CN206649363U

CN206649363U - 加热控制电路及温度测量装置

Info

Publication number: CN206649363U
Application number: CN201720121653.4U
Authority: CN
Inventors: 赵清倩
Original assignee: Edan Instruments Inc
Current assignee: Edan Instruments Inc
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2027-02-09

Abstract

本申请提出一种加热控制电路及温度测量装置，其中，该加热控制电路包括：控制单元、温度检测单元、电源、电流调节单元及加热单元；温度检测单元与控制单元的输入端连接，用于将检测的环境温度反馈给控制单元；控制单元的第一输出端与电源的控制端连接，用于根据环境温度控制电源的输出电压；电源的输出端与加热单元的供电端连接；控制单元的第二输出端与电流调节单元的输入端连接，电流调节单元的输出端与加热单元连接；控制单元，还用于根据环境温度，通过电流调节单元调节流过加热单元的电流大小。由此，可以实现平稳加热，提高了预加热过程的温度变化的平稳性，实现对预加热温度的准确控制，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

Description

加热控制电路及温度测量装置

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种加热控制电路及温度测量装置。

背景技术

温度测量在医疗设备中具有重要意义，例如测量人体体温、血液温度等以用于反映病人的生命体征。

目前，常用的温度测量原理都是基于热传导的温度测量方法，将病人的待测组织器官与温度传感器进行直接或者间接接触，组织器官的和温度传感器之间会存在热传导，待组织器官和温度传感器之间达到热平衡后，可以通过测量温度传感器的电阻、电压、电流等电气参数获知待测组织器官的温度。

基于热传导的温度测量方法原理简单、直观，但是达到热平衡所需的时间较长，测量速度慢，在临床应用中受到一些限制。为此，目前常用的温度测量方法为快速体温测量方法，首先通过对温度传感器进行预加热，提高了温度传感器的初始温度，从而缩短了温度传感器达到待测组织器官温度的时间。

目前，温度测量装置中的预加热功能多是通过MCU控制加热开关管的导通关断状态，来控制加热功率。在开关管导通时，有加热电流，开关管关断时，无加热电流，这种加热方式，使得预加热过程温度变化不平稳，预加热温度控制精度低。

实用新型内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请第一个目的在于提出一种加热控制电路，通过电流调节单元，可以调节流过加热单元的电流平稳的变化，从而可以实现平稳加热，提高了预加热过程的温度变化的平稳性，实现对预加热温度的准确控制，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

本申请的第二个目的在于提出一种温度测量装置。

为达上述目的，本申请实施例第一方面提出了一种加热控制电路，包括：控制单元、温度检测单元、电源、电流调节单元及加热单元；

所述温度检测单元与所述控制单元的输入端连接，用于将检测的环境温度反馈给所述控制单元；

所述控制单元的第一输出端与所述电源的控制端连接，用于根据所述环境温度控制所述电源的输出电压；

所述电源的输出端与所述加热单元的供电端连接；

所述控制单元的第二输出端与所述电流调节单元的输入端连接，所述电流调节单元的输出端与所述加热单元连接；

所述控制单元，还用于根据所述环境温度，通过所述电流调节单元调节流过所述加热单元的电流大小。

在第一方面的一种可能的实现形式中，所述电流调节单元包括运算放大器、开关管及第一电阻，所述加热单元包括第二电阻；

所述控制单元的第二输出端与所述运算放大器的正向输入端连接；

所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制端连接，所述开关管的一端与所述第二电阻的一端连接，所述开关管的另一端与所述第一电阻的一端及所述运算放大器的负向输入端连接；

所述第二电阻的另一端与所述电源的输出端连接；

所述第一电阻的另一端与地连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一电阻的一端还与所述控制单元的电流反馈端连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述开关管为MOSFET或者三极管。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述控制单元包括MCU控制器、数字模拟转换器及模拟数字转换器；

所述MCU控制器的第二输出端与所述数字模拟转换器的输入端连接；

所述数字模拟转换器的输出端与所述电流调节单元的输入端连接；

所述模拟数字转换器的输入端与所述温度检测单元的输出端连接，所述模拟数字转换器的输出端与所述MCU控制器的输入端连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，该加热控制装置，还包括：RC电路；

