一种基于热敏电阻的温度测量电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体的说是涉及一种基于热敏电阻的温度测量电路。

背景技术：

随着海拔高度的上升，电气设备、功率器件等运行条件的变差，电气设备和功率器件的运行参数相对于低海拔条件出现了很大的变化，如运行温度上升等，这使得适用于平原地区的电气设备应用到高原地区后出现了易发生故障的现象。

因此，如何实现对不同海拔高度下的温度测量是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于热敏电阻的温度测量电路，电路结构简单，通过电压值的测量转换为待测温度值的测量，测量方法简单，准确度高，实现了对不同海拔高度下的温度测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于热敏电阻的温度测量电路，包括热敏电阻rt、电阻r1、电阻r2以及二级运算放大电路；所述热敏电阻rt的一端与电源相连，另一端与所述电阻r1的一端相连，所述电阻r1的另一端接地，所述热敏电阻rt与所述电阻r1的连接点连接所述电阻r2的一端，且所述电阻r2的另一端连接所述二级运算放大电路。

进一步，所述二级运算放大电路包括前级反比例运算放大电路以及后级调零电路。

进一步，所述前级反比例运算放大电路和所述后级调零电路均包括一个双运算放大器，分别为第一级lm358和第二级lm358；所述第一级lm358的2号管脚与所述电阻r2相连，且所述第一级lm358的2号管脚与1号管脚之间连接有电阻r4，所述第一级lm358的3号管脚连接电阻r30，所述电阻r30接地；

所述第二级lm358的6号管脚与所述第一级lm358的1号管脚通过电阻r5相连，所述第二级lm358的6号管脚和7号管脚之间连接有电阻r7，且所述第二级lm358的6号管脚连接电阻r40，所述电阻r40的另一端与可调电阻器r37的可调端相连，所述可调电阻器r37的两端分别连接+15v和-15v电源，所述第二级lm358的5号管脚连接电阻r39，所述电阻r39接地；

所述第一级lm358的4号管脚和所述第二级lm358的4号管脚均连接有-15v电源，所述第一级lm358的8号管脚和所述第二级lm358的8号管脚均连接有+15v电源。

进一步，所述热敏电阻rt的阻值为：

其中，rt表示热敏电阻的阻值，u10表示连接点与电阻r2之间的测量电压，电阻r1取40kω；

其中，u1表示第二级lm358的7号管脚的输出电压，电阻r2取10kω，电阻r4取10kω，电阻r5取10kω，电阻r7取10kω。

进一步，所述热敏电阻rt的待测温度为：

其中，t为待测温度，rt表示热敏电阻的阻值，表示热敏电阻温度为t0时的标称阻值；b为热敏电阻的热敏指数，取3950k；t0为标称阻值下的温度，取(273.15+25)k，此时的为100kω。

进一步，所述热敏电阻rt为kg-d43-1型的负温度系数热敏电阻。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于热敏电阻的温度测量电路，热敏电阻会根据测量点温度的变化情况改变自身阻值，根据这一特点，首先，为热敏电阻提供一个电压值，热敏电阻与电阻r1串联，电阻r1起到分压的作用。随着温度的变化，热敏电阻rt的阻值也随之改变，热敏电阻rt的电压值ut也随之改变，从而将电阻阻值的测量转换为电压值的测量，电阻r1和电压成正比的原理实现对热敏电阻阻值的测量，从而可以对不同状态下的温度测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种基于热敏电阻的温度测量电路图。

图2附图为本实用新型热敏电阻负温度系数温度范围为-50℃-+150℃时的非线性拟合结果曲线。

图3附图为本实用新型热敏电阻负温度系数温度范围为-50℃--25℃时的非线性拟合结果曲线。

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做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。

本实用新型实施例公开了一种基于热敏电阻的温度测量电路，包括热敏电阻rt、电阻r1、电阻r2以及二级运算放大电路；热敏电阻rt的一端与电源相连，另一端与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端接地，热敏电阻rt与电阻r1的连接点连接电阻r2的一端，且电阻r2的另一端连接二级运算放大电路。

根据实际电源温度的测量要求，选择kg-d43-1型的负温度系数热敏电阻，它的参数如下：标称电阻值r＝10k；材料常数b(50℃)＝3950k，该材料常数是用50℃时电阻值参考25℃时的标称电阻值计算得出的材料常数；测温范围：-50℃～+150℃。

