CN220625545U - 温度采样电路、温度采样装置及加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及温度采样电路、温度采样装置及加工设备，其中温度采样电路包括：恒流源；热敏电阻，热敏电阻的第一端包括第一引线和第二引线，热敏电阻的第二端包括第三引线，第一引线与恒流源的电流输出端连接，第三引线与恒流源的电流回流端连接；调理模块，与热敏电阻的第一引线和第二引线连接，用于接收经由热敏电阻输出的信号并输出温度采样信号。本申请的实施例提供的温度采样电路能提高测量温度的采样结果的稳定性，能提高测量精度。

Description

温度采样电路、温度采样装置及加工设备

技术领域

本申请涉及温度采样领域，特别是涉及一种温度采样电路、温度采样装置及加工设备。

背景技术

随着温度采样技术的不断发展及温度采样应用场合不断扩展，对温度采样精度的要求越来越高。热敏电阻(比如铂电阻)是一种电阻值随温度变化而改变的电阻，具有良好的稳定性，是工业生产过程中最常用的电阻。

基于热敏电阻的温度采样法主要是电桥式测量法，电桥式测量法是通过给三线热敏电阻提供恒定电压的方法，使用时需保证供电电压稳定，通常由于电压的波动或电压波纹较大而导致测量温度采样结果不稳定。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种温度采样电路、温度采样装置及加工设备。

一种温度采样电路，包括：

恒流源；

热敏电阻，所述热敏电阻的第一端包括第一引线和第二引线，所述热敏电阻的第二端包括第三引线，所述第一引线与所述恒流源的电流输出端连接，所述第三引线与所述恒流源的电流回流端连接；

调理模块，与所述热敏电阻的第一引线和第二引线连接，用于接收经由所述热敏电阻输出的信号并输出温度采样信号。

在其中一个实施例中，所述恒流源包括：

稳压单元，与供电电源的输出端连接，用于接收所述供电电源输出的供电电压，并根据所述供电电压输出基准电压；

电流调节单元，与所述稳压单元连接，用于接收所述基准电压，并基于所述基准电压输出目标的恒定电流。

在其中一个实施例中，所述稳压单元包括稳压晶体管、第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述供电电源的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述稳压晶体管的第一端连接，所述稳压晶体管的第二端与所述电流调节单元连接，所述稳压晶体管的第三端接地。

在其中一个实施例中，所述电流调节单元包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述稳压单元连接，所述第二电阻的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述调理模块包括：

放大单元，与所述热敏电阻的第一引线和第二引线连接，用于接收经由所述热敏电阻输出的信号，并输出目标放大信号；

滤波单元，与所述放大单元连接，用于接收所述目标放大信号，并输出滤波后的温度采样信号。

在其中一个实施例中，所述放大单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一引线连接，所述第四电阻的第一端与所述第二引线连接。

在其中一个实施例中，所述放大单元还包括放大器、第五电阻及第一电容，所述放大器的第一端与所述第三电阻的第二端及所述第五电阻的第一端连接，所述放大器的第二端与所述第四电阻的第二端连接，所述放大器的第三端与接地，所述放大器的第四端与所述第五电阻的第二端连接，所述放大器的第五端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述滤波单元包括第六电阻和第二电容，所述第六电阻的第一端与所述放大单元连接，所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

一种温度采集装置，包括：

如上述的温度采样电路。

一种加工设备，包括：

如上述的温度采样电路。

本申请的实施例存在的有益效果是：

该温度采样电路中，热敏电阻的第一引线与恒流源的电流输出端连接，热敏电阻的第三引线与恒流源的电流回流端连接，实现由恒流源给具有三条引线的热敏电阻提供恒定的电流，该恒定的电流不受温度的影响或受温度的影响可以忽略，使得热敏电阻的第一引线和第二引线输出至调理模块的信号稳定，调理模块输出的温度采样信号也就能稳定，能提高测量温度的采样结果的稳定性，从而能提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中温度采样电路的结构示意框图；

