CN216433666U - 一种温度采样装置及一种空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及温度采样装置及一种空调，包括：温度传感器、分压电路、低通滤波单元和微处理器，温度传感器具有电源接入端和第一电压输出端，输出第一电压值；分压电路电连接温度传感器，分压电路包括：多个固定分压电阻器，分压电路接收第一电压值，输出第二电压值；低通滤波单元：电连接分压电路，低通滤波单元接收第二电压值，输出低通滤波电压；微处理器电连接分压电路、低通滤波单元及接地，微处理器包括：触发信号发生器，微处理器接收低通滤波电压，输出电压转换AD值。本实用新型实现了温度检测精度的提升及省电效果。

Description

一种温度采样装置及一种空调

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种温度采样装置及空调。

背景技术

温度传感器主要由NTC电阻器作为温度敏感器件，NTC电阻器随温度的变化，其阻值出现非线性变化，如图1所示；其电路简单采用固定电阻器R2作为分压电阻器，分压经过R1，C1组成的一阶低频滤波输入至MCU的PAD0端口，通过MCU内部的AD转换装置，转换为数字信号AD值，如图2所示。

现有技术中存在的缺陷：

1、由于NTC电阻器的非线性变化，采用固定电阻器分压存在精度不能估计全程的温度范围，例如当我们主要考虑高温时，会选择一个固定电阻器R2 较小值，这样在高温区间是比较准确的；但是低温区却是精度非常差，无法两头的温度均兼顾；

2、该电路的不管MCU是否采样，均一直在通电消耗，实际上AD采样仅需要非常短的时间(100us以下)，而且面对慢速变化的温度信号，采样的间隔周期均是比较长的，一般在100毫秒以上。

因此，为解决上述缺陷，如何提供一种既能解决温度检测精度的装置，将固定分压电阻器分为两个，在高温区选用一个，低温区选用一个，将高低温区的温度检测精度都提升；同时，该装置还可以实现可控温度传感器电路工作时间，达到省电的技术效果。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，提出一种温度采样装置，本实用新型的目的是解决温度检测精度的提升及省电的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型实施例提供一种温度采样装置，包括：

温度传感器：具有电源接入端和第一电压输出端，输出第一电压值；

分压电路：电连接温度传感器，分压电路包括：多个固定分压电阻器，分压电路接收所述第一电压值，输出第二电压值；

低通滤波单元：电连接分压电路，低通滤波单元接收第二电压值，输出低通滤波电压；

微处理器：电连接分压电路、低通滤波单元及接地，微处理器包括：触发信号发生器，微处理器接收低通滤波电压，输出电压转换AD值。

优选的，上述温度传感器包括：

第一固定电阻：电连接分压电路及低通滤波单元。

优选的，上述固定分压电阻器包含：

第二分压电阻：电连接第一固定电阻、低通滤波单元及微处理器；

第三分压电阻：电连接第一固定电阻、低通滤波单元输入端、微处理器及第二分压电阻。

优选的，上述低通滤波单元包括：

低通滤波电阻：电连接第一固定电阻、第二分压电阻、第三分压电阻及微处理器；

电容器：电连接第一固定电阻、微处理器及接地。

优选的，上述微处理器包括：

第一输入端口：电连接第二分压电阻；

第二输入端口：电连接第三分压电阻；

AD输出端口：电连接低通滤波电阻。

优选的，上述第二分压电阻与第三分压电阻根据采样温度分别选择不同电阻值，第二分压电阻与第三分压电阻具有电阻差值。

优选的，上述第一输入端口为低电平，第二输入端口为高电平，第二分压电阻与第一固定电阻分压。

优选的，上述第一输入端口为高电平，第二输入端口为低电平，第三分压电阻与第一固定电阻分压。

优选的，上述预定间隔时间内，第一输入端口与第二输入端口设置为低阻态，触发信号发生器发出采样触发信号，且微处理器输出电压转换AD值。

本实用新型还提供一种空调，采用如上所述温度采样装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

(1)本实用新型提供了一种新的温度采样装置，解决了由于NTC电阻器的非线性变化，造成的只采用固定电阻器分压，而存在精度不能估计全程的温度范围，本实用新型提出了多个分压电阻器；

(2)本实用新型提供了一种新的省电装置，解决了现有技术中不管MCU 是否在采样，均一直在通电消耗的技术问题，提出了信号发生器触发周期采样工作。

附图说明

图1为现有技术温度电阻器随温度变化示意图；

图2为现有技术温度采样装置示意图；

图3为本实用新型温度采样装置架构示意图；

图4为本实用新型温度采样装置结构示意图；

图5为本实用新型具体实施例结构示意图；

图6为本实用新型具体实施例采样间隔时间示意图。

以上各图中：

温度传感器10，分压电路20，微处理器30

固定分压电阻器21，低通滤波单元22，第二分压电阻23，第三分压电阻24

第一输入端口31，第二输入端口32，AD输出端口33，触发信号发生器 34，

第一固定电阻221，电容器222

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本实用新型的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型设计了一种以前空调工作温度为-15℃至45℃，随着空调技术的进步，现在空调可以在低温-30℃以下工作，导致以前的检测方案无法满足 -30℃的温度检测，鉴于此，提出本实用新型专利。