由于热敏电阻r-t曲线的非线性给ntc的应用带来许多不便，可以用steinhart-hart公式来校正r-t的关系为：式中a、b、c是与热敏电阻相关的steinhart-hart常数，这个公式可以对大多数ntc进行校正。在热敏电阻的工作范围内这个公式可以提供0.01℃的精度。另外对于提供r-t关系数据的ntc可以采用分段线性的方法来校正温度。图2和图3给出了ntc温度范围为-50℃—+150℃时的非线性拟合结果曲线。

根据kg-d43-1型ntc热敏电阻的r-t特性和材料常数b的计算公式，可推导出阻值与测量温度之间的关系式为(1)所示：

其中，t为待测温度，rt表示热敏电阻的阻值，表示热敏电阻温度为t0时的标称阻值；b为热敏电阻的热敏指数，取3950k；t0为标称阻值下的温度，取(273.15+25)k，此时的为100kω。

热敏电阻会根据测量点温度的变化情况改变自身阻值，其电阻值随温度的上升而减小，所以，根据热敏电阻的阻值可以计算出测试点温度，计算公式如式(1)。

根据热敏电阻的特点，设计出温度测量电路，如图1，为热敏电阻提供一个5v电压，热敏电阻rt与电阻r1串联，热敏电阻rt与电阻r1的连接点连接电阻r2的一端，电阻r2的另一端与第一级lm358的2号管脚相连，第一级lm358的3号管脚与电阻r30相连，r30电阻的另一端与电源地gnd相连，第一级lm358的2号管脚与r4相连，电阻r4的另一端与第一级lm358的1号管脚相连，同时与电阻r5相连，电阻r5的另一端与第二级lm358的6号管脚相连，同时与电阻r40和电阻r7相连，电阻r40的另一端与可调电位器r37可调端相连，可调电位器r37的另两端与电源+15v和-15v相连，电阻r7的另一端与第二级lm358的7号管脚相连，第二级lm358的5号管脚与电阻r39相连，电阻r39的另一端与电源地gnd相连。第一级lm358的4号管脚和第二级lm358的4号管脚均连接有-15v电源，第一级lm358的8号管脚和第二级lm358的8号管脚均连接有+15v电源。

其中，电阻r1的阻值为40kω，电阻r2的阻值为10kω，电阻r30的阻值为5kω，电阻r4的阻值为10kω，电阻r5的阻值为10kω，电阻r7的阻值为10kω，电阻r39的阻值为5kω，电阻r40的阻值为10kω，电阻r37的最大阻值为100kω；

第一级lm358组成了前级反比例运算电路，可对测量电压u10进行调整使其适用于单片机控制芯片的输入范围，同时为了消除放大器工作过程中零漂对测量的影响；第二级lm358组成了调零电路，可对运放电路中零点漂移电压进行调整，从而确保系统的测量精度。

由第一级lm358组成的前级反比例运算电路可知，第一级lm3581号管脚的输出电压为：

由于第二级lm358组成的减法电路是为了实现对放大器零漂的消除，而对于第一级lm358的1号管脚输出信号来讲，还是一个反比例运算放大电路，所以，第二级lm358的7号管脚输出信号为：

结合公式(2)和公式(3)可得：

由于热敏电阻与电阻r1串联，电阻r1起到分压的作用。随着温度的变化，热敏电阻rt的阻值也随之改变，热敏电阻rt的电压值ut也随之改变，从而将电阻阻值的测量转换为电压值的测量，电阻r1和电压成正比的原理实现对热敏电阻阻值的测量。

当分压电阻r1阻值确定时，通过测量电压u10值的大小就可以计算出热敏电阻的阻值，计算公式如下：

通过公式(4)和公式(5)可得出热敏电阻的阻值rt，再通过公式(1)可计算得到待测温度t的值。

因此，通过公式可知，最后通过测量第二级lm3587号管脚的输出电压u1，计算出待测温度t的值。

本实用新型电路结构简单，通过电压值的测量转换为温度值的测量，测量方法简单，准确度高，实现了对不同海拔高度下的温度测量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。