所述RC电路的输入端与所述控制单元的第二输出端连接，所述RC电路的输出端与所述电流调节单元的输入端连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述RC电路包括第三电阻、第四电阻和电容；

所述第三电阻的一端与所述控制单元的第二输出端连接；

所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、所述电容及所述电流调节单元的输入端的一端连接；

所述第四电阻的另一端与参考电平连接；

所述电容的另一端与地连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，该加热控制装置，还包括：看门狗单元及逻辑门单元；

所述看门狗单元的输入端与所述控制单元的第三输出端连接；

所述看门狗单元的输出端与所述逻辑门单元的第一输入端连接；

所述逻辑门单元的第二输入端与所述控制单元的第一输出端连接；

所述逻辑门单元的输出端与所述电源的控制端连接。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述逻辑门单元为以下任一门：与门、或门、异或门、同或门。

本申请实施例提供的加热控制电路，包括控制单元、温度检测单元、电源、电流调节单元及加热单元，其中温度检测单元与控制单元的输入端连接，用于将检测的环境温度反馈给控制单元；控制单元的第一输出端与电源的控制端连接，用于根据环境温度控制电源的输出电压；电源的输出端与加热单元的供电端连接；控制单元的第二输出端与电流调节单元的输入端连接，电流调节单元的输出端与加热单元连接；控制单元，还用于根据环境温度，通过电流调节单元调节流过加热单元的电流大小。由此，通过电流调节单元，可以调节流过加热单元的电流平稳的变化，从而可以实现平稳加热，提高了预加热过程的温度变化的平稳性，实现对预加热温度的准确控制，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

为达上述目的，本申请实施例第二方面提出了一种温度测量装置，包括如上第一方面所述的加热控制电路。

本申请实施例提供的温度测量装置中，加热控制电路包括控制单元、温度检测单元、电源、电流调节单元及加热单元，其中温度检测单元与控制单元的输入端连接，用于将检测的环境温度反馈给控制单元；控制单元的第一输出端与电源的控制端连接，用于根据环境温度控制电源的输出电压；电源的输出端与加热单元的供电端连接；控制单元的第二输出端与电流调节单元的输入端连接，电流调节单元的输出端与加热单元连接；控制单元，还用于根据环境温度，通过电流调节单元调节流过加热单元的电流大小。由此，通过电流调节单元，可以调节流过加热单元的电流平稳的变化，从而可以实现平稳加热，提高了预加热过程的温度变化的平稳性，实现对预加热温度的准确控制，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的加热控制电路结构示意图；

图2是本申请另一个实施例的加热控制电路结构示意图；

图3是本申请另一个实施例的加热控制电路结构示意图；

图4是本申请一实施例的温度测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

控制单元-11；温度检测单元-12；电源-13；

电流调节单元-14；加热单元-15；运算放大器-141；

开关管-142；第一电阻-R₁；第二电阻-R₂；

MCU控制器-111；数字模拟转换器-112；模拟数字转换器-113；

RC电路-16；第三电阻-R₃；第四电阻-R₄；

电容-C；看门狗单元-17；逻辑门单元-18。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的加热控制电路及温度测量装置。

图1是本申请一个实施例的加热控制电路结构示意图。

如图1所示，该加热控制电路包括：控制单元11、温度检测单元12、电源13、电流调节单元14及加热单元15。

其中，所述温度检测单元12与所述控制单元11的输入端连接，用于将检测的环境温度反馈给所述控制单元11；

所述控制单元11的第一输出端与所述电源13的控制端连接，用于根据所述环境温度控制所述电源13的输出电压；

所述电源13的输出端与所述加热单元15的供电端连接；

所述控制单元11的第二输出端与所述电流调节单元14的输入端连接，所述电流调节单元14的输出端与所述加热单元15连接；

所述控制单元11，还用于根据所述环境温度，通过所述电流调节单元14调节流过所述加热单元15的电流大小。

其中，控制单元11可以为MCU控制器或者其它具有控制、信号处理等功能的器件，此处不作限制。

具体的，本申请实施例主要针对现有温度检测装置中，对温度传感器进行预加热时，通过MCU控制加热开关管的导通关断状态，来控制加热功率，预加热过程温度变化不平稳，温度控制精度低的问题，提出一种加热控制电路，通过电流调节单元，调节流过加热单元的电流大小，来控制加热功率平稳变化，从而提高了预加热过程的温度变化的平稳性和温度控制的精度。

