CN208350100U - 一种闭环反馈式温度补偿控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种闭环反馈式温度补偿控制器。它包括用于检测环境温度并将温度信号转换为第一电压信号的温度传感电路、用于将磁传感器输出的第二电压信号与反馈的温度补偿信号进行相加运算以最终形成磁传感器输出信号的加法比例电路及用于将获取的磁传感器输出信号与第一电压信号进行乘法运算以形成温度补偿信号的乘法比例电路。本实用新型利用温度传感电路采集温度信号与整个控制器最终输出的信号通过乘法比例电路进行乘法运算后送回至加法比例电路的输入端进行反馈式温度补偿，通过调节乘法比例电路的反馈比例系数和磁传感器的温度漂移系数即可补偿磁传感器的灵敏度漂移，保证磁传感器的测量精度，以使磁传感器能够适用于高精度测量场所。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种闭环反馈式温度补偿控制器。
背景技术
磁传感器是一种可以把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件，其被广泛用于现代工业和电子产品中，以通过感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数；然而，大多数的磁传感器的测量精度均具有随着温度的变化而产生漂移的特性，从而限制了此类传感器在高精度测量领域的应用。以霍尔传感器为例，其输出的霍尔电压(VH)与其电流灵敏度(SI)、偏置电流(Ibias)和磁场的大小(B)成正比,即：VH＝SI·Ibias·B；当偏置电流和磁场大小固定时，霍尔传感器的电流灵敏度则会随着温度发生变化，从而导致其所输出的霍尔电压也随着温度发生变化，进而影响了霍尔传感器的测量精度。
因此，有必要提出一种可以对磁传感器进行温度补偿的方案，以保证其灵敏度及测量精度。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种闭环反馈式温度补偿控制器。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种闭环反馈式温度补偿控制器，它包括用于检测环境温度并将温度信号转换为第一电压信号的温度传感电路、用于将磁传感器输出的第二电压信号与反馈的温度补偿信号进行相加运算以最终形成磁传感器输出信号的加法比例电路以及用于将获取的磁传感器输出信号与第一电压信号进行乘法运算以形成温度补偿信号的乘法比例电路；所述温度传感电路的输出端和加法比例电路的输出端分别与乘法比例电路的输入端相连，所述乘法比例电路的输出端与加法比例电路的反馈输入端相连。
优选地，所述温度传感电路包括温度传感器、第一单通道运算放大器和三端基准稳压源，所述三端基准稳压源的输出端通过第一电位器连接第一单通道运算放大器的反相输入端，所述温度传感器同时与第一单通道运算放大器的反相输入端相连，所述第一单通道运算放大器的同相输入端接地、输出端通过第二电位器连接反相输入端并同时通过RC阻容电路连接乘法比例电路的输入端。
优选地，所述温度传感器包括一AD592型温度传感器芯片，所述三端基准稳压源为ADR4525型基准电压源，所述第一单通道运算放大器为ADA4638型轨到轨输出零漂移放大器。
优选地，所述乘法比例电路包括四象模拟乘法器、第一双通道运算放大器、第二双通道运算放大器、第三双通道运算放大器、第四双通道运算放大器和第三电位器；所述第一双通道运算放大器的同相输入端连接于温度传感电路的输出端、反相输入端与第一双通道运算放大器的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器的差分X输入引脚，所述第二双通道运算放大器的同相输入端连接于加法比例电路的输出端、反相输入端与第二双通道运算放大器的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器的差分Y输入引脚，所述四象模拟乘法器的差分输出引脚连接于第三双通道运算放大器的反相输入端，所述第三双通道运算放大器的同相输入端接地、输出端通过第三电位器的固定端接地，所述第三电位器的调节端连接第四双通道运算放大器的同相输入端，所述第四双通道运算放大器的反相输入端连接第四双通道运算放大器的输出端、输出端同时连接加法比例电路的反馈输入端。
优选地，所述四象模拟乘法器为AD633型乘法器，所述第一双通道运算放大器、第二双通道运算放大器、第三双通道运算放大器和第四双通道运算放大器均为OP2177型放大器。
优选地，所述加法比例电路包括第五双通道运算放大器和第六双通道运算放大器，所述第五双通道运算放大器的同相输入端接地、反相输入端与磁传感器的输出端相连并同时通过第四电位器连接第五双通道运算放大器的输出端、输出端连接第六双通道运算放大器的反相输入端，所述第六双通道运算放大器的反相输入端作为加法比例电路的反馈输入端并同时与第六双通道运算放大器的输出端相连、同相输入端接地、输出端与乘法比例电路的输入端相连。
优选地，所述第五双通道运算放大器和第六双通道运算放大器均为OP2177型放大器。