本实用新型提出了：将固定分压电阻器分为两个，在高温区选用一个，低温区选用一个，将高低温区的温度检测精度都提升；可控温度传感器电路工作时间，以达到省电。

图3为本实用新型温度采样装置架构示意图；图4为本实用新型温度采样装置结构示意图；如图3及图4所示，本实用新型实施例提供一种温度采样装置100，包括：

温度传感器10：具有电压接入端和第一电压输出端，输出第一电压值；

分压电路20：电连接温度传感器，分压电路20包括：多个固定分压电阻器21，分压电路20接收第一电压值，输出第二电压值；

低通滤波单元22：电连接分压电路20，低通滤波单元22接收第二电压值，输出低通滤波电压；

微处理器30：电连接分压电路的输出端及接地，微处理器30包括：触发信号发生器34，微处理器30接收第二电压值，输出电压转换AD值。

上述温度传感器10包括：

第一固定电阻11：电连接分压电路20及低通滤波单元22。

上述固定分压电阻器21包含：

第二分压电阻23：电连接第一固定电阻11、低通滤波单元22输入端及微处理器30；

第三分压电阻24：电连接第一固定电阻11、低通滤波单元22输入端、微处理器30及第二分压23电阻。

上述微处理器30包括：

第一输入端口31：电连接第二分压电阻23；

第二输入端口32：电连接所述第三分压电阻24；

AD输出端口33：电连接所述低通滤波单元22。

上述低通滤波单元22包括：

低通滤波电阻221：电连接第一固定电阻11、第二分压电阻23、第三分压电阻24及AD输出端口；

电容器222：电连接第一固定电阻21、AD输出端口及接地。

上述第二分压电阻23与第三分压电阻24根据采样温度分别选择不同电阻值，第二分压电阻23与第三分压电阻24具有电阻差值。

上述第一输入端口31为低电平，第二输入端口32为高电平，第二分压电阻23与第一固定电阻21分压。

上述第一输入端口31为高电平，第二输入端口32为低电平，第三分压电阻24与第一固定电阻21分压。

上述预定间隔时间内，第一输入端口31与第二输入端口32设置为低阻态，触发信号发生器34发出采样触发信号，且微处理器30输出电压转换AD值。

本实用新型还提供一种空调，采用如权上所述温度采样装置。

以下结合附图及表格对本实用新型具体实施例进行详细说明：

现有技术中常规的温度检测电路，图5为本实用新型具体实施例结构示意图，如图5所示，当R2选用5.1KΩ时，当温度为-40℃时，其NTC的电阻值为 112.54KΩ，此时MCU通过PAD0端口读取的AD值为44(AD为12位的AD转换器，满量程为1024)；当温度为-30℃时，其NTC的电阻值为65.017KΩ，此时 MCU通过PAD0端口读取的AD值为74，那么-30℃到-40℃有10℃的差异，而AD 值才有30差别，MCU无法准确读取AD换算成准确温度值；其他的温度值及对应表格如表1；通过表1可以清楚了解到当温度大于0℃时，AD值的转换是相当比较准确的，而低于0℃以下则不再准确。

T(℃)	RT0(KΩ)	R2(KΩ)	Vad	ΔAD
					-40	112.54	5.1	44.39306
-30	65.017	5.1	74.48122	30.08816
					-20	38.481	5.1	119.832	45.35081
-10	23.649	5.1	181.655	61.82298
					0	15	5.1	259.8209	78.16588
10	9.755	5.1	351.5584	91.7375
					20	6.489	5.1	450.6342	99.07582
30	4.419	5.1	548.6291	97.99484
					40	3.08	5.1	638.4352	89.80615
50	2.196	5.1	715.7895	77.35427

表1

本实用新型见图5所示，NTC的固定分压电阻器分成了两个部分，分别接入MCU端口，由MCU进行控制。

1、R2、R3的电阻器阻值选择：把NTC检测的温度范围分为两段，其中一段为低温端，例如-40℃至0℃，另一段为高温端，例如0℃至50℃；

1.1 R2电阻值选择温度在高温检测区的中间附近的NTC阻值，如表2所示，R2选择在25℃附近的电阻值，具体选择的阻值为5.1KΩ；

1.2 R3电阻值选择温度在低温检测区的中间附近的NTC阻值，如表2所示，R2选择在-25℃附近的电阻值，具体选择的阻值为51KΩ；

1.3例如某款NTC其参数及获得的AD值(D为12位的AD转换器，满量程为1024)，如表2所示：

表2

2、工作逻辑控制：

2.1当温度值为>0℃时，PC0设置为输出端口，输出为低电平；而PC1设置为高阻态输入端口；此时RT0与R2分压获得温度电压值，经过R1\C1低通滤波后，送至MCU的AD端口PAD0读取电压转换成AD值；