其中，温度检测单元12中可以包括温度传感器，从而将检测的环境温度转换为电信号，比如电压、电流或电阻等，输出给控制单元11，以使控制单元11根据温度传感器反馈的电信号，确定环境温度。另外，在温度检测单元12中还可以包括具有放大、滤波等功能的电路，以提高电信号的传输效果。本申请实施例对此不作限定。

具体实现时，温度测量装置中可以设置开关按钮，用来控制加热控制电路是否开始工作，或者也可以通过其他方式触发加热控制电路开始工作，本申请实施例对此不作限定。

加热控制电路在工作，温度检测单元12持续检测环境温度，并将检测结果反馈给控制单元11，控制单元11根据测量的环境温度，控制电源13输出电压，以对加热单元15进行供电，并通过电流调节单元14调节流过加热单元15的电流大小，以调节加热功率的变化，从而实现对温度检测单元12的预加热。

具体的，在预加热过程中，当温度检测单元12向控制单元11反馈的环境温度较低时，控制单元11通过电流调节单元14，使流过加热单元15的电流增大，以提高加热功率；当温度检测单元12向控制单元11反馈的环境温度较高时，控制单元11可以通过电流调节单元14，使流过加热单元15的电流减小，以降低加热功率。

可以理解的是，温度测量装置中，可以设置对温度检测单元12进行预加热的温度限值，加热单元15在预加热过程中，当温度检测单元12的温度到达限值时，就需要停止对温度检测单元12继续加热。具体的，控制单元11可通过控制切断电源13的输出，来停止预加热过程，从而避免温度测量装置的温度过高，灼伤用户，提高温度测量装置的安全性和可靠性。

具体实现时，如图1所示，电流调节单元14可以包括运算放大器141、开关管142及第一电阻R₁，加热单元15可以包括第二电阻R₂。

其中，开关管142可以为MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)或者三极管等，本申请实施例以开关管142为MOSFET为例进行说明。

另外，第一电阻R₁和第二电阻R₂均可以为一个电阻或多个电阻的组合，此处不作限制。

具体的，所述控制单元11的第二输出端与所述运算放大器141的正向输入端连接；

所述运算放大器141的输出端与所述开关管142的控制端连接，所述开关管142的一端与所述第二电阻R₂的一端连接，所述开关管142的另一端与所述第一电阻R₁的一端及所述运算放大器141的负向输入端连接；

所述第二电阻R₂的另一端与所述电源13的输出端连接；

所述第一电阻R₁的另一端与地连接。

需要说明的是，本申请中的参考附图均为示意性说明，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

可以理解的是，运算放大器141与MOSFET、第一电阻R₁构成负反馈结构，由运算放大器141的工作原理，运算放大器141的负向输入端的电压与正向输入端的电压相等，且负向输入端电压跟随正向输入端的电压，因此，流过第一电阻R₁的电流I₁为控制单元11的第二输出端输出的电压U与第一电阻R₁的阻值的比值，即I₁＝U/R₁。

正常情况下，MOSFET工作在可变电阻区，而运算放大器141的负向输入端电流很小，因此，MOSFET的漏源电流I_DS与流过第二电阻R₂的电流I₂均与流过第一电阻R₁的电流I₁相等，即I_DS＝I₂＝I₁＝U/R₁。

具体实现时，由于MOSFET工作在可变电阻区，流过第二电阻R₂的电流I₂与控制单元11的第二输出端输出的电压U呈线性变化趋势，因此，控制单元11通过线性调节第二输出端输出电压U的电压大小，即可通过电流调节单元14，线性调节流过第二电阻R₂的电流大小，进而平稳调节加热功率的变化幅度，实现对温度检测单元12进行平稳性加热，从而提高了对温度检测单元12加热温度的精确控制。

值得注意的是，在电路发生故障导致流过第二电阻R₂的电流持续增加，达到一定值后，MOSFET将进入饱和区，且第二电阻R₂、第一电阻R₁、MOSFET的总压降受电源13输出端输出电压的限制，因此使流过第二电阻R₂的电流不能无限制增加，从而避免温度测量装置的温度过高，灼伤用户，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