由于采用了上述方案，本实用新型利用温度传感电路采集温度信号与整个控制器最终输出的信号通过乘法比例电路进行乘法运算后送回至加法比例电路的输入端进行反馈式温度补偿，通过调节乘法比例电路的反馈比例系数和磁传感器的温度漂移系数即可补偿磁传感器的灵敏度漂移，保证磁传感器的测量精度，以使磁传感器能够适用于高精度测量场所；其电路结构简单，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的控制原理框图；
图2是本实用新型实施例的电路结构参考图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种闭环反馈式温度补偿控制器，它包括：
温度传感电路a，其主要用于检测环境温度并将温度信号转换为对应的电压信号(即：第一电压信号VT)；
加法比例电路b，其主要用于将磁传感器A输出的电压信号(即：第二电压信号VH)与反馈的温度补偿信号VC进行相加运算以最终形成磁传感器输出信号VO(即：可以理解为是控制器的输出信号或者磁传感器最终的输出信号)；
乘法比例电路c，其主要用于将获取的磁传感器输出信号VO与第一电压信号VT进行乘法运算以形成温度补偿信号VC并最终将温度补偿信号VC反馈至加法比例电路b，从而构成整个控制器的闭环反馈结构；
其中，温度传感电路a的输出端和加法比例电路b的输出端分别与乘法比例电路c的输入端相连，而乘法比例电路c的输出端则与加法比例电路b的反馈输入端相连。
由此，利用温度传感电路c采集温度信号-第一电压信号VT与整个控制器最终输出的信号(即：加法比例电路b的输出信号-磁传感器输出信号VO)通过乘法比例电路c进行乘法运算后送回至加法比例电路b的输入端进行反馈式温度补偿，通过调节乘法比例电路c的反馈比例系数和磁传感器A的温度漂移系数即可完全补偿磁传感器A的灵敏度漂移，可避免传统温度补偿方式中因采用开环温度补偿结构(即：简单地将温度信号与磁传感器A的输出信号进行相加以实现温度补偿)而容易引入温度变化二次项误差的问题，从而保证磁传感器A的测量精度，以期使磁传感器A能够适用于高精度测量场所。
为保证温度传感电路a对环境温度的采集精度，本实施例的温度传感电路a包括温度传感器U1(其可根据具体情况主要采用一AD592型温度传感器芯片，以实现输出信号与温度信号呈正比的作用)、第一单通道运算放大器A1(其可根据具体情况采用诸如ADA4638型轨到轨输出零漂移放大器)和三端基准稳压源U2(其可根据具体情况采用诸如ADR4525型基准电压源，以配合第一单通道运算放大器A1将温度信号转换为电压信号)；其中，三端基准稳压源U2的输出端通过第一电位器Rt1连接第一单通道运算放大器A1的反相输入端，温度传感器U1同时与第一单通道运算放大器A1的反相输入端相连，第一单通道运算放大器A1的同相输入端接地、输出端通过第二电位器Rt2连接第一单通道运算放大器A1的反相输入端并同时通过RC阻容电路连接乘法比例电路c的输入端。从而通过调整第一电位器Rt1可实现对温度传感电路a的零电位输出点的调整设置，而利用第二电位器Rt2则可用于对温度传感电路a的温度变换灵敏度的调节。
为实现闭环温度信号反馈得到温度补偿量，本实施例的乘法比例电路c包括四象模拟乘法器U3(其可根据具体情况采用诸如AD633型乘法器)、第三电位器Rt3以及分别采用诸如OP2177型放大器所构成的第一双通道运算放大器B1、第二双通道运算放大器B2、第三双通道运算放大器B3和第四双通道运算放大器B4；其中，第一双通道运算放大器B1的同相输入端连接于温度传感电路a的输出端(具体为第一单通道运算放大器A1的输出端，以接收第一电压信号VT)、反相输入端与第一双通道运算放大器B1的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器U3的差分X输入引脚，第二双通道运算放大器B2的同相输入端连接于加法比例电路c的输出端、反相输入端与第二双通道运算放大器B2的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器U3的差分Y输入引脚，四象模拟乘法器U3的差分输出引脚连接于第三双通道运算放大器B3的反相输入端，第三双通道运算放大器B3的同相输入端接地、输出端通过第三电位器Rt3的固定端接地，第三电位器Rt3的调节端连接第四双通道运算放大器B4的同相输入端，第四双通道运算放大器B4的反相输入端连接第四双通道运算放大器B4的输出端、输出端(其输出温度补偿信号VC)同时连接加法比例电路c的反馈输入端。以磁传感器为霍尔传感器为例，由于霍尔传感器灵敏度的温度漂移是呈百分比变化的，而不是以恒定的幅值变化，所以第一电压信号VT必须进入四象模拟乘法器U3进行运算后才可以得出闭环温度补偿量，利用第三双通道运算放大器B3、第四双通道运算放大器B4和第三电位器Rt3构成串联衰减电路结构，当反馈量大、电路运行不稳定并出现震荡时，可利用第三电位器Rt3的分压作用实现对温度反馈量的调节。
