电路原理图。

附图标记说明：

1-开关元件；VCC-电源端子；

GND-接地端子；CRL-开关控制信号输入端子；

VOUT1-第一电压信号输出端子；VOUT2-第二电压信号输出端子；

RT-热敏电阻；R5-第五电阻；

R6-第六电阻；R7-第七电阻；

R8-第八电阻；R9-第九电阻；

R10-第十电阻；R11-第十一电阻；

C2-电容；R12-电阻；

Q1-NPN型三极管；Q2-PNP型三极管；

RL-继电器；a1-第一电位点；

a2-第二电位点；B-电源模块；

U-控制器；D-显示器；

M-温度信号采集模块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型为了解决现有温度信号采集模块存在的能源浪费，及热敏电阻的电化学腐蚀较为严重的问题，提供了一种经改进的温度信号采集模块。如图1所示，本实用新型的温度信号采集模块包括电源端子VCC、接地端子GND、开关控制信号输入端子CRL、第一电压信号输出端子VOUT1和第二电压信号输出端子VOUT2，以及分压电阻、热敏电阻RT和开关元件1，该开关元件1、分压电阻和热敏电阻RT串联连接在电源端子VOUT与接地端子GND之间，形成采样电路，该采样电路在开关元件1闭合时导通，并在开关元件1打开时断开，因此可实现通过控制开关元件1的开关状态控制采样电路是否工作的目的；该开关元件1的控制部与用于接收开关控制信号的开关控制信号输入端子CRL连接，以通过开关控制信号控制开关元件1的开关状态；该采样电路的第一电位点a1与第一电压信号输出端子VOUT1连接，以经由第一电压信号输出端子VOUT1输出对应第一电位点a1的第一电压信号，该采样电路的第二电位点a2与第二电压信号输出端子VOUT2连接，以经由第二电压信号输出端子VOUT2输出对应第二电位点a2的第二电压信号，在此，第一电位点a1的电位在采样电路导通时高于第二电位点a2的电位，这样，在分压电阻的阻值和施加在电源端子VCC与接地端子GND之间的电源电压已知的情况下，可通过从第一电压信号中获取的第一电位点的当前电压值和从第二电压信号中获取的第二电位点的当前电压值，计算得到热敏电阻RT的当前阻值，进而可根据反映热敏电阻的阻值与温度之间对应关系的数据，得到对应热敏电阻RT的当前阻值的当前温度。

对于上述温度信号采集模块，例如是水温仪表的温度仪表的控制器可以按照设定方式以一定时间间隔，例如每间隔100ms至200ms采集一次温度信号，或者在接收到采集指令时，通过控制开关元件1闭合采集温度信号，并可在不满足采集温度信号条件时通过控制开关元件1断开而实现降低能源浪费及减轻热敏电阻发生电化学腐蚀程度的目的。另外，该控制器还可在以一定时间间隔采集温度信号的实施方式中，将每设定次数(例如五次)采集计算得到的当前温度进行滑动平均处理再输出，即每采集设定次数的温度信号，更新一次输出，这可以有效解决输出的当前温度不稳定的问题，该温度在上电初始时尤为突出。

为了简化模块的电路结构和连接结构，如图1所示，可将上述接地端子GND作为第二电位点a2，这样，接地端子GND即可作为第二电压信号输出端子VOUT2输出第二电压信号，而且该第二电压信号为常量，这也可以减少热敏电阻RT的当前阻值的计算量。

