一种可减少温度传感器高低温误差的电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路原理设计技术领域，尤其涉及一种可减少温度传感器高低温误差的电路。

背景技术：

在现有电子电路技术中，很多温度传感器的应用设计，都是采用上拉电阻或者下拉电阻与温度传感器串联，然后利用一个MCU的AD口分压采样数据，参见图1，采用下拉电阻R3与温度传感器R1串联；参见图2，采用上拉电阻 R3与温度传感器R1串联。

然而，本发明人在实施本实用新型时，发现现有技术至少存在以下不足，当温度传感器在高温和低温时，自身阻值变化很大，所以MCU的AD口采样的电压值也会变化很大，引起误差也会很大，对于MCU的AD口的分辨率要求就很高，容易造成资源浪费。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种可减少温度传感器高低温误差的电路，降低MCU资源关联到AD口的分辨率高的成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种可减少温度传感器高低温误差的电路，包括：通道控制模块、IO通道模块、温度传感模块；

所述通道控制模块的第一IO输出端连接所述IO通道模块的第一控制端，所述通道控制模块的第二IO输出端连接所述IO通道模块的第二控制端，所述通道控制模块的AD采样端连接所述温度传感模块的输出端，所述通道控制模块的接地端连接地面；

所述温度传感模块的输出端连接所述IO通道模块的输入端，所述温度传感模块的输入端连接电源，所述温度传感模块用于随温度变化表现出不同阻值；

所述IO通道模块的接地端连接地面，所述IO通道模块包括第一IO通道支路和第二IO通道支路；

所述IO通道模块的第一控制端连接所述第一IO通道支路的控制端，所述 IO通道模块的第二控制端连接所述第二IO通道支路的控制端，所述IO通道模块的输入端分别连接所述第一IO通道支路的输入端和所述第二IO通道支路的输入端，所述IO通道模块的接地端分别连接所述第一IO通道支路的接地端和所述第二IO通道支路的接地端；其中，所述第一IO通道支路的支路阻值与所述第二IO通道支路的支路阻值不同。

优选地，所述IO通道模块还包括第三IO通道支路；

则所述IO通道模块还包括第三控制端；

所述通道控制模块还包括第三IO输出端；

所述通道控制模块的第三IO输出端连接所述IO通道模块的第三控制端；

所述通道模块的第三控制端连接所述第三IO通道支路的控制端，所述通道模块的输入端连接所述第三IO通道支路的输入端，所述通道模块的接地端连接所述第三IO通道支路的接地端。

优选地，所述第一IO通道支路包括第一NPN型三极管、第一电阻和第二电阻；

所述第一IO通道支路的控制端连接所述第一电阻的一端，所述第一IO通道支路的输入端连接所述第二电阻的一端，所述第一IO通道支路的接地端连接所述第一NPN型三极管的发射极；

所述第一NPN型三极管的基极连接所述第一电阻的另一端，所述第一NPN 型三极管的集电极连接所述第二电阻的另一端。

优选地，所述第二IO通道支路包括第二NPN型三极管、第三电阻和第四电阻；

所述第二IO通道支路的控制端连接所述第三电阻的一端，所述第二IO通道支路的输入端连接所述第四电阻的一端，所述第二IO通道支路的接地端连接所述第二NPN型三极管的发射极；

所述第二NPN型三极管的基极连接所述第三电阻的另一端，所述第二NPN 型三极管的集电极连接所述第四电阻的另一端。

优选地，所述第三IO通道支路包括第三NPN型三极管、第五电阻和第六电阻；

所述第三IO通道支路的控制端连接所述第五电阻的一端，所述第三IO通道支路的输入端连接所述第六电阻的一端，所述第三IO通道支路的接地端连接所述第三NPN型三极管的发射极；

所述第三NPN型三极管的基极连接所述第五电阻的另一端，所述第三NPN 型三极管的集电极连接所述第六电阻的另一端。

优选地，所述通道控制模块包括单片机；

所述通道控制模块的所述单片机的第一IO输出端连接所述单片机的第一 IO口输出引脚，所述通道控制模块的所述单片机的第二IO输出端连接所述单片机的第二IO口输出引脚，所述通道控制模块的所述单片机的第三IO输出端连接所述单片机的第三IO口输出引脚；所述通道控制模块的AD采样端连接所述单片机的AD输入引脚，所述通道控制模块的接地端连接所述单片机的GND引脚。

