一种温度传感器的线性信号采集电路及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种温度传感器的线性信号采集电路及其系统，所述线性信号采集电路包括：分压电路、第一运算放大器、串联电压电路和差分信号滤波放大电路，所述分压电路输出设定电压至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的反向输入端和输出端分别连接至串联电压电路，所述串联电压电路和第一运算放大器的输出端分别连接至差分信号滤波放大电路；其中，所述串联电压电路包括NTC型的温度传感器，所述温度传感器的两端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端相连接。本发明专利技术可以有效的把温度传感器的采样电压输出予以线性化，输出电压可以直接与温度传感器的电阻值成线性化，便于后续MCU的运算和控制,减小计算量，节约计算空间。

【技术实现步骤摘要】
一种温度传感器的线性信号采集电路及其系统
本专利技术涉及一种线性信号采集电路，尤其涉及一种温度传感器的线性信号采集电路，并涉及采用了该温度传感器的线性信号采集电路的线性信号采集系统。
技术介绍
在新能源车辆的温度信号采集领域，一般都需要各种检测零部件的温度信号，如功率器件的温度、散热器的温度和电机的温度等等，用于电机控制器系统的信号检测和控制；而现在市面上，考虑到成本和实际工作环境原因，温度信号的检测和测试一般都采用NTC型的温度传感器，但是由于NTC传感器本身的温度-电阻特性的范围太宽广，从而决定了其采样精度范围比较差。现有温度传感器电路的非线性原因分析如下：1)NTC型的温度传感器，就目前所了解的来说，热量Q和温度T'之间的数学关系很复杂，绝非线性关系，就目前使用得最多的负温度系数(NTC)型温度传感器来说，温度T'和温度传感器的电阻RT'间的数学关系式如下：RT'＝R0'*(1+(A*T')+(B*(T')2)-(100*C*(T')3)+(C*(T')4))，从这个数学关系式可以知道，NTC型的温度传感器的温度T'和电阻RT'绝非简单的数学式，也不是线性关系。其中，R0'表示这个温度传感器在0℃时候对应输出的电阻值；T'就是对应的温度℃；RT'就是在温度T'℃对应的电阻值；A、B和C就是上述公式中的常数值，很复杂，所述温度T'和温度传感器的电阻RT'之间的关系通过图形表述如图1所示。该图1只是采用图形的方式把上述数学关系式表示出来了，不代表具体的数学关系式，只是代表一个趋势图。2)现有电路说明，一般来说，现有的温度传感器信号采集电路如图2所示，NTC型的温度传感器RT'、电阻R1'、电阻R2'和电源VCC'组成串联电路，电阻RT'点的分压电压U0'为：上述图2中，R1'和R2'在实际应用中就是一个固定的电阻值，是一个具体的电阻值，在具体的电路中，可以理解为常数电阻值，但是不同的使用场合，可以更改参数；VCC'就是传感器的供电电源，我们一般使用5V或12V等；U0'就表示上述电阻的分压电阻的电压输出。显然在实际应用中，图2中的R1'、R2'和VCC'均为常值，那么，变量RT'和U0'的关系曲线如图3的曲线2所示，即非线性电压输出V0'。这样，从上述分析，我们可以发现，外界温度和温度传感器的输出电阻RT'之间本来就是非线性，而且变化率非常大，我们暂时无法更改其特性；其中，Umax表示U0'的最大输出电压，一般小于VCC'值；Umin表示U0'的最小输出电压。上述图3只是表示U0'的输出示意图，不表示实际的电阻和电压输出关系图；因为每种NTC温度传感器的参数会有差异，而且和电路参数有关，但是变化趋势一般是这样。同时，图3中的曲线2的采样电路，不管怎么调节R1'和R2'，都是一个非线性的或者反比例函数，都将导致后续的MCU计算非常复杂，或者说只能采用数值查表的方法，将会占用很多MCU的计算资源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种能够将温度传感器电路的采样电压输出予以线性化的线性信号采集电路，便于后续MCU的运算和控制,减小MCU的计算量，节约计算空间。对此，本专利技术提供一种温度传感器的线性信号采集电路，包括：分压电路、第一运算放大器、串联电压电路和差分信号滤波放大电路，所述分压电路输出设定电压至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的反向输入端和输出端分别连接至串联电压电路，所述串联电压电路和第一运算放大器的输出端分别连接至差分信号滤波放大电路；其中，所述串联电压电路包括NTC型的温度传感器，所述温度传感器的两端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端相连接。本专利技术的进一步改进在于，所述分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端连接至电源VCC，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1和电阻R2的中间输出设定电压UR至第一运算放大器的同向输入端。本专利技术的进一步改进在于，所述串联电压电路包括温度传感器RT和电阻R4，所述第一运算放大器的输出端连接至温度传感器RT的一端，所述温度传感器RT的一端连接至差分信号滤波放大电路；所述第一运算放大器的反向输入端连接至温度传感器RT的另一端，所述温度传感器RT的另一端通过电阻R4接地。本专利技术的进一步改进在于，所述差分信号滤波放大电路包括电阻R5、电阻R6、第二运算放大器和电阻R8，所述第一运算放大器的输出端与电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端分别连接至第二运算放大器的同向输入端和电阻R6，所述电阻R6接地，所述电阻R8的两端分别与第二运算放大器的反向输入端和输出端相连接。