图2为一个实施例中恒流源100的具体结构示意框图；

图3为一个实施例中恒流源100的具体结构示意图；

图4为一个实施例中调理模块300的具体结构示意框图；

图5为一个实施例中温度采样电路的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1，为一个实施例中温度采样电路的结构示意框图。

在本实施例中，如图1所示，该温度采样电路包括恒流源100、热敏电阻200及调理模块300。

恒流源100可以是与供电电源的输出端、热敏电阻200及调理模块300连接，用于接收供电电源输出的供电电压，并根据供电电压输出基准电压，且根据基准电压输出恒定电流的组成模块。

可选地，恒流源100包括电压接收端、电流输出端及电流回流端，电压接收端与供电电源的输出端连接，电流输出端与热敏电阻200的第一端及调理模块300输入端连接，电流回流端与热敏电阻200的第二端连接；电压接收端用于接收供电电源输出的供电电压，电流输出端用于输出恒定电流至热敏电阻200及调理模块300，电流回流端用于接收热敏电阻200输出的恒定电流。

热敏电阻200的第一端与恒流源100的电流输出端连接，热敏电阻200的第二端与恒流源100的电流回流端连接，热敏电阻200的第一端用于接收恒流源100输出的恒定电流，热敏电阻200的第二端用于将经由热敏电阻200传输的恒定电流回流至恒流源100。

热敏电阻200可以是用于温度采样的三线制热敏电阻；可选地，热敏电阻200可以是PT100电阻(比如铂电阻)。热敏电阻200的第一端包括第一引线和第二引线，热敏电阻200的第二端包括第三引线，第一引线与恒流源100的电流输出端及调理模块300连接，第二引线与调理模块300连接，第三引线与恒流源100的电流回流端连接。

第一引线和第二引线可以是热敏电阻200的第一端引出的导线；第三引线可以是热敏电阻200的第二端引出的导线。第一引线用于接收恒流源100输出的恒定电流，还用于输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300；第二引线仅用于输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300；第三引线用于将恒定电流回流至恒流源100。

需要说明的是，热敏电阻200的第一引线、第二引线及第三引线的长度、横截面面积及材料相同，以保证三者产生的引线电阻相同。

调理模块300，与热敏电阻200的第一引线和第二引线连接，用于接收经由热敏电阻200输出的采样电压，并输出温度采样信号。

调理模块300可以与恒流源100及热敏电阻200的连接，用于接收恒流源100输出的恒定电流及热敏电阻200输出的采样电压，并输出温度采样信号的组成模块。

可选地，调理模块300包括电流接收端、电压接收端及采样输出端，电流接收端与恒流源100的电流输出端连接，电压接收端与热敏电阻200的第一端连接；电流接收端用于接收恒流源100输出的恒流电流，电压接收端用于接收端热敏电阻200输出的采样电压，采样输出端用于输出温度采样信号。

采样电压可以是恒定电流流经热敏电阻200时电阻对应的电压；不同温度环境下，热敏电阻200的电阻值不同，恒定电流流经热敏电阻200时采样电压随着电阻值不同而不同。温度采样信号可以是热敏电阻200对实际温度的采样信号。

具体地，在对温度采样时，恒流源100的电压接收端接收供电电源输出的供电电压，电流输出端输出恒定电流至热敏电阻200及调理模块300，电流回流端接收热敏电阻200输出的恒定电流；热敏电阻200的第一引线接收恒流源100输出的恒定电流，还输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300；第二引线仅输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300；调理模块300的电流接收端接收恒流源100输出的恒流电流，电压接收端接收热敏电阻200输出的采样电压，采样输出端输出温度采样信号。

