CN213274628U - 一种提高ntc温度采样精度的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种提高NTC温度采样精度的电路，属于温度测量技术领域，包括：基准电压VCC端；MCU控制开关电器件，MCU控制开关电器件包括三个并联的第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，基准电压VCC端分别与第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输入端连接；电阻机构，电阻机构包括三个并联的第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输出端分别第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3的输入端连接。本实用新型实际通过优化可实现全温度范围内热敏电阻NTC采样温度精度达±1℃，传统方法仅能达到±3℃，对温度有更高的采集精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度测量技术领域，更具体地说，涉及一种提高NTC温度采样精度的电路。
背景技术
在电子行业中，经常需要进行对环境或者特定部件的温度测量，以实现温度监控或温度保护。通常采用NTC器件来实现低成本的温度采集。请参阅图3，如图3所示，热敏电阻一端接地另一端与一颗固定阻值的上拉电阻连接，形成分压，MCU通过采集该电压变化，来反推出热敏电阻的阻值，通过查找不同的阻值对应的温度，来计算出当前热敏电阻感应不同的温度。
推演公式：MCU采样的分压电压V(mcu_ad)＝VCC*R1/(Rntc1+R1)。通过该电压和公式反向计算出Rntc1＝R1(VCC/V(mcu_ad)-1)，通过查找不同温度下的NTC对应的阻值表，请参阅图4，如图4所示，即可得出当前的温度。
由图4可知，由于NTC的阻值与温度呈非线性电阻变化，固定的上拉阻值会造成分压电压即V(mcu_ad)在高温区和低温区的变化比例变小(斜率较低)，如图4中的(采集电压V(mcu_ad)/VCC)％曲线所示，由于MCU采样存在分辨率问题，存在采样精度问题，由于高温度和低温场景每℃改变电压变化较小，以致根据上述公式计算转换后的Rntc1温度误差偏大，难以满足高精度的温度测量及温度保护需求。
实用新型内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种提高NTC 温度采样精度的电路，本实用新型实际通过优化可实现全温度范围内热敏电阻NTC采样温度精度达±1℃，传统方法仅能达到±3℃，对温度有更高的采集精度，对电子系统的温度保护更精确，可有效防止安全事故的发生。
2.技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：
一种提高NTC温度采样精度的电路，包括：
基准电压VCC端；
MCU控制开关电器件，所述MCU控制开关电器件包括三个并联的第一开关 S1、第二开关S2和第三开关S3，所述基准电压VCC端分别与第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输入端连接；
电阻机构，所述电阻机构包括三个并联的第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3，所述第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输出端分别第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3的输入端连接；
MCU采样电压端，第一常规电阻R1、第二常规电阻R2、第三常规电阻R3 的输出端均与MCU采样电压端的输入端连接；
热敏电阻RNTC，所述MCU采样电压端的输出端与热敏电阻RNTC的输入端连接；以及
GND接地端，所述热敏电阻RNTC的输出端与GND接地端连接。本实用新型实际通过优化可实现全温度范围内热敏电阻NTC采样温度精度达±1℃，传统方法仅能达到±3℃，对温度有更高的采集精度，对电子系统的温度保护更精确，可有效防止安全事故的发生。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3采用MOS晶体管或三极管。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一常规电阻R1的阻值取热敏电阻NTC在25℃下的阻值。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第二常规电阻R2的阻值取R2＝ 20％R1。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第三常规电阻R3的阻值取R3＝400％R1。
3.有益效果
相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
本实用新型实际通过优化可实现全温度范围内热敏电阻NTC采样温度精度达±1℃，传统方法仅能达到±3℃，对温度有更高的采集精度，对电子系统的温度保护更精确，可有效防止安全事故的发生。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图；
图2为本实用新型的采样曲线图；
图3为本实用新型中现有技术处的电路原理图；
图4为本实用新型中现有技术处的采样曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
请参阅图1-2，一种提高NTC温度采样精度的电路，包括：
基准电压VCC端；
MCU控制开关电器件，MCU控制开关电器件包括三个并联的第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，基准电压VCC端分别与第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输入端连接；
电阻机构，电阻机构包括三个并联的第一常规电阻R1、第二常规电阻R2 和第三常规电阻R3，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输出端分别第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3的输入端连接；
MCU采样电压端，第一常规电阻R1、第二常规电阻R2、第三常规电阻R3 的输出端均与MCU采样电压端的输入端连接；
热敏电阻RNTC，MCU采样电压端的输出端与热敏电阻RNTC的输入端连接；以及
GND接地端，热敏电阻RNTC的输出端与GND接地端连接。
需要进行说明的是：第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3采用MOS 晶体管或三极管，第一常规电阻R1取热敏电阻NTC 25℃下的阻值，第二常规电阻R2用来调节优化高温的温度采集精度，使得高温区域的温度采样同样拥有较高的辨识度，由图2曲线可知高温时NTC阻值降低，因此第二常规电阻 R2，可取更低的电阻阻值，第三常规电阻R3用来调节优化低温的温度采样精度，使得低温区域的电压采样同样拥有更高的辨识度，由图2曲线可知低温时热敏电阻NTC的阻值升高，因此第三常规电阻R3可以取比第一常规电阻R1 更高的阻值；