本专利技术的进一步改进在于，还包括电阻R7，所述电阻R7的两端分别与第一运算放大器的正向输入端和第二运算放大器的反向输入端相连接。本专利技术的进一步改进在于，所述电阻R1和电阻R2的阻值之和等于电阻R7的阻值。本专利技术的进一步改进在于，所述电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的阻值均相等。本专利技术的进一步改进在于，所述电阻R1的阻值为9kΩ，所述电阻R2的阻值为1kΩ，所述电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的阻值均为10kΩ。本专利技术的进一步改进在于，所述电阻R4的阻值为1kΩ。本专利技术还提供一种温度传感器的线性信号采集系统，所述线性信号采集系统采用了上述的温度传感器的线性信号采集电路，还包括电压信号滤波电路和MCU处理模块，将外界的温度信号通过温度传感器输出电阻信息至所述线性信号采集电路，所述线性信号采集电路把电阻信号转化为电压信号，然后经过电压信号滤波电路处理后，送至MCU处理模块，经过MCU处理模块的AD转化和计算后，输出控制信号以实现电机控制器的温度控制和保护功能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：可以有效的把温度传感器的采样电压输出予以线性化，输出电压可以直接与温度传感器的电阻值成线性化，成正比例函数输出，本专利技术所述的线性信号采集电路的结构简单，便于后续MCU的运算和控制,减小MCU的计算量，节约计算空间。附图说明图1是现有技术中环境温度和温度传感器输出电阻的关系曲线示意图；图2是现有技术中温度传感器的非线性信号采集电路图；图3是现有技术中温度传感器输出电阻与电路电压输出的关系曲线示意图；图4是本专利技术一种实施例的线性信号采集电路图；图5是本专利技术一种实施例的带有参数的线性信号采集电路图；图6是本专利技术另一种实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明：实施例1：如图1所示，本例提供一种温度传感器的线性信号采集电路，包括：分压电路、第一运算放大器、串联电压电路和差分信号滤波放大电路，所述分压电路输出设定电压至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的反向输入端和输出端分别连接至串联电压电路，所述串联电压电路和第一运算放大器的输出端分别连接至差分信号滤波放大电路；其中，所述串联电压电路包括NTC型的温度传感器，所述温度传感器的两端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端相连接。如图1所示，本例所述分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端连接至电源VCC，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度传感器的线性信号采集电路，其特征在于，包括：分压电路、第一运算放大器、串联电压电路和差分信号滤波放大电路，所述分压电路输出设定电压至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的反向输入端和输出端分别连接至串联电压电路，所述串联电压电路和第一运算放大器的输出端分别连接至差分信号滤波放大电路；其中，所述串联电压电路包括NTC型的温度传感器，所述温度传感器的两端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种温度传感器的线性信号采集电路，其特征在于，包括：分压电路、第一运算放大器、串联电压电路和差分信号滤波放大电路，所述分压电路输出设定电压至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的反向输入端和输出端分别连接至串联电压电路，所述串联电压电路和第一运算放大器的输出端分别连接至差分信号滤波放大电路；其中，所述串联电压电路包括NTC型的温度传感器，所述温度传感器的两端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端相连接；所述分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端连接至电源VCC，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1和电阻R2的中间输出设定电压UR至第一运算放大器的同向输入端；所述串联电压电路包括温度传感器RT和电阻R4，所述第一运算放大器的输出端连接至温度传感器RT的一端，所述温度传感器RT的一端连接至差分信号滤波放大电路；所述第一运算放大器的反向输入端连接至温度传感器RT的另一端，所述温度传感器RT的另一端通过电阻R4接地。2.根据权利要求1所述的温度传感器的线性信号采集电路，其特征在于，所述差分信号滤波放大电路包括电阻R5、电阻R6、第二运算放大器和电阻R8，所述第一运算放大器的输出端与电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端分别连接至第二运算放大器的同向输入端和电阻R6，所述电阻R6接...

【专利技术属性】
技术研发人员：马先红，杨成，刘陈楠，
申请(专利权)人：深圳市航盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44