本实施例中提供的温度采样电路，热敏电阻200的第一引线与恒流源的电流输出端连接，热敏电阻200的第三引线与恒流源100的电流回流端连接，实现由恒流源100给具有三条引线的热敏电阻200提供恒定的电流，该恒定的电流不受温度的影响或受温度的影响可以忽略，使得热敏电阻的第一引线和第二引线输出至调理模块300的信号稳定，调理模块300输出的温度采样信号也就能稳定，能提高测量温度的采样结果的稳定性，从而能提高测量精度。此外，该温度采样电路，在无需保证热敏电阻200供电电压稳定的情况下，基于恒流源为热敏电阻200输出的稳定电流，且不受负载变化或外界温度变化而改变，进而改善易受电压波动及电压波纹影响的问题，从而能提升热敏电阻200测量温度的精度，能实现对温度值的高精度测量，进而能满足温度采样精度需求。

图2，为一个实施例中恒流源100的具体结构示意框图。

在本实施例中，如图1所示，恒流源100包括稳压单元120及电流调节单元140。

稳压单元120，与供电电源的输出端连接，用于接收供电电源输出的供电电压，并根据供电电压输出基准电压。

稳压单元120可以是通过电压接收端与供电电源的输出端连接，用于接收供电电压，并根据供电电压输出基准电压，且经由基准电压输出端输出至电流调节单元140的组成单元。供电电源的输出端用于输出供电电压；电压接收端用于接收供电电源输出的供电电压。基准电压可以是幅值稳定的电压；可选地，基准电压可以是幅值为2.5V的稳定电压。

电流调节单元140，与稳压单元120连接，用于接收基准电压，并基于基准电压输出目标的恒定电流。

电流调节单元140可以是通过基准电压接收端与稳压单元120连接、并通过电流输出端与热敏电阻200连接，用于接收稳压单元120输出的基准电压，并根据基准电压输出恒定电流，且经由电流输出端输出至热敏电阻200的组成单元。

基准电压接收端可以是与稳压单元120的基准电压输出端连接，用于接收稳压单元120输出的基准电压。电流输出端可以是与热敏电阻200的第一端连接，用于输出恒定电流至热敏电阻200。

恒定电流可以是幅值稳定的电流。目标的恒定电流可以是目标幅值和的稳定电流，可选地，目标的恒定电流可以是幅值为5mA的稳定电流。

需要说明的是，目标的恒定电流具体取值，主要取决于恒流源的固有特性和使用场景有关。

在热敏电阻200进行温度采样时，恒流源100中的稳压单元120通过电压接收端接收供电电源输出的供电电压，并根据供电电压生成基准电压，且经由基准电压输出端输出基准电压至电流调节单元140；电流调节单元140通过基准电压接收端接收电流调节单元140输出的基准电压，并基于基准电压输出目标的恒定电流，且将目标的恒定电流输出至热敏电阻200，为热敏电阻200提供恒流源。

本实施例中提供的恒流源100，在无需保证热敏电阻200供电电压稳定的情况下，基于恒流源100为热敏电阻200输出的稳定电流，且不受负载变化或外界温度变化而改变，进而改善易受电压波动及电压波纹影响的问题，从而提升热敏电阻200温度采样精度。

图3，为一个实施例中恒流源100的具体结构示意图。

在本实施例中，如图3所示，该恒流源100包括稳压单元120和电流调节单元140。

其中，稳压单元120包括稳压晶体管Q和第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与供电电源的输出端连接，第一电阻R1的第二端与稳压晶体管Q的第一端连接，稳压晶体管Q的第二端与电流调节单元140连接，稳压晶体管Q的第三端接地。

可选地，稳压晶体管Q可以是三端可调分流基准源；具体地，可以是TL431(1-OUTPUT THREE TERM VOLTAGE REFERENCE)，稳压晶体管Q的第一端、第二端及第三端，分别可以是三端可调分流基准源的阴极、参考极及阳极。第一电阻R1可以是幅值为270欧姆、精度为0.1％且尺寸为0805的贴片电阻。

需要说明的是，0805中前两位与后两位分别表示贴片电阻的长与宽，以英寸为单位，文中其余部分的尺寸说明不再赘述。

电流调节单元140包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与稳压单元120连接，第二电阻R2的第二端接地。

