申请/专利权人：杨晨

申请日：2019-07-02

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN110388993B

主分类号：G01K7/25

分类号：G01K7/25

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2019.11.22#实质审查的生效;2019.10.29#公开

摘要：本发明公开了一种低阻抗温度传感器及其温度测量方法，包括采样电路，供电模块，其中采样电路包括ADC芯片，热敏电阻，参考电阻；其中热敏电阻与参考电阻是串联连接；其中芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压；其中芯片的REF+、REF‑引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压；本发明可使得两个输入电阻的输出阻抗较小，而ADC芯片的输入阻抗要求也随之降低。

主权项：1.一种低阻抗的温度传感器，包括采样电路，供电模块，其特征在于，所述采样电路包括芯片，热敏电阻，参考电阻，所述热敏电阻与参考电阻是串联连接；所述芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压；所述芯片的REF+、REF-引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压，所述供电模块与采样电路串联连接；所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻；当热敏电阻为正温度系数热敏电阻时，所述热敏电阻特征值表达方式为Rx；当热敏电阻为负温度系数热敏电阻时，所述热敏电阻特征值表达方式为1Rx；当热敏电阻为负温度系数热敏电阻，此时根据公式：计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值倒数，当热敏电阻为正温度系数热敏电阻，此时根据公式计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值；其中Rx为热敏电阻电阻值，ADx为ADC采样后所得值，K是根据ADC位数得出ADC的最大值，Rref为参考电阻；所述芯片是具有模数转换功能的ADC芯片；所述低阻抗的温度传感器的使用方法包括如下步骤：步骤一，采样后根据计算得到热敏电阻特征值，步骤二，将计算所得的热敏电阻特征值转化为温度。

全文数据：一种低阻抗温度传感器及其温度测量方法技术领域本发明涉及测量领域，更具体地，涉及了一种低阻抗温度传感器及其温度测量方法。背景技术低阻抗的温度传感器是指能够感受温度并转化成可用输出信号的传感器，其中采用随温度变化而阻值也变化的热敏电阻作为测量元件是一种常用的做法。为了收集热敏电阻的阻值数据并转化为相关温度值，一般采用具有模数转换功能的ADC芯片的进行数据采样。其中采样是模数转换过程中一个重要步骤，在采样过程中芯片需要用到基准电压作为对被测信号的幅值参考，通常要求基准电压大于被测信号的电压值。当前本领域中ADC芯片的对热敏电阻的采样惯用技术为以下两种方式：1.ADC芯片将固定电阻值的电阻Rref两端电压值作为采样的参考基准电压Uref，对被测热敏电阻Rx采样后经过公式：计算可得出Rx的电阻值，但是由于ADC芯片采样中要求基准电压Uref要大于被测量热敏电阻Rx两端电压Ux，在Rx、Rref为串联的基础上，则采样要求Rref＞Rx；这种方式的缺点是将导致Rx与Rref的输出阻抗较大且随温度变化也大，对ADC芯片的输入阻抗有较高的要求；2.ADC芯片将内部基准电压作为采样的参考基准电压，对被测热敏电阻Rx和参考电阻Rref分别采样后经过两个公式：联立①②计算可得Rx的电阻值AD1、AD2为ADC芯片进行模数转换后的数字信号；方式二尽管克服方式一阻抗较大的问题，但方式二由于需要切换输入端进行两次测量，导致引入了新的问题，在同等量程与精度下，ADC进行模数转换后输出速度较方式一至少慢上一倍。发明内容基于此技术背景，要解决的技术问题如下：如何在不影响ADC芯片的输出速度的情况下降低对ADC芯片的输入阻抗的要求。为了解决上述技术问题，本发明提供一种低阻抗的温度传感器及其使用方法，本发明采用以下技术方案：一种低阻抗的温度传感器，包括采样电路，供电模块，其中采样电路包括芯片，热敏电阻，参考电阻，供电模块；其中热敏电阻与参考电阻是串联连接；其中芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压，其中芯片的REF+、REF-引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压，其中供电模块与采样电路串联连接。进一步地，热敏电阻包括半导体热敏电阻、金属热敏电阻、合金热敏电。进一步地，热敏电阻包括正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。进一步地，芯片是具有模数转换功能的ADC芯片。进一步地，本发明还公开使用方法，步骤一，采样后根据计算得到热敏电阻特征值，步骤二，将计算所得的热敏电阻特征值转化为温度，其特征在于，步骤一中计算所得的热敏电阻特征值表达方式包括1Rx或Rx。进一步地，热敏电阻包括半导体热敏电阻或金属热敏电阻或合金热敏电阻。进一步地，热敏电阻包括正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻。进一步地，步骤一的计算方法为，当热敏电阻为负温度系数热敏电阻，此时根据公式：计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值倒数，当热敏电阻为正温度系数热敏电阻，此时根据公式计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值；其中ADx为ADC采样后所得值，K是根据ADC位数得出ADC的最大值，Rref为参考电阻。现有公开技术中ADC芯片都是将内部基准电压例如ADC0809的内部基准电压为4.75-5.25V或者将参考电阻两端测得电压作为采样的参考基准电压，这两种方式已经作为标准的使用方法写入市面上主流的ADC产品手册或数据手册。而与现有公开技术相比较而言，本发明颠覆了传统adc应用都是从输入端测量被测信号的惯例，将被测的热敏电阻Rx两端电压Ux作为ADC芯片采样的基准电压，并将固定电阻值的Rref作为输入端测量其电压值，再根据热敏电阻的特性得出热敏电阻Rx所对应的温度值。如此可避免了背景技术中提到的两种当前惯用技术带来的问题。综上所述，与现有技术相比，本发明有以下有益效果：1.按照此技术方案，可使得输入电阻Rref与Rx阻值之和在实现同等量程的情况下相较于现有技术而言较小，进而两个电阻之间的输出阻抗也会比较小，而对ADC芯片的输入阻抗要求也会随之降低；2.当热敏电阻为负温度系数热敏电阻时，根据公式：计算出热敏电阻Rx的电阻值倒数，这样计算的有益效果是人为地设定电阻值倒数与温度呈正相关，可提高传感器线性度指标，有利于误差的减小与提高测量准确性。附图说明为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为现有公开的惯用技术手段电路图一；图2为现有公开的惯用技术手段电路图二；图3为本发明低阻抗的温度传感器的实施例一电路图；图4为本发明低阻抗的温度传感器的实施例二电路图。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合现有公开技术及其存在的问题进行说明，以便对本发明实施例中的技术方案进行更为清楚、完整地描述。显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。基于背景技术所言，当前本领域中ADC芯片的对热敏电阻的采样惯用技术为以下两种方式：1.如图1，ADC芯片将固定电阻值的电阻Rref两端电压值作为采样的参考基准电压Uref，对被测热敏电阻Rx采样后经过公式：计算可得出Rx的电阻值，但是由于ADC芯片采样中要求基准电压Uref要大于被测量热敏电阻Rx两端电压Ux，在Rx、Rref为串联的基础上，则要求Rref＞Rx，其缺点为：将导致Rx与Rref的输出阻抗大且随温度变化增大，对ADC芯片的输入阻抗有较高的要求。2.如图2，ADC芯片将内部基准电压作为采样的参考基准电压，对被测热敏电阻Rx和参考电阻Rref分别采样后经过两个公式：AD1、AD2为ADC芯片进行模数转换后的数字信号，联立①②计算可得Rx的电阻值；该电路克服了方式一的缺点，但由于需要切换输入端进行两次测量，又引起了新的问题：在同等量程与精度下，ADC进行模数转换后输出速度较方式一至少慢上一倍。为了克服上述公开技术存在的问题，且使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：一种低阻抗的温度传感器，包括采样电路，如图3所示，其中采样电路包括芯片，热敏电阻，参考电阻，供电模块；参考电阻的一端与供电模块连接，另一端与热敏电阻的一端连接；其中热敏电阻的另一端接地，热敏电阻与参考电阻是串联连接；其中芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压；其中芯片的REF+、REF-引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压；其中芯片是具有模数转换功能的16位ADC芯片。其中热敏电阻为负温度系数热敏电阻，以热敏电阻503ET为例，取参考电阻Rref＝10K,16位ADC对应K＝65536,根据公式：计算出热敏电阻Rx的电阻值倒数，可得温度对应AD值如下表一，通过所读AD值可得此时所测温度值。温度℃1RxΩAD值01161.9404810199.13661120162.381050630140.241628640126.582465650117.9336551表一503ET热敏电阻的温度对照表实施例2：一种低阻抗的温度传感器，包括采样电路，如图4所示，其中采样电路包括芯片，热敏电阻，参考电阻，供电模块；热敏电阻的一端与供电模块连接，另一端与参考电阻的一端连接；其中参考电阻的另一端接地，热敏电阻与参考电阻是串联连接；其中芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压；其中芯片的REF+、REF-引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压；其中芯片是具有模数转换功能的16位ADC芯片。其中热敏电阻为正温度系数热敏电阻，以铂电阻PT1000为例，取参考电阻Rref＝510K,16位ADC对应K＝65536,根据公式：计算出热敏电阻Rx的电阻值，可得温度对应AD值如下表二，通过所读AD值可得此时所测温度值。温度℃电阻ΩAD值0100033423101039.2532161201077.93531007301116.72929930401155.40828928501193.97127993表二铂电阻PT1000热敏电阻的温度对照表。