具体的，本实用新型的工作原理：包括如下步骤：
S1、确保基准电压VCC端与MCU采样电压端采用同一电压源，第一开关 S1、第二开关S2和第三开关S3采用低成本的开关器件，例如第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3采用MOS晶体管或三极管；
S2、第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3接到基准电压VCC端，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输出端分别连接第一常规电阻R1、第二常规电阻R2、第三常规电阻R3的输入端，第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3的输出端连接MCU采样电压端，然后将其连接到热敏电阻RNTC的输入端，热敏电阻RNTC的另一端连接至GND接地端，一次只闭合第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3中的其中一个，并对不同的 V(mcu_ad)进行采样，同时根据公式2反向计算出Rntc1阻值，并查找得到当前的温度，按如下公式计算：
MCU采样的分压电压：
V(mcu_ad)＝VCC*R1/(Rntc1+R1) (公式1)
通过该电压和公式2反向计算：
Rntc1＝R1(VCC/V(mcu_ad)-1) (公式2)
从而计算得到实际的该处电压值；
第一常规电阻R1取热敏电阻NTC 25℃下的阻值，第二常规电阻R2用来调节优化高温的温度采集精度，使得高温区域的温度采样同样拥有较高的辨识度，由图2曲线可知高温时NTC阻值降低，因此第二常规电阻R2，可取更低的电阻阻值，本实施例以R2＝20％R1为例，第三常规电阻R3用来调节优化低温的温度采样精度，使得低温区域的电压采样同样拥有更高的辨识度，由图2曲线可知低温时热敏电阻NTC的阻值升高，因此第三常规电阻R3可以取比第一常规电阻R1更高的阻值，本实施例以R3＝400％R1为例，MCU采样电压端每次进行电压采集时，会依次切换第一开关S1、第二开关S2和第三开关 S3，并对不同的V(mcu_ad)进行采样，同时根据公式2反向计算出Rntc1阻值，并查找得到当前的温度，因为有3个不同的第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3，可得到三种不同的温度转换值，可根据温度平均值判断出当前的温度处于常温/低温/高温，来选择转换出来的三种温度值，如常温范围如0﹣45℃选用第一开关S1即第一常规电阻R1，计算出的温度；低温-1﹣-25℃可使用第三开关S3即第三常规电阻R3，计算出来的温度；高温46﹣85℃可使用第二开关S2即第二常规电阻R2，计算出来的温度；利用该方法可得到每个阶段都较高的温度变化带来的采集电压斜率变化，由图2 可知，若采用新的修订后曲线，可在全温度范围内都拥有良好的电压斜率，即每℃的变化，带来较大的采集电压值的改变，因此也带来了更高的温度采集精度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，包括：
基准电压VCC端；
MCU控制开关电器件，所述MCU控制开关电器件包括三个并联的第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，所述基准电压VCC端分别与第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输入端连接；
电阻机构，所述电阻机构包括三个并联的第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3，所述第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的输出端分别第一常规电阻R1、第二常规电阻R2和第三常规电阻R3的输入端连接；
MCU采样电压端，第一常规电阻R1、第二常规电阻R2、第三常规电阻R3的输出端均与MCU采样电压端的输入端连接；
热敏电阻RNTC，所述MCU采样电压端的输出端与热敏电阻RNTC的输入端连接；以及
GND接地端，所述热敏电阻RNTC的输出端与GND接地端连接。
2.根据权利要求1所述的一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，所述第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3采用低成本的开关器件。
3.根据权利要求2所述的一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，所述第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3采用MOS晶体管或三极管。
4.根据权利要求2或3所述的一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，所述第一常规电阻R1的阻值取热敏电阻NTC在25℃下的阻值。
5.根据权利要求4所述的一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，所述第二常规电阻R2的阻值取R2＝20％R1。
6.根据权利要求5所述的一种提高NTC温度采样精度的电路，其特征在于，所述第三常规电阻R3的阻值取R3＝400％R1。
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| CN202022280662.2U CN213274628U (zh) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | 一种提高ntc温度采样精度的电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114199403A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种温度采样装置及其控制方法、电机控制系统 |
| CN114370948A (zh) * | 2020-10-14 | 2022-04-19 | 福州市瓦涵新能源科技有限公司 | 一种提高ntc温度采样精度的电路及其方法 |
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2020
- 2020-10-14 CN CN202022280662.2U patent/CN213274628U/zh active Active
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