第二电阻R2与稳压单元120连接情形，可以是第二电阻的第一端与稳压晶体管的第二端连接。可选地，第二电阻R2可以是幅值为500欧姆、精度为0.1％且尺寸为0805的贴片电阻。

举例地，稳压晶体管Q为TL431，且TL431的基准电压为稳定的2.5V，将第二电阻R2设置为幅值为500欧姆、精度为0.1％且尺寸为0805的贴片电阻。此时恒流源100输出的恒定电流为：I＝2.5V/500Ω＝5mA，由于第二电阻R2的阻值是固定的，且第二电阻R2具有高精度低温漂特性，则此时恒定电流I也是恒定的，有效改善易受电压波动及电压波纹影响的问题，同时恒定电流I不会受到温度影响或者受到温度影响可以忽略不计，也不受负载变化影响，进而提升热敏电阻200温度采样精度。

图4，为一个实施例中调理模块300的具体结构示意框图。

在本实施例中，如图4所示，该调理模块300包括放大单元320和滤波单元340。

放大单元320，与热敏电阻200的第一引线和第二引线连接，用于接收经由所述热敏电阻200输出的采样电压，并输出目标放大信号。

放大单元320可以是热敏电阻200的第一端连接，用于对采样电压的幅值进行比例放大，以使采样电压的幅值调节至目标值的组成单元。比例放大处理可以是对采样电压的幅值进行比例放大。目标放大信号可以是对采样电压进行比例放大后而生成的信号。

滤波单元340，与放大单元320连接，用于接收目标放大信号，并输出滤波后的温度采样信号。

滤波单元340，可以与放大单元320的输出端连接，用于对目标放大信号进行滤波处理，以滤波目标放大信号中的噪声信号的组成单元。滤波处理可以是对目标放大信号进行滤波，以滤除目标放大信号中的噪声信号。温度采样信号可以是滤除目标放大信号中的噪声信号后而生成的信号。可选地，滤波单元360可以是电容电阻滤波器。

图5，为一个实施例中温度采样电路的具体结构示意图。

在本实施例中，如图5所示，该温度采样电路包括恒流源100、热敏电阻200及调理模块300，恒流源100包括稳压单元120及电流调节单元140，调理模块300包括放大单元320及滤波单元340。

其中，放大单元320包括第三电阻R3及第四电阻R4，第三电阻R3的第一端与第一引线连接，第四电阻R4的第一端与第二引线连接。

可选地，第三电阻R3可以是幅值为100K欧姆、精度为0.1％且尺寸为0603的贴片电阻。第四电阻R4可以是幅值为50K欧姆、精度为0.1％且尺寸为0603的贴片电阻。

放大单元320还包括放大器U、第五电阻R5及第一电容C1，放大器U的第一端与第三电阻R3的第二端及第五电阻R5的第一端连接，放大器U的第二端与第四电阻R4的第二端连接，放大器U的第三端与接地，放大器U的第四端与第五电阻R5的第二端连接，放大器U的第五端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端接地。

可选地，放大器U可以是运算放大器。放大器U的第一端、第二端、第三端、第四端及第五端，分别可以是运算放大器的负输入端、正输入端、接地端、输出端及正电源输入端。第五电阻R5可以是幅值为100K欧姆、精度为0.1％且尺寸为0603的贴片电阻。第一电容C1可以是幅值为100nF、耐压为50V且尺寸为0603的贴片电容。

需要说明的是，0603中前两位与后两位分别表示贴片电容的长与宽，以英寸为单位，文中其余部分的尺寸说明不再赘述。

滤波单元360包括第六电阻R6及第二电容C2，第六电阻R6的第一端与放大器U的第四端连接，第六电阻R6的第二端与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端接地。