2.2当温度值为≤0℃时，PC1设置为输出端口，输出为低电平；而PC0设置为高阻态输入端口；此时RT0与R3分压获得温度电压值，经过R1\C1低通滤波后，送至MCU的AD端口PAD0读取电压转换成AD值；

3、节电控制：当需要采样时，才将PC0\PC1设置为输出口，当采样结束后，将PC0\PC1设置为高阻态的输入口，此时RT0无电流，无需消耗功率，从而达到节电；图6为本实用新型具体实施例采样间隔时间示意图，具体的波形见图6所示；

3.1MCU在准备AD采样触发信号P前时间t1，先让将PC0\PC1设置为输出口，RT0与电阻器R2或者R3进行分压，同时通过R1给C1电容充电，形成低通滤波，t1的时间需要大于20倍的(RT0+R1)*C的值，确保C1电容电压稳定；例如RT0为120kΩ，R1为10kΩ，C1为10nF；t1时间应该大于26ms，MCU 设置为50ms；

3.2MCU在发送AD采样触发信号P后，MCU内部进行采样保持并且进行AD 转换，这个需要一定时间，一般小于1ms，t1加上采样保持转换的时间则是t2 的时间；因此t2可以设置为51ms

3.3MCU在此次采样后，相关t3的时间再次重复上述动作，一般t3时间设置为100ms-1s；因此省电近50％以上；

与现有技术相比，本实用新型提供了一种新的温度采样装置，解决了由于 NTC电阻器的非线性变化，造成的只采用固定电阻器分压，而存在精度不能估计全程的温度范围，本实用新型提出了多个分压电阻器；本实用新型提供了一种新的省电装置，解决了现有技术中不管MCU是否在采样，均一直在通电消耗的技术问题，提出了信号发生器触发周期采样工作。

以上所述为本实用新型的具体实施方式，其目的在于让技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，任何根据本实用新型的技术方案及其实用新型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。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘出或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各部件和工艺方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

Claims (10)

1.一种温度采样装置，其特征在于，包括：

温度传感器：具有电源接入端和第一电压输出端，输出第一电压值；

分压电路：电连接所述温度传感器，所述分压电路包括：多个固定分压电阻器，所述分压电路接收所述第一电压值，输出第二电压值；

低通滤波单元：电连接所述分压电路，所述低通滤波单元接收所述第二电压值，输出低通滤波电压；

微处理器：电连接所述分压电路、所述低通滤波单元及接地，所述微处理器包括：触发信号发生器，所述微处理器接收所述低通滤波电压，输出电压转换AD值。

2.根据权利要求1所述温度采样装置，其特征在于，所述温度传感器包括：

第一固定电阻：电连接所述分压电路及所述低通滤波单元。

3.根据权利要求2所述温度采样装置，其特征在于，所述固定分压电阻器包含：

第二分压电阻：电连接所述第一固定电阻、所述低通滤波单元及所述微处理器；

第三分压电阻：电连接所述第一固定电阻、所述低通滤波单元输入端、所述微处理器及所述第二分压电阻。

4.根据权利要求3所述温度采样装置，其特征在于，所述低通滤波单元包括：

低通滤波电阻：电连接所述第一固定电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻及所述微处理器；

电容器：电连接所述第一固定电阻、所述微处理器及接地。

5.根据权利要求3所述温度采样装置，其特征在于，所述微处理器包括：

第一输入端口：电连接所述第二分压电阻；

第二输入端口：电连接所述第三分压电阻；

AD输出端口：电连接所述低通滤波电阻。

6.根据权利要求4所述温度采样装置，其特征在于，所述第二分压电阻与所述第三分压电阻根据采样温度分别选择不同电阻值，所述第二分压电阻与所述第三分压电阻具有电阻差值。

7.根据权利要求5所述温度采样装置，其特征在于，所述第一输入端口为低电平，所述第二输入端口为高电平，所述第二分压电阻与所述第一固定电阻分压。

8.根据权利要求5所述温度采样装置，其特征在于，所述第一输入端口为高电平，所述第二输入端口为低电平，所述第三分压电阻与所述第一固定电阻分压。

9.根据权利要求5所述温度采样装置，其特征在于，预定间隔时间内，所述第一输入端口与所述第二输入端口设置为低阻态，所述触发信号发生器发出采样触发信号，且所述微处理器输出电压转换AD值。

10.一种空调，其特征在于，采用如权利要求1-9中所述温度采样装置。

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