热敏电阻检测电路及热敏电阻检测方法技术

本发明专利技术的热敏电阻检测电路及热敏电阻检测方法中，控制模块根据电源模块提供的电源电压、第一温度采样模块输出的分压信号、第二温度采样模块输出的电压信号，生成控制切换电路的切换指令，并计算第一热敏电阻或第二热敏电阻的电阻值，从而得出被测对象的温度值，当分压信号与电源电压之间的关系满足规定的切换条件时，控制模块使切换电路连通第二热敏电阻和标准电阻，并根据电源模块输出的电源电压、第二温度采样模块输出的电压信号来确定第二热敏电阻的电阻值，基于所确定的电阻值来计算被测对象的温度值，从而可根据需求针对任意温度段进行优化提高测量精度，并提高开关切换精度及故障判断精度。度及故障判断精度。度及故障判断精度。

【技术实现步骤摘要】
热敏电阻检测电路及热敏电阻检测方法


[0001]本专利技术涉及一种热敏电阻检测电路及热敏电阻检测方法。

技术介绍

[0002]热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，因此作为温度传感器而广泛应用于各个领域。热敏电阻按照温度系数不同分为正温度系数(Positive Temperature Coefficient：PTC)热敏电阻和负温度系数(Negative Temperature Coefficient：NTC)热敏电阻，其中，PTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，NTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。
[0003]在汽车领域，由于测量温度范围较广、测量精度要求较高、以及装载环境等影响，一般常用NTC热敏电阻作为温度传感器进行温度测量。常用的测量方法例如有电阻分压法，将NTC热敏电阻与一标准电阻串联，通过检测该NTC热敏电阻上的分压，将其测得的温度信号转化为电压信号，对该电压信号进行转换、放大等处理，再通过计算得出相应的温度检测值。该方法的检测电路简单，能够方便地实现温度测量。
[0004]然而热敏电阻的电阻值会随着不同的温度而发生变化，电阻值和温度之间的关系是非线性的，如Steinhart
‑
Hart公式所示：
[0005][0006]其中，T0＝25℃，R0为该NTC热敏电阻在25℃下的标称电阻值，B为其材料常数。
[0007]若将上述电阻值
‑
温度的关系转换为电压
‑
温度的关系，可知在温度范围的高温及低温处，误差变大，分辨率下降。从而检测精度降低。
[0008]此外，在对NTC热敏电阻的电压信号进行AD转换时，AD转换器的输入阻抗产生干扰，导致计算结果的误差变大，尤其是在低温及高温处，导致检测精度进一步降低。
[0009]对此，现有技术通过采用一个温度系数较小的固定电阻与NTC热敏电阻并联，将该热敏电阻的电阻值
‑
温度曲线的冷端下拉，即降低低温处的检测误差，并增设提供可对比的采样信号的采样模块，通过改善控制模块的逻辑，判断选取合适的采样信号来提高精度。然而这些手段尽管能够降低低温处的误差，但高温侧的检测精度仍然无法提高。
[0010]也有通过设置NTC温度传感器开关阵列、标准电阻开关阵列并根据控制模块的选择信号进行切换，连通标准电阻阵列中的其中一个和NTC温度传感器阵列中的其中一个，在不同温度下选择合适的NTC温度传感器和标准电阻来进行测量。然而，该方法中用于判断选择信号时所参考的判断基准单一，若电路元器件出现问题，判断将会受到干扰，出现偏差。而且故障判断方法单一，检测精度低，有时甚至难以识别。此外，当温度测量精度要求较高时，该方法需要使用多个NTC温度传感器，这在实际应用中也比较难以实现。