作为一优选方案，本实施例的加法比例电路a包括分别采用诸如OP2177型放大器所构成的第五双通道运算放大器B5和第六双通道运算放大器B6；其中，第五双通道运算放大器B5的同相输入端接地、反相输入端与磁传感器A的输出端相连并同时通过第四电位器Rt4连接第五双通道运算放大器B5的输出端、输出端连接第六双通道运算放大器B6的反相输入端，第六双通道运算放大器B6的反相输入端作为加法比例电路a的反馈输入端并同时与第六双通道运算放大器B6的输出端相连、同相输入端接地、输出端与乘法比例电路c的输入端(具体为第二双通道运算放大器B2)相连。由此，利用第五双通道运算放大器B5所构成的反向比例放大电路可以设置磁传感器输出电压的放大倍数，利用第六双通道运算放大器B6则可作为加法器来使用以将第二电压信号VH与反馈的温度补偿信号VC进行相加运算后进行输出，从而得到磁传感器输出信号VO。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：它包括用于检测环境温度并将温度信号转换为第一电压信号的温度传感电路、用于将磁传感器输出的第二电压信号与反馈的温度补偿信号进行相加运算以最终形成磁传感器输出信号的加法比例电路以及用于将获取的磁传感器输出信号与第一电压信号进行乘法运算以形成温度补偿信号的乘法比例电路；所述温度传感电路的输出端和加法比例电路的输出端分别与乘法比例电路的输入端相连，所述乘法比例电路的输出端与加法比例电路的反馈输入端相连。
2.如权利要求1所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述温度传感电路包括温度传感器、第一单通道运算放大器和三端基准稳压源，所述三端基准稳压源的输出端通过第一电位器连接第一单通道运算放大器的反相输入端，所述温度传感器同时与第一单通道运算放大器的反相输入端相连，所述第一单通道运算放大器的同相输入端接地、输出端通过第二电位器连接反相输入端并同时通过RC阻容电路连接乘法比例电路的输入端。
3.如权利要求2所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述温度传感器包括一AD592型温度传感器芯片，所述三端基准稳压源为ADR4525型基准电压源，所述第一单通道运算放大器为ADA4638型轨到轨输出零漂移放大器。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述乘法比例电路包括四象模拟乘法器、第一双通道运算放大器、第二双通道运算放大器、第三双通道运算放大器、第四双通道运算放大器和第三电位器；所述第一双通道运算放大器的同相输入端连接于温度传感电路的输出端、反相输入端与第一双通道运算放大器的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器的差分X输入引脚，所述第二双通道运算放大器的同相输入端连接于加法比例电路的输出端、反相输入端与第二双通道运算放大器的输出端相连、输出端同时连接四象模拟乘法器的差分Y输入引脚，所述四象模拟乘法器的差分输出引脚连接于第三双通道运算放大器的反相输入端，所述第三双通道运算放大器的同相输入端接地、输出端通过第三电位器的固定端接地，所述第三电位器的调节端连接第四双通道运算放大器的同相输入端，所述第四双通道运算放大器的反相输入端连接第四双通道运算放大器的输出端、输出端同时连接加法比例电路的反馈输入端。
5.如权利要求4所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述四象模拟乘法器为AD633型乘法器，所述第一双通道运算放大器、第二双通道运算放大器、第三双通道运算放大器和第四双通道运算放大器均为OP2177型放大器。
6.如权利要求1所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述加法比例电路包括第五双通道运算放大器和第六双通道运算放大器，所述第五双通道运算放大器的同相输入端接地、反相输入端与磁传感器的输出端相连并同时通过第四电位器连接第五双通道运算放大器的输出端、输出端连接第六双通道运算放大器的反相输入端，所述第六双通道运算放大器的反相输入端作为加法比例电路的反馈输入端并同时与第六双通道运算放大器的输出端相连、同相输入端接地、输出端与乘法比例电路的输入端相连。
7.如权利要求6所述的一种闭环反馈式温度补偿控制器，其特征在于：所述第五双通道运算放大器和第六双通道运算放大器均为OP2177型放大器。
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| CN201821183741.8U CN208350100U (zh) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | 一种闭环反馈式温度补偿控制器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110174125A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-27 | 武汉湖滨电器有限公司 | 一种传感器温度补偿电路 |
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2018
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