可选地，第六电阻R6可以是幅值为100欧姆、精度为1％且尺寸为0603的贴片电阻。第二电容C2可以是幅值为100nF、耐压为50V且尺寸为0603的贴片电容。

具体地，在对温度采样时，恒流源100中的第一电阻R1接收供电电源输出的供电电压，并经由稳压晶体管Q调整后输出基准电压，基准电压在第二电阻R2的作用下，输出恒定电流。热敏电阻200中的第一引线接收恒流源100输出的恒定电流，还输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300；第二引线仅输出热敏电阻200的采样电压至调理模块300。调理模块300中的第三电阻R3及第四电阻R4对热敏电阻200输出的采样电压进行分压处理，并输出电压测量值；放大器U及第五电阻R5对电压测试值的幅值进行比例放大，以使电压测试值的幅值调节至目标值，并生成目标放大信号；第六电阻R6及第二电容C2对目标放大信号进行滤波处理，以滤波目标放大信号中的噪声信号，并输出滤波后的温度采样信号。在无需保证热敏电阻200供电电压稳定的情况下，基于恒流源为热敏电阻200输出的稳定电流，且不受负载变化或外界温度变化而改变，进而改善易受电压波动及电压波纹影响的问题，从而提升热敏电阻200温度采样精度。

本申请还提供了一种温度采集装置，该温度采集装置包括上述实施例中的温度采样电路。

本申请还提供了一种加工设备，该加工设备包括上述实施例中的温度采样电路。其中，加工设备可以是激光加工设备。

上述温度采样电路中各个模块的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将温度采样电路按照需要划分为不同的模块，以完成上述温度采样电路的全部或部分功能。

上述实施例提供的温度采样电路、温度采样装置及加工设备，在无需保证热敏电阻供电电压稳定的情况下，基于恒流源为热敏电阻输出的稳定电流，且不受负载变化或外界温度变化而改变，进而改善易受电压波动及电压波纹影响的问题，从而提升热敏电阻温度采样精度，具有重要的经济价值和推广实践价值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种温度采样电路，其特征在于，包括：

恒流源；

热敏电阻，所述热敏电阻的第一端包括第一引线和第二引线，所述热敏电阻的第二端包括第三引线，所述第一引线与所述恒流源的电流输出端连接，所述第三引线与所述恒流源的电流回流端连接；

调理模块，与所述热敏电阻的第一引线和第二引线连接，用于接收经由所述热敏电阻输出的信号并输出温度采样信号。

2.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，所述恒流源包括：

稳压单元，与供电电源的输出端连接，用于接收所述供电电源输出的供电电压，并根据所述供电电压输出基准电压；

电流调节单元，与所述稳压单元连接，用于接收所述基准电压，并基于所述基准电压输出目标的恒定电流。

3.根据权利要求2所述的温度采样电路，其特征在于，所述稳压单元包括稳压晶体管、第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述供电电源的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述稳压晶体管的第一端连接，所述稳压晶体管的第二端与所述电流调节单元连接，所述稳压晶体管的第三端接地。

4.根据权利要求2所述的温度采样电路，其特征在于，所述电流调节单元包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述稳压单元连接，所述第二电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1至4任一项所述的温度采样电路，其特征在于，所述调理模块包括：

放大单元，与所述热敏电阻的第一引线和第二引线连接，用于接收经由所述热敏电阻输出的信号，并输出目标放大信号；

滤波单元，与所述放大单元连接，用于接收所述目标放大信号，并输出滤波后的温度采样信号。

6.根据权利要求5所述的温度采样电路，其特征在于，所述放大单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一引线连接，所述第四电阻的第一端与所述第二引线连接。

7.根据权利要求6所述的温度采样电路，其特征在于，所述放大单元还包括放大器、第五电阻及第一电容，所述放大器的第一端与所述第三电阻的第二端及所述第五电阻的第一端连接，所述放大器的第二端与所述第四电阻的第二端连接，所述放大器的第三端与接地，所述放大器的第四端与所述第五电阻的第二端连接，所述放大器的第五端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

8.根据权利要求5所述的温度采样电路，其特征在于，所述滤波单元包括第六电阻和第二电容，所述第六电阻的第一端与所述放大单元连接，所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

9.一种温度采集装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任一项所述的温度采样电路。

10.一种加工设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任一项所述的温度采样电路。