权利要求：1.一种低阻抗的温度传感器，包括采样电路，供电模块，其特征在于，所述采样电路包括芯片，热敏电阻，参考电阻，所述热敏电阻与参考电阻是串联连接；所述芯片的INP、INN引脚分别接在参考电阻的两端，用于测量参考电阻的两端电压；所述芯片的REF+、REF-引脚分别接在热敏电阻的两端，用于测量在热敏电阻的两端电压作为芯片采样的基准电压，所述供电模块与采样电路串联连接。2.如权利要求1所述的一种低阻抗的温度传感器，其特征在于，所述热敏电阻为半导体热敏电阻或金属热敏电阻或合金热敏电阻。3.如权利要求1所述的一种低阻抗的温度传感器，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻。4.如权利要求1所述的一种低阻抗的温度传感器，其特征在于，所述芯片是具有模数转换功能的ADC芯片。5.如权利要求1所述的一种低阻抗的温度传感器的温度测量方法，步骤一，采样后根据计算得到热敏电阻特征值，步骤二，将计算所得的热敏电阻特征值转化为温度，其特征在于，步骤一中计算所得的热敏电阻特征值表达方式为1Rx或Rx。6.如权利要求5所述的一种低阻抗的温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述热敏电阻为半导体热敏电阻或金属热敏电阻或合金热敏电阻。7.如权利要求5所述的一种低阻抗的温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻；当热敏电阻为正温度系数热敏电阻时，所述热敏电阻特征值表达方式为Rx；当热敏电阻为负温度系数热敏电阻时，所述热敏电阻特征值表达方式为1Rx。8.如权利要求5所述的一种低阻抗的温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述步骤一的计算方法为，当热敏电阻为负温度系数热敏电阻，此时根据公式：计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值倒数，当热敏电阻为正温度系数热敏电阻，此时根据公式计算出热敏电阻Rx的特征值为电阻值；其中Rx为热敏电阻电阻值，ADx为ADC采样后所得值，K是根据ADC位数得出ADC的最大值，Rref为参考电阻。

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