为了减少控制器计算热敏电阻RT的当前阻值的计算量，可使热敏电阻RT位于第一电位点a1与第二电位点a2之间。在此基础上，上述分压电阻例如进一步包括第一分压电阻和第二分压电阻，而开关元件、第一分压电阻、第二分压电阻和热敏电阻RT顺次串联连接在电源端子VCC与接地端子GND之间，且可将第二分压电阻的高电位点作为第一电位点a1，并将接地端子GND作为第二电位点a2。更进一步地，如图1所示，上述第一分压电阻可包括并联连接的第七电阻R7和第八电阻R8，上述第二分压电阻可包括并联连接的第五电阻R5和第六电阻R6，以实现对第一分压电阻和第二分压电阻的冗余设计，该种结构的优点是温度信号采集模块不会因其中某一电阻的损坏而无法正常工作，具体为用户在发现某一电阻损坏时，只需修改控制器中对应分压电阻的阻值即可使温度信号采集模块正常工作，这样，用户便可在方便时再进行温度信号采集模块的维修。

为了使经第一电压信号输出端子VOUT1输出的第一电压信号和经第二电压信号输出端子VOUT2输出的第二电压信号更加稳定，如图1所示，可在第一电位点a1与第二电位点a2之间设置RC低通滤波电路，并且该第一电位点a1经低通滤波电路与第一电压信号输出端子VOUT1连接。该RC低通滤波电路可以为如图1所示的由电阻R12和电容C2构成的滤波电路，而电容C2的两端作为输出端分别与第一电压信号输出端子VOUT1和第二电压信号输出端子VOUT2连接；该RC低通滤波电路也可以为π型RC低通滤波电路等。

作为图1所示温度信号采集模块的一种实施例，上述开关元件1为三极管，该三极管的基极作为控制部与开关控制信号输入端子CRL连接，该三极管可以为NPN型三极管，对此，采样电路在开关控制信号为高电平时导通，并在开关控制信号为低电平时断开；该三极管也可以为PNP型三极管，且PNP型三极管的发射极与电源端子VCC连接，对此，采样电路在开关控制信号为低电平时导通，并在开关控制信号为高电平时断开。上述开关元件1也可以为MOS管，采样MOS管的实施例与采样三极管的实施例应被认为是等同实施例。

在开关元件1采样PNP型三极管的实施例中，为了使采样电路同样在开关控制信号为高电平时导通，并在开关控制信号为低电平时断开，如图2所示，可使该PNP型三极管Q2的基极作为控制部经匹配电路与开关控制信号输入端子CRL连接；该匹配电路包括NPN型三极管Q1，NPN型三极管Q1经第九电阻R9与PNP型三极管Q2的基极连接，NPN型三极管Q1的发射极与接地端子GND连接，NPN型三极管Q1的基极一支路经第十电阻R10与开关控制信号输入端子CRL连接，另一支路经第十一电阻R11与接地端子GND连接。这样，在开关控制信号为高电平时，NPN型三极管Q1导通，PNP型三极管Q2的基极的电位被拉低，PNP型三极管Q2导通，采样电路导通，进而实现在开关元件1采样PNP型三极管时，使采样电路在开关控制信号为高电平时导通的目的。在此，设置该匹配电路的另一个目的是可以提高开关控制信号输入端子CRL的输入阻抗，减少信号损失。

如图3所示，上述开关元件1也可以为继电器RL的触点，且该继电器RL的线圈作为控制部与开关控制信号输入端子CRL连接。该继电器RL的触点可以为常开触点，该继电器CRL的线圈连接在开关控制信号输入端子CRL与接地端子GND之间，这样可使采样电路在开关控制信号为高电平时导通；在此，该继电器RL的线圈也可以连接在电源端子VCC与开关控制信号输入端子CRL之间，这样，采样电路将在开关控制信号为低电平时导通。另外，该继电器RL的触点也可以为常闭触点，该继电器CRL的线圈连接在电源端子VCC与开关控制信号输入端子CRL之间，这样可使采样电路在开关控制信号为高电平时导通；在此，该继电器RL的线圈也可以连接在开关控制信号输入端子CRL与接地端子之间，这样，采样电路将在开关控制信号为低电平时导通。