另外，在第二电阻R₂发生故障时，可能会出现阻值增大，加热功率增加，温度检测单元12升温加快的情况，在本申请实施例中，控制单元11根据温度检测单元12反馈的环境温度，即可调整流过第二电阻R₂的电流，进而调整加热功率，从而调整预加热的时间。且当第二电阻R₂值由于故障，阻值增大较多时，由于第二电阻R₂、第一电阻R₁、MOSFET的总压降受电源13输出端输出电压的限制，MOSFET将进入饱和区，使流过第二电阻R₂的电流减小，从而避免温度测量装置的温度过高，灼伤用户，提高了温度测量装置的安全性和可靠性。

另外，由于控制单元11为MCU控制器时，控制单元11处理的信号为数字信号，而温度检测单元12输出的电信号和电流调节单元14的输入端输入的信号均为模拟信号，因此，在本申请实施例中，加热控制电路还可以包括模拟数字转换器及数字模拟转换器。如图2所示，加热控制电路中，控制单元11具体可以包括MCU控制器111、数字模拟转换器112及模拟数字转换器113。

其中，所述MCU控制器111的第一输出端与所述电源13的控制端连接；

所述MCU控制器111的第二输出端与所述数字模拟转换器112的输入端连接；

所述数字模拟转换器112的输出端与所述电流调节单元14的输入端连接；

所述模拟数字转换器113的输入端与所述温度检测单元12的输出端连接，所述模拟数字转换器113的输出端与所述MCU控制器111的输入端连接。

具体的，模拟数字转换器113可以将温度检测单元12反馈的模拟信号，转换为数字信号，数字模拟转换器112可以将MCU的第二输出端输出的数字信号转换为模拟信号，从而使控制单元11根据温度检测单元12反馈的环境温度，调节控制单元11的第二输出端输出的电压大小，进而通过电流调节单元14，调节流过第二电阻R₂的电流大小，以调节加热功率，实现对温度检测单元12的预加热。

需要说明的是，模拟数字转换器113及数字模拟转换器112可以如图2所示，使用独立的器件，或者，也可以全部或部分使用MCU控制器111内部集成的数据转换功能，此处不作限制。另外，若模拟数字转换器113及数字模拟转换器112集成到MCU控制器111中，可以很大程度上减小硬件成本和体积。

进一步地，如图2所示，还可以根据需要，在加热控制电路中设置RC电路16，其中，RC电路16的输入端与控制单元11的第二输出端连接，RC电路16的输出端与电流调节单元14的输入端连接，从而将控制单元11的第二输出端输出的电压进行分压、偏置、滤波等处理，为电流调节单元14提供合适的输入电压。

具体的，所述RC电路16可以包括第三电阻R₃、第四电阻R₄和电容C；

所述第三电阻R₃的一端与所述控制单元11的第二输出端连接；

所述第三电阻R₃的另一端与所述第四电阻R₄的一端、所述电容C的一端及电流调节单元14的输入端连接；

所述第四电阻R₄的另一端与参考电平连接；

所述电容C的另一端与地连接。

其中，参考电平可以根据需要进行设置，例如在控制单元11的第二输出端输出的电压高于电流调节单元14所需的输入电压时，参考电平可以为低电平，通过第三电阻R₃与第四电阻R₄的分压，即可将控制单元11的第二输出端输出的电压调整为电流调节单元14所需的输入电压。

或者，当控制单元11的第二输出端输出的电压低于电流调节单元14所需的输入电压时，参考电平也可以为高电平，从而将控制单元11的第二输出端输出的电压抬高，将控制单元11的第二输出端输出的电压调整为电流调节单元14所需的输入电压。

另外，通过电容C滤波，即可减小加热控制电路工作过程中的电流波动和干扰，提高加热控制电路的工作性能。

进一步的，在本申请实施例中，如图2所示，所述第一电阻R₁的一端还可以与所述控制单元11的电流反馈端连接，以向控制单元11反馈流过第二电阻R₂的电流大小，从而使控制单元11可以根据反馈的电流，相应调整第二输出端输出的电压，并在流过第二电阻R₂的电流过大时，控制电源13停止输出电压，从而避免温度测量装置的温度过高，灼伤用户，提高温度测量装置的安全性和可靠性。