优选地，所述通道控制模块还第七电阻和第一电容；所述通道控制模块的 AD采样端通过所述第七电阻连接所述温度传感模块的输出端，所述通道控制模块的AD采样端连接所述第一电容的一端，所述通道控制模块的接地端连接所述第一电容的另一端。

优选地，所述温度传感模块包括温度传感器；

所述温度传感模块的输入端通过所述温度传感器连接所述温度传感模块的输出端。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

在所述温度传感模块的温度变化时，其阻值也相应变化，则所述通道控制模块通过对所述IO通道模块中的所述第一IO通道支路和所述第二IO通道支路的切换，实现了将不同的IO通道支路接入所述通道控制模块，进而避免因所述温度传感模块的温度影响导致的所述通道控制模块的AD采样端采集到的电压值变化，降低了对所述通道控制模块AD口的分辨率要求，减少了所述通道控制模块资源的成本。

附图说明

图1是现有技术中采用下拉电阻R3与温度传感器R1串联结构示意图；

图2是现有技术中采用上拉电阻R3与温度传感器R1串联结构示意图；

图3是本实用新型第一个实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路的结构示意图；

图4是本实用新型第二个实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图3，是本实用新型第一个实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路的结构示意图。

本实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路包括通道控制模块 (10)、IO通道模块(20)、温度传感模块(30)；

所述通道控制模块(10)的第一IO输出端连接所述IO通道模块(20)的第一控制端，所述通道控制模块(10)的第二IO输出端连接所述IO通道模块(20)的第二控制端，所述通道控制模块(10)的AD采样端连接所述温度传感模块(30)的输出端，所述通道控制模块(10)的接地端连接地面；

所述温度传感模块(30)的输出端连接所述IO通道模块(20)的输入端，所述温度传感模块(30)的输入端连接电源，所述温度传感模块(30)用于随温度变化表现出不同阻值；

所述IO通道模块(20)的接地端连接地面，所述IO通道模块(20)包括第一IO通道支路(21)和第二IO通道支路(22)；

所述IO通道模块(20)的第一控制端连接所述第一IO通道支路(21)的控制端，所述IO通道模块(20)的第二控制端连接所述第二IO通道支路(22) 的控制端，所述IO通道模块(20)的输入端分别连接所述第一IO通道支路(21) 的输入端和所述第二IO通道支路(22)的输入端，所述IO通道模块(20)的接地端分别连接所述第一IO通道支路(21)的接地端和所述第二IO通道支路 (22)的接地端；其中，所述第一IO通道支路(21)的支路阻值与所述第二IO 通道支路(22)的支路阻值不同。

在本实施例中，所述通道控制模块(10)用于控制接入所述IO通道模块(20) 中的第一IO通道支路(21)或第二IO通道支路(22)，还用于对所述温度传感模块(30)的输出端进行AD采样。

需要说明的是，所述温度传感模块(30)的电阻与连接的支路串联电阻分压采样，采样到的电压由所述通道控制模块(10)内部模数转换后，在通过所述通道控制模块(10)内部程序判断处理，其中，所述内部程序判断机制是根据AD值判断显示温度，首先默认先打开其中一个IO通道支路，假如所述IO 通道支路温度100度的AD值为127，温度101度的AD值为127，温度102度 AD值为128，温度103度AD值仍为128，当判断到两个温度对应到都是同一个AD值时，此时表示误差分辨率不够，需要所述通道控制模块(10)关闭当前IO通道支路，重新选择一个阻值更小的IO通道支路或者阻值更大的IO通道支路，通过切换IO通道支路，可以将采样到的电压控制在小范围，然后再次进行AD值判断，直到一个AD值不对应两个温度为止，进而实现了自动判断选择接通所述第一IO通道支路(21)或者所述第二IO通道支路(22)，其中，AD 值判断的原则就是在需要显示的温度段，一个温度对应一个AD值，则表示此支路选择正确，以达到提高温度误差精度的目的。

在本实施例中，所述温度传感模块(30)用于随温度变化表现出不同阻值，即随着环境温度的变化自身的电阻值也随着变化，即所述温度传感模块(30) 包括了温度传感器和热敏电阻等，本发明对此不作具体限定。