在上述温度信号采集模块的基础上，如图4所示，本实用新型提供的水温仪表包括电源模块B、控制器U、显示器D和上述温度信号采集模块M，该电源模块B为控制器U、显示器D和温度信号采集模块M供电，对于在汽车上使用的水温仪表，该电源模块B由蓄电池供电，电源模块B将蓄电池电压转换为水温仪表各组成部分所需要的电压输出，对于为温度信号采集模块M供电而言，该电源模块B通过上述电源端子VCC和接地端子GND为温度信号采集模块M供电；该控制器U的显示数据输出端口与显示器D的显示数据输入端口连接，以使显示器D可以显示控制器U经计算得到的当前温度；该温度信号采集模块M的热敏电阻RL置于被检测的液体中；该温度信号采集模块M的开关控制信号输入端子CRL与控制器U的开关控制信号输出端口连接，以通过开关控制信号输入端子CRL接收控制器U经开关控制信号输出端口输出的开关控制信号；该温度信号采集模块M的第一电压信号输出端子VOUT1与控制器U的第一电压信号输入端口连接，以经第一电压信号输入端口向控制器U输出第一电压信号；该温度信号采集模块M的第二电压信号输出端子VOUT2与控制器U的第二电压信号输入端口连接，以经第二电压信号输入端口向控制器U输出第二电压信号。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种温度信号采集模块，包括电源端子、接地端子、分压电阻和热敏电阻，其特征在于，所述温度信号采集模块还包括开关元件，及开关控制信号输入端子、第一电压信号输出端子和第二电压信号输出端子，所述开关元件、分压电阻和热敏电阻串联连接在所述电源端子与所述接地端子之间，形成采样电路；所述开关元件的控制部与所述开关控制信号输入端子连接，所述采样电路的第一电位点与所述第一电压信号输出端子连接，所述采样电路的第二电位点与所述第二电压信号输出端子连接，所述第一电位点的电位在所述采样电路导通时高于所述第二电位点的电位。

2.根据权利要求1所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述热敏电阻位于所述第一电位点与所述第二电位点之间。

3.根据权利要求1或2所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述第二电位点为所述接地端子。

4.根据权利要求1或2所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述第一电位点与所述第二电位点之间连接有RC低通滤波电路，所述第一电位点经所述RC低通滤波电路与所述第一电压信号输出端子连接。

5.根据权利要求1或2所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述开关元件为三极管，所述三极管的基极作为所述控制部与所述开关控制信号输入端子连接。

6.根据权利要求5所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述三极管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极与所述电源端子连接。

7.根据权利要求6所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述PNP型三极管的基极作为所述控制部经匹配电路与所述开关控制信号输入端子连接；所述匹配电路包括NPN型三极管，所述NPN型三极管经第九电阻与所述PNP型三极管的基极连接，所述NPN型三极管的发射极与所述接地端子连接，所述NPN型三极管的基极一支路经第十电阻与所述开关控制信号输入端子连接，另一支路经第十一电阻与所述接地端子连接。

8.根据权利要求1或2所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述开关元件为继电器的触点，所述继电器的线圈作为所述控制部与所述开关控制信号输入端子连接。

9.根据权利要求8所述的温度信号采集模块，其特征在于，所述继电器的触点为常开触点，所述继电器的线圈连接在所述开关控制信号输入端子与所述接地端子之间。

10.一种水温仪表，包括电源模块、控制器、显示器和温度信号采集模块，所述电源模块为所述控制器、显示器和温度信号采集模块供电，所述控制器的显示数据输出端口与所述显示器的显示数据输入端口连接，所述温度信号采集模块的热敏电阻置于被检测的液体中，其特征在于，所述温度信号采集模块为权利要求1至9中任一项所述的温度信号采集模块，所述电源模块通过所述电源端子和所述接地端子为所述温度信号采集模块供电，所述开关控制信号输入端子与所述控制器的开关控制信号输出端口连接，所述第一电压信号输出端子与所述控制器的第一电压信号输入端口连接，所述第二电压信号输出端子与所述控制器的第二电压信号输入端口连接。