进一步的，在本实施例一种可能的实现形式中，如图3所示，该加热控制电路，还可以包括：看门狗单元17及逻辑门单元18。

具体的，所述看门狗单元17的输入端与所述控制单元11的第三输出端连接；

所述看门狗单元17的输出端与所述逻辑门单元18的第一输入端连接；

所述逻辑门单元18的第二输入端与所述控制单元11的第一输出端连接；

所述逻辑门单元18的输出端与所述电源13的控制端连接。

其中，所述逻辑门单元18可以为以下任一门：与门、或门、异或门、同或门，用于将控制单元11输入的信号和看门狗单元17输入的信号进行逻辑处理，从而控制电源13是否工作。

可以理解的是，当控制单元11正常工作时，可以向看门狗单元17发送脉冲信号，此时，看门狗单元17不干预控制单元11工作，电源13在控制单元11的控制下，输出电压，当控制单元11工作异常时，看门狗接收到的脉冲信号异常，此时，看门狗可以对控制单元11进行复位，使控制单元11重新工作，并通过逻辑门单元18，控制电源13失效，不再输出电压，从而避免加热控制电路持续工作，灼伤用户。

需要说明的是，在本申请实施例中，电源13可以是直流转换(DC/DC)模块或交流转换(AD/DC)模块；或者，也可以是电池。控制单元11可以通过控制电源13中的使能端，来控制电源13是否输出电压，或者，也可以通过控制电源13中的开关组件，来控制电源13是否输出电压。

举例来说，假设逻辑门单元18为与门芯片，电源13为使能端高电平有效的电源芯片，控制单元11正常工作时，可以向看门狗单元17发送脉冲信号，向与门芯片的第二输入端发送高电平信号，此时，看门狗单元17向与门芯片的第一输入端发送高电平信号，从而使与门芯片输出高电平信号，控制电源芯片工作，向加热单元15供电。若控制单元11出现故障，例如向看门狗电源发送的信号变为低电平信号，则看门狗单元17可以向与门芯片的第一输入端发送低电平信号，从而使与门芯片输出低电平信号，控制电源芯片停止工作，不再输出电压，从而避免加热控制电路持续工作，灼伤用户。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种温度测量装置。

图4是本申请一实施例的温度测量装置的结构示意图。

如图4所示，该温度测量装置包括：如上述实施例所述的加热控制电路41。

需要说明的是，上述对加热控制电路实施例的说明，也适用于本实施例提供的温度测量装置，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种加热控制电路，其特征在于，包括：控制单元、温度检测单元、电源、电流调节单元及加热单元；

所述电源的输出端与所述加热单元的供电端连接；

2.如权利要求1所述的加热控制电路，其特征在于，所述电流调节单元包括运算放大器、开关管及第一电阻，所述加热单元包括第二电阻；

所述第二电阻的另一端与所述电源的输出端连接；

所述第一电阻的另一端与地连接。

3.如权利要求2所述的加热控制电路，其特征在于，所述第一电阻的一端还与所述控制单元的电流反馈端连接。

4.如权利要求2所述的加热控制电路，其特征在于，所述开关管为MOSFET或者三极管。

5.如权利要求1-3任一所述的加热控制电路，其特征在于，所述控制单元包括MCU控制器、数字模拟转换器及模拟数字转换器；

6.如权利要求1-3任一所述的加热控制电路，其特征在于，还包括：RC电路；

7.如权利要求6所述的加热控制电路，其特征在于，所述RC电路包括第三电阻、第四电阻和电容；

所述第三电阻的一端与所述控制单元的第二输出端连接；

所述第四电阻的另一端与参考电平连接；

所述电容的另一端与地连接。

8.如权利要求1-3任一所述的加热控制电路，其特征在于，还包括：看门狗单元及逻辑门单元；

所述逻辑门单元的输出端与所述电源的控制端连接。

9.如权利要求8所述的加热控制电路，其特征在于，所述逻辑门单元为以下任一门：与门、或门、异或门、同或门。

10.一种温度测量装置，其特征在于，包括如上权利要求1-9任一所述的加热控制电路。