需要说明的是，将所述温度传感模块(30)可探测的温度范围进行划分，假设将所述可探测的温度范围区间划分成三个区间，三个区间对应着三个IO通道支路，-35度到25度，25度到180度，180度到300度，所述三个IO通道支路的电阻分别取值为划分区间的中间温度的阻值，如-35度到25度区间取-5度的阻值为423K，25度到180度区间取100度的阻值为6.5K,180度到300度区间取240度阻值为0.25K,根据此电路电阻分压后AD值转换公式，AD值＝支路电阻/(支路电阻+NTC电阻)*255，由此所述通道控制模块(10)可以获取到在连接各个所述IO通道支路时的AD值。

在本实施例中，所述IO通道模块用于在所述通道控制模块(10)接入不同的IO通道支路时，将需要连接的IO通道支路接入电路，其中，所述IO通道模块(20)包括第一IO通道支路(21)和第二IO通道支路(22)，所述第一IO 通道支路(21)的支路阻值与所述第二IO通道支路(22)的支路阻值不同。

本实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路的工作原理如下：

在所述温度传感模块(30)随着环境温度的变化自身的电阻值也随着变化时，所述通道控制模块(10)通过所述AD采样端采集到所述温度传感模块(30) 的阻值变化时，所述通道控制模块(10)根据当前连接的通道支路电阻分压后 AD值判断显示温度，假设当前连接的是所述第一IO通道支路，当判断到两个温度对应到都是同一个AD值时，此时表示误差分辨率不够，需要所述通道控制模块(10)关闭所述第一IO通道支路，重新选择所述第二IO通道支路，通过切换支路，可以将采样到的电压控制在小范围，然后再次进行AD值判断，直到一个AD值不对应两个温度为止。

有益效果：在所述温度传感模块的温度变化时，其阻值也相应变化，则所述通道控制模块(10)通过对所述IO通道模块(20)中的所述第一IO通道支路(21)和所述第二IO通道支路(22)的切换，实现了将不同的IO通道支路接入所述通道控制模块(10)，进而避免因所述温度传感模块的温度影响导致的所述通道控制模块(10)的AD采样端采集到的电压值变化，降低了对所述通道控制模块(10)AD口的分辨率要求，减少了所述通道控制模块资源的成本。

请参见图4，是本实用新型第二个实施例提供的可减少温度传感器高低温误差的电路的过压保护模块的结构示意图；

优选地，所述IO通道模块(20)还包括第三IO通道支路(23)；

则所述IO通道模块(20)还包括第三控制端；

所述通道控制模块(10)还包括第三IO输出端；

所述通道控制模块(10)的第三IO输出端连接所述IO通道模块(20)的第三控制端；

所述通道模块的第三控制端连接所述第三IO通道支路(23)的控制端，所述通道模块的输入端连接所述第三IO通道支路(23)的输入端，所述通道模块的接地端连接所述第三IO通道支路(23)的接地端。

优选地，所述第一IO通道支路(21)包括第一NPN型三极管NPN1、第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一IO通道支路(21)的控制端连接所述第一电阻R1的一端，所述第一IO通道支路(21)的输入端连接所述第二电阻R2的一端，所述第一IO通道支路(21)的接地端连接所述第一NPN型三极管NPN1的发射极；

所述第一NPN型三极管NPN1的基极连接所述第一电阻R1的另一端，所述第一NPN型三极管NPN1的集电极连接所述第二电阻R2的另一端。

需要说明的是，所述第一NPN型三极管还可替换为MOS管、场效应管、 IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。

优选地，所述第二IO通道支路(22)包括第二NPN型三极管NPN2、第三电阻R3和第四电阻R4；

所述第二IO通道支路(22)的控制端连接所述第三电阻R3的一端，所述第二IO通道支路(22)的输入端连接所述第四电阻R4的一端，所述第二IO通道支路(22)的接地端连接所述第二NPN型三极管NPN2的发射极；

所述第二NPN型三极管NPN2的基极连接所述第三电阻R3的另一端，所述第二NPN型三极管NPN2的集电极连接所述第四电阻R4的另一端。

需要说明的是，所述第二NPN型三极管还可替换为MOS管、场效应管、 IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。

