一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法，本发明专利技术根据热敏电阻的特性的设置匹配电路和放大电路的参数，并组成多路检测通道，实现全温度区间内的较高精度的温度检测；使用默认检测通道，实现全温度区间内的快速检测；通过判断切换检测通道，实现在对应的温度区间内的精确检测；通过不同检测通道的检测结果准确判断热敏电阻是否为开路的情况。测结果准确判断热敏电阻是否为开路的情况。测结果准确判断热敏电阻是否为开路的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法


[0001]本专利技术涉及电机温度检测
，具体涉及一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法。

技术介绍

[0002]电机控制器对电机温度的检测通常使用电阻分压的检测方法，热敏电阻的阻值随温度变化从而使其分压值发生变化，MCU通过检测热敏电阻的分压值判断电机温度值，软件上通常根据标定的数据，使用查表法或者拟合函数计算的方法根据检测电压计算温度值，常用的方法1为单路分压电路+电压，如图1所示，由VCC、串联电阻R1、热敏电阻R2组成分压电路，由运放U5A组成电压跟随器或放大电路。热敏电阻R2阻值的分压变化引起分压值的变化，分压电压与阻值变化呈线性关系；常用的方法2为单路分压电路+差分放大电路，如图2所示，由VCC、串联电阻R1、热敏电阻R2组成分压电路，由运放U5A组成差分放大电路。当R3=R5、R4=R6时，放大电路的输出与输入的关系为Vout=（R4/R3）*（Vin
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Vref），可以通过设置放大电路的参数，将热敏电阻的分压范围线性转换到MCU可检测的电压范围。该检测电路的输出电压与热敏电阻阻值呈线性关系；现有技术的缺点如下：1.现有常用的热敏电阻检测电路，其输出电压与热敏电阻的阻值呈线性关系。如果热敏电阻阻值的变化范围很大、温度
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阻值关系非线性，则在部分温度区间内的检测精度较低，2. 被测电阻R2的分压值V=VCC*R2/(R1+R2)，如果在某一温度区间内，R1>>R2或者R1<<R2，则R2阻值的变化只会产生较小的电压变化，因此该温度区间的检测精度受到MCU的AD采样精度和电压范围的限制。3.如图3所示，图3为某一型号的NTC电阻的阻值—温度曲线，该电阻在
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40~200℃温度区间内阻值变化范围为500Ω~3000kΩ，并且在低于0℃的区间内阻值变化较大，给精确检测带来困难；一般来说，电机控制器MCU通常为3.3V供电，ADC精度为12bit，即电压采样分辨率约为0.8mV。假设使用上述的检测方法，分压电阻阻值为10k、分压电路供电电压为5V，使用差分放大电路将热敏电阻分压范围线性转化到MCU的采样范围内，则使用上述常规检测方法检测结果如下，如图4所示，在
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40~0℃范围内，由于该NTC的阻值远大于分压电阻阻值，每1℃的温度变化最小只能产生0.6mV的电压变化，低于MCU的电压采样分辨率，再考虑器件参数误差和其他干扰信号等因素，低温区域内的检测精度将会很低；4. 可以通过提高VCC1电压，以增加低温下该NTC电阻阻值变化产生的分压变化，但会受到MCU电压检测范围限制，仍需通过放大电路压缩至电压范围。
[0003]因此，提供一种在全温度区间内实现对电机温度的精准检测的基于热敏电阻的精确地温度检测方法，已是一个值得研究的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种在全温度区间内实现对电机温度的精准检测的基于热敏电阻的精确地温度检测方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法，包括以下步骤：步骤1：检测电路参数设计：根据热敏电阻的温度特性，划分不同的温度区间，并匹配相应的检测电路参数；步骤2：检测通道数量设计：根据热敏电阻在全温度区间变化范围设置默认的检测通道，以检测全温度区间内的电压信号；根据检测精度要求，针对默认检测通道下检测效果较差的温度区间划分出来，并设计检测通道的数量和检测通道的参数；步骤3：温度检测流程：使用默认通道检测温度，快速判断温度区间，并根据需求切换检测通道，实现在所述温度区间内的精确检测。
[0006]所述步骤2中，多个所述检测通道组成检测电路，所述检测通道包括匹配电路、与匹配电路的输出端连接的差分放大电路，匹配电路的输入端与被测的热敏电阻连接，差分放大电路的输出端与控制器MCU的AD采样端口连接。
[0007]所述步骤2中，单个检测通道的分压匹配电路包括电源VCC、分压电阻R1a、并联电阻R2a和被测热敏电阻RT1a，并联电阻R2a的作用是压缩热敏电阻RT1a的阻值区间，将RT1a的分压值控制在合理的范围内。