技术实现思路

[0011]本专利技术所要解决的技术问题
[0012]鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种可根据需求针对任意温度段进行优化提高测量精度，并提高开关切换精度及故障判断精度的热敏电阻检测电路及热敏电阻检测方法。
[0013]解决技术问题所采用的技术手段
[0014]本专利技术的热敏电阻检测电路利用热敏电阻来检测被测对象的温度，包括：电源模块，向热敏电阻检测电路提供电源电压；热敏电阻模块，由多个热敏电阻、以及对多个热敏电阻进行切换将其连通或开路的切换电路构成，热敏电阻至少包括第一热敏电阻和第二热敏电阻；标准电阻模块，包括具有规定电阻值的标准电阻，该标准电阻与切换电路所连通的热敏电阻串联，对电源模块提供的电源电压进行分压；第一温度采样模块，连接至热敏电阻模块与标准电阻模块的连接节点，用于采集第一热敏电阻和/或第二热敏电阻与标准电阻之间的分压信号；第二温度采样模块，连接至第二热敏电阻，用于采集第二热敏电阻两端的电压信号；控制模块，根据电源模块输出的电源电压、第一温度采样模块输出的分压信号、第二温度采样模块输出的电压信号，生成控制切换电路的切换指令，并计算第一热敏电阻或第二热敏电阻的电阻值，从而得出被测对象的温度值，当分压信号与电源电压之间的关系满足规定的切换条件时，控制模块使切换电路连通第二热敏电阻和标准电阻，并根据电源模块输出的电源电压、第二温度采样模块输出的电压信号来确定第二热敏电阻的电阻值，基于所确定的电阻值来计算被测对象的温度值，当分压信号与电源电压之间的关系不满足规定的切换条件时，控制模块使切换电路将第二热敏电阻开路，并根据电源模块输出的电源电压、第一温度采样模块输出的分压信号来确定第一热敏电阻的电阻值，基于所确定的电阻值来计算被测对象的温度值。
[0015]本专利技术的热敏电阻检测电路中，切换条件是分压信号与电源电压之间的比值达到预先设定的规定比值。
[0016]本专利技术的热敏电阻检测电路中，基于规定比值所对应的分压信号与电源电压计算出的被测对象的温度值为50℃。
[0017]本专利技术的热敏电阻检测电路中，电源模块是输出恒定电压的稳压输出电源模块。
[0018]本专利技术的热敏电阻检测电路中，在电源模块与控制模块之间还设有电源监控模块，用于监控电源模块输出的电压的稳定性，对温度值的计算进行误差补偿。
[0019]本专利技术的热敏电阻检测电路中，第一温度采样模块是低温用的温度采样模块，第一热敏电阻是低温采样用的热敏电阻，第二温度采样模块是高温用的温度采样模块，第二热敏电阻是高温采样用的热敏电阻。
[0020]本专利技术的热敏电阻检测电路中，第一温度采样模块采用同相电压跟随器的结构。
[0021]本专利技术的热敏电阻检测电路中，第二温度采样模块采用差分放大器的结构。
[0022]本专利技术的热敏电阻检测电路中，标准电阻模块还具备非线性校正部，用于对第一热敏电阻和第二热敏电阻的热敏特性的非线性进行校正。
[0023]本专利技术的热敏电阻检测电路中，非线性校正部由并联连接在标准电阻两端并具有固定电阻值的电阻器构成。
[0024]本专利技术的热敏电阻检测电路中，控制模块还包括AD转换电路，用于接收到的信号进行模数转换。
[0025]本专利技术的热敏电阻检测电路中，第一温度采样模块能够降低AD转换电路的输入阻
抗干扰。
[0026]本专利技术的热敏电阻检测电路中，控制模块还包括诊断部，该诊断部至少基于电源监控模块的监控结果来诊断热敏电阻检测电路是否正常。
[0027]本专利技术的热敏电阻检测方法是利用热敏电阻来检测被测对象的温度，由至少包括第一热敏电阻和第二热敏电阻的多个热敏电阻、以及对多个热敏电阻进行切换将其连通或开路的切换电路构成热敏电阻模块，
[0028]由具有规定电阻值的标准电阻构成的标准电阻模块，与切换电路所连通的热敏电阻串联，对电源模块提供的电源电压进行分压，
[0029]在热敏电阻模块与标准电阻模块的连接节点连接有第一温度采样模块，用于采集第一热敏电阻和/或第二热敏电阻与标准电阻之间的分压信号，
[0030]第二热敏电阻连接有第二温度采样模块，用于采集第二热敏电阻两端的电压信号，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热敏电阻检测电路，利用热敏电阻来检测被测对象的温度，包括：电源模块，向所述热敏电阻检测电路提供电源电压；热敏电阻模块，由多个热敏电阻、以及对所述多个热敏电阻进行切换将其连通或开路的切换电路构成，所述热敏电阻至少包括第一热敏电阻和第二热敏电阻；标准电阻模块，包括具有规定电阻值的标准电阻，该标准电阻与所述切换电路所连通的热敏电阻串联，对所述电源模块提供的电源电压进行分压；第一温度采样模块，连接至所述热敏电阻模块与所述标准电阻模块的连接节点，用于采集所述第一热敏电阻和/或所述第二热敏电阻与所述标准电阻之间的分压信号；第二温度采样模块，连接至所述第二热敏电阻，用于采集所述第二热敏电阻两端的电压信号；控制模块，根据所述电源模块输出的电源电压、所述第一温度采样模块输出的分压信号、所述第二温度采样模块输出的电压信号，生成控制所述切换电路的切换指令，并计算所述第一热敏电阻或所述第二热敏电阻的电阻值，从而得出所述被测对象的温度值，当所述分压信号与所述电源电压之间的关系满足规定的切换条件时，所述控制模块使所述切换电路连通所述第二热敏电阻和所述标准电阻，并根据所述电源模块输出的电源电压、所述第二温度采样模块输出的电压信号来确定所述第二热敏电阻的电阻值，基于所确定的电阻值来计算所述被测对象的温度值，当所述分压信号与所述电源电压之间的关系不满足所述规定的切换条件时，所述控制模块使所述切换电路将所述第二热敏电阻开路，并根据所述电源模块输出的电源电压、所述第一温度采样模块输出的分压信号来确定所述第一热敏电阻的电阻值，基于所确定的电阻值来计算所述被测对象的温度值。2.如权利要求1所述的热敏电阻检测电路，其特征在于，所述切换条件是所述分压信号与所述电源电压之间的比值达到预先设定的规定比值。3.如权利要求2所述的热敏电阻检测电路，其特征在于，基于所述规定比值所对应的所述分压信号与所述电源电压计算出的所述被测对象的温度值为50℃。4.如权利要求1至3的任一项所述的热敏电阻检测电路，其特征在于，所述电源模块是输出恒定电压的稳压输出电源模块。5.如权利要求4所述的热敏电阻检测电路，其特征在于，在所述电源模块与所述控制模块之间还设有电源监控模块，用于监控所述电源模块输出的电压的稳定性，对所述温度值的计算进行误差补偿。6.如权利要求1至3的任一项所述的热敏电阻检测电路，其特征在于，所述第一温度采样模块是低温用的温度采样模块，所述第一热敏电阻是低温采样用的热敏电阻，所述第二温度采样模块是高温用的温度采样模块，所述第二热敏电阻是高温采样用的热敏电阻。7.如权利要求1至3的任一项所述的热敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：费正虎，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫汽车系统苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：