优选地，所述第三IO通道支路(23)包括第三NPN型三极管NPN3、第五电阻R5和第六电阻R6；

所述第三IO通道支路(23)的控制端连接所述第五电阻R5的一端，所述第三IO通道支路(23)的输入端连接所述第六电阻R6的一端，所述第三IO通道支路(23)的接地端连接所述第三NPN型三极管NPN3的发射极；

所述第三NPN型三极管NPN3的基极连接所述第五电阻R5的另一端，所述第三NPN型三极管的集电极连接所述第六电阻R6的另一端。

需要说明的是，所述第三NPN型三极管还可替换为MOS管、场效应管、 IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。

优选地，所述通道控制模块(10)包括单片机；

所述通道控制模块(10)的所述单片机的第一IO输出端连接所述单片机的第一IO口输出引脚，所述通道控制模块(10)的所述单片机的第二IO输出端连接所述单片机的第二IO口输出引脚，所述通道控制模块(10)的所述单片机的第三IO输出端连接所述单片机的第三IO口输出引脚；所述通道控制模块(10) 的AD采样端连接所述单片机的AD输入引脚，所述通道控制模块(10)的接地端连接所述单片机的GND引脚。

优选地，所述通道控制模块(10)还第七电阻R7和第一电容C1；所述通道控制模块(10)的AD采样端通过所述第七电阻R7连接所述温度传感模块(30) 的输出端，所述通道控制模块(10)的AD采样端连接所述第一电容C1的一端，所述通道控制模块(10)的接地端连接所述第一电容C1的另一端。

优选地，所述温度传感模块(30)包括温度传感器Rt；

所述温度传感模块(30)的输入端通过所述温度传感器Rt连接所述温度传感模块(30)的输出端。

以一个R＝100K，B＝3950K的负温度传感器Rt1，结合一个8位单片机对所述可减少温度传感器Rt1高低温误差的电路的工作原理进行说明：

假设所述负温度传感器Rt1的可探测温度范围从-35度到300度，-35度对应的阻值为2.345兆欧，300度对应的阻值为97欧，在高温和低温时，所述负温度传感器Rt1的自身阻值变化巨大，当只有一个电阻支路时，无法保证每一度都能对应到一个AD值，误差大。所以将所述负温度传感器Rt1的可探测温度范围从-35度到300度划分成三个区间，因为对应有三个IO通道支路所以划分成三个区间，-35度到25度，25度到180度，180度到300度，所述三个IO通道支路的电阻分别取划分区间的中间温度的阻值，如-35度到25度区间取-5度的阻值为423K，25度到180度区间取100度的阻值为6.5K，180度到300度区间取240度阻值为0.25K，根据此电路电阻分压后AD值转换公式，AD值＝支路电阻/(支路电阻+NTC电阻)*255。所述通道控制模块(10)自动选择判断的机制是AD值判断显示温度，首先默认先打开其中一个温度区间的支路，假设当前连接的是所述第二IO通道支路，则假如所述第二IO通道支路中100度的AD 值127，101度的AD值为127，102度AD值为128，103度AD值仍为128，当判断到两个温度对应到都是同一个AD值时，此时表示误差分辨率不够，需要所述通道控制模块(10)关闭所述第二IO通道支路，重新选择一个阻值更小的支路或者更大的支路，即所述第一IO通道支路或所述第三IO通道支路，实现了所述通道控制模块(10)的AD端口采样端采样到的电压控制在小范围，然后再次进行AD值判断，直到一个AD值不对应两个温度为止。并可以根据所述负温度传感器Rt1的特性，调所述第二电阻R2，所述第四电阻R4和所述第五电阻R5的阻值，所述第二电阻R2，所述第四电阻R4和所述第五电阻R5的阻值选择的原则为用户将所述负温度传感器Rt1划分温度区间的各区间的中间温度的阻值，也可以增加IO口的通道支路，多路采样。

有益效果：在所述温度传感模块的温度变化时，其阻值也相应变化，则所述通道控制模块(10)通过对所述IO通道模块(20)中的所述第一IO通道支路(21)和所述第二IO通道支路(22)的切换，实现了将不同的IO通道支路接入所述通道控制模块(10)，进而避免因所述温度传感模块的温度影响导致的所述通道控制模块(10)的AD采样端采集到的电压值变化，降低了对所述通道控制模块(10)AD口的分辨率要求，减少了所述通道控制模块资源的成本。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。