[0008]所述步骤2中，单个检测通道的差分放大电路包括运算放大器U1Aa、参考电压Vref、电阻R3a、电阻R5a、电阻R4a和电阻R6a，其中电阻R3a=电阻R4a、电阻R5a=电阻R6a，所述差分放大电路输入与输出关系为Vout=R5a/R4a*(Vina
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Vrefa)。
[0009]所述步骤2中，两个检测通道包括分压匹配电路1、分压匹配电路2、差分放大电路1和差分放大电路2，分压匹配电路输出的电压信号作为差分放大电路的输入信号; 分压分压匹配电路1包括供电电源VCC1、分压电阻R1和并联电阻R3；分压匹配电路2包括供电电源VCC2、分压电阻R2并联电阻R3；开关S1由MCU控制切换分压电阻R2接入的分压电路，默认接入分压匹配电路1。两组分压匹配电路共用并联电阻R3或根据需要单独设计。
[0010]所述步骤2中，差分放大电路1包括运算放大器U1A、参考电压Vref1、电阻R4、电阻R5、电阻R8和电阻R10，其中，电阻R4=电阻R5、电阻R8=电阻R10，输入与输出的关系为Vout1=R8/R5*(Vin
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Vref)；差分放大电路2包括运算放大器U1B、参考电压Vref2、电阻R6、电阻R7、电阻R9和电阻R11，其中电阻R7=电阻R9、电阻R6=电阻R11，输入与输出的关系为Vout2=R9/R7*(Vin
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Vref)；差分放大电路输出的电压信号输入到MCU，并根据热敏电阻特性曲线完成对温度的检测；开关S2由MCU控制，当被测电阻接入分压匹配电路1时开关S2接入差分放大电路1，当接入分压匹配电路2时开关S2接入差分放大电路2；默认接入差分放大电路1，即默认使用分压匹配电路1和差分放大电路1组成的检测通道1实现温度检测。
[0011]积极有益效果：本专利技术根据热敏电阻的特性的设置匹配电路和放大电路的参数，并组成多路检测通道，实现全温度区间内的较高精度的温度检测；使用默认检测通道，实现全温度区间内的快速检测；通过判断切换检测通道，实现在对应的温度区间内的精确检测；通过不同检测通道的检测结果准确判断热敏电阻是否为开路的情况。
附图说明
[0012]图1为现有技术方法1的分压+放大电路检测的电路图；图2为现有技术方法2的分压+差分放大电路检测的电路图；图3为现有技术某型号NTC电阻的特性曲线；图4为现有技术常规方法中温度—电压关系曲线图；
图5为本专利技术检测电路结构示意图；图6为本专利技术单个检测通道示意电路图；图7为本专利技术具有两个检测通道的示例电路图；图8为本专利技术不同匹配电路参数和效果图；图9为本专利技术检测电路输出电压与温度的关系曲线。
具体实施方式
[0013]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0014本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热敏电阻的精确地温度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：检测电路参数设计：根据热敏电阻的温度特性，划分不同的温度区间，并匹配相应的检测电路参数；步骤2：检测通道数量设计：根据热敏电阻在全温度区间变化范围设置默认的检测通道，以检测全温度区间内的电压信号；根据检测精度要求，针对默认检测通道下检测效果较差的温度区间划分出来，并设计检测通道的数量和检测通道的参数；步骤3：温度检测流程：使用默认通道检测温度，快速判断温度区间，并根据需求切换检测通道，实现在所述温度区间内的精确检测。2.根据权利要求1所述的基于热敏电阻的精确地温度检测方法，其特征在于：所述步骤2中，多个所述检测通道组成检测电路，所述检测通道包括分压匹配电路、与分压匹配电路的输出端连接的差分放大电路，分压匹配电路的输入端与被测的热敏电阻连接，差分放大电路的输出端与控制器MCU的AD采样端口连接。3.根据权利要求2所述的基于热敏电阻的精确地温度检测方法，其特征在于：所述步骤2中，单个检测通道的分压匹配电路包括电源VCC、分压电阻R1a、并联电阻R2a和被测热敏电阻RT1a，并联电阻R2a的作用是压缩热敏电阻RT1a的阻值区间，将RT1a的分压值控制在合理的范围内。4.根据权利要求1所述的基于热敏电阻的精确地温度检测方法，其特征在于：所述步骤2中，单个检测通道的差分放大电路包括运算放大器U1Aa、参考电压Vref、电阻R3a、电阻R5a、电阻R4a和电阻R6a，其中电阻R3a=电阻R4a、电阻R5a=电阻R6a，所述差分放大电路输入与输出关系为Vout=R5a/R4a*(Vina
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢子琦，刘毅，李飞，姚欣，
申请(专利权)人：河南嘉晨智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：