專(zhuān)利名稱(chēng)：一種溫度補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度補(bǔ)償電路，尤其涉及一種用于傳感器或傳感系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償電路，屬于傳感器電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器的應(yīng)用已經(jīng)遍布各個(gè)領(lǐng)域，例如軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開(kāi)發(fā)、航天建設(shè)等。在這些領(lǐng)域獲取控制信息，都要通過(guò)傳感器對(duì)各種信息進(jìn)行采集檢測(cè)，再進(jìn)行相應(yīng)的處理操作。傳感器的廣泛應(yīng)用，使得對(duì)其測(cè)量的精度要求越來(lái)越高。但大多數(shù)傳感器敏感元器件的材料特性都與環(huán)境溫度有著密切的聯(lián)系。在實(shí)際工作時(shí)，常常由于外界環(huán)境溫度變化范圍較大，造成傳感器的靈敏度下降，同時(shí)給測(cè)量與檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)較大的誤差。在一些對(duì)于測(cè)量精度要求非常高的領(lǐng)域，這些誤差對(duì)于整個(gè)傳感系統(tǒng)可能是致命的。所以采取措施以減少和消除溫度變化帶來(lái)的影響是很有必要的。現(xiàn)有技術(shù)中，用于傳感器的溫度補(bǔ)償電路大都采用電壓補(bǔ)償電路。但采用電壓補(bǔ)償方式，傳輸距離比較短，并且容易引進(jìn)干擾，使得補(bǔ)償?shù)木炔粶?zhǔn)確。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?2117270.6的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)中，公開(kāi)一種用于氣敏傳感器的溫度補(bǔ)償電路。該溫度補(bǔ)償電路中，第一分壓電阻與第二分壓電阻串聯(lián)，熱敏電阻與第一電阻并聯(lián)；第二分壓電阻接恒壓，以第一分壓電阻與第二分壓電阻串聯(lián)的整體電壓作氣敏傳感器的加熱電壓，或第一分壓電阻與第二分壓電阻串聯(lián)的整體接恒壓，第一分壓電阻的電壓作為氣敏傳感器的加熱電壓。通過(guò)該溫度補(bǔ)償電路，對(duì)傳感器的加熱電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使得傳感器的敏感元件的工作溫度始終保持恒溫狀態(tài)，從而保證了傳感器的溫度特性。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種溫度補(bǔ)償電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種溫度補(bǔ)償電路，包括測(cè)溫電路、處理電路以及濾波電路；所述測(cè)溫電路通過(guò)所述處理電路與所述濾波電路相連；所述測(cè)溫電路為熱敏電阻以及可調(diào)電阻構(gòu)成的電橋電路，用于感測(cè)溫度并采集數(shù)據(jù)；所述處理電路為差分運(yùn)算放大電路，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理并對(duì)傳感器原有電流進(jìn)行補(bǔ)償； 所述濾波電路用于對(duì)補(bǔ)償后的電路進(jìn)行濾波。其中較優(yōu)地，所述測(cè)溫電路為熱敏電阻、第一電阻、第二電阻和第三電阻組成的電橋電路；所述第一電阻與所述第三電阻串聯(lián)為所述電橋電路的一臂，所述第二電阻與所述熱敏電阻串聯(lián)為所述電橋電路另一臂；所述第二電阻與所述第三電阻另一端相連并接電源；所述第一電阻與所述熱敏電阻的另一端相連并接地；兩個(gè)電壓輸出端分別位于所述第一電阻、所述第三電阻之間和所述第二電阻、所述熱敏電阻之間。其中較優(yōu)地，所述測(cè)溫電路輸出端通過(guò)電壓跟隨器與所述處理電路相連接。其中較優(yōu)地，所述處理電路為差分運(yùn)算放大電路，包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、采樣電阻以及運(yùn)算放大器；所述第四電阻、所述第五電阻的一端分別連接所述測(cè)溫電路的輸出端，另一端分別連接所述運(yùn)算放大器的反相輸入端、同相輸入端；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端、輸出端之間接所述第七電阻；所述運(yùn)算放大器的輸出端還接所述第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端分別與傳感器原有的電流輸出端、所述采樣電阻、所述濾波電路的輸入端、第六電阻一端連接；所述采樣電阻的另一端接地，所述第六電阻的另一端接所述運(yùn)算放大器的同相輸入。其中較優(yōu)地，所述第四電阻、所述第五電阻、所述第六電阻以及所述第七電阻為等值電阻。其中較優(yōu)地，所述濾波電路是二階有源RC低通濾波電路，包括第十電阻、第九電阻、第一電容以及第二電容；所述第十電阻一端與處理電路的輸出端相連接，另一端分別與所述第九電阻、所述第二電容相連接；所述第九電阻的另一端作為濾波電路輸出端，并通過(guò)所述第一電容接地；所述第二電容另一端接所述濾波電路的輸出端。其中較優(yōu)地，所述濾波電路是一階有源RC低通濾波電路。本實(shí)用新型提供的溫度補(bǔ)償電路采用電流補(bǔ)償方式，在采樣電阻之前就對(duì)傳感器輸出進(jìn)行了補(bǔ)償，且該輸出信號(hào)不受負(fù)載電阻的影響，抗干擾能力強(qiáng)，補(bǔ)償范圍可達(dá)到一40°C +125°C。

圖1為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的電路原理圖；圖4為傳感系統(tǒng)中補(bǔ)償電流隨溫度變化的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型所提供的溫度補(bǔ)償電路可以對(duì)傳感器或傳感系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。該溫度補(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、處理電路以及濾波電路。其中，測(cè)溫電路由熱敏電阻以及可調(diào)電阻構(gòu)成電橋電路，用于感測(cè)溫度并采集數(shù)據(jù)；處理電路由電阻以及運(yùn)算放大器構(gòu)成，用于對(duì)測(cè)溫電路采集的數(shù)據(jù)處理，并對(duì)傳感器原有電流進(jìn)行補(bǔ)償；濾波電路用于對(duì)處理電路補(bǔ)償后的電路進(jìn)行濾波。測(cè)溫電路采用熱敏電阻構(gòu)成電橋電路，為溫度采集端。如圖1所示，該電路由一個(gè)熱敏電阻，三個(gè)可調(diào)電阻組成；其中，電阻R1、與電阻R3串聯(lián)構(gòu)成基準(zhǔn)電壓電路。電阻R2與熱敏電阻PTl串聯(lián)構(gòu)成溫度電壓電路。電阻R2、R3的另一端相連并接電源+VCC，電阻Rl與PTl的另一端相連并接地。測(cè)溫電路的基準(zhǔn)電壓輸出端、溫度電壓輸出端分別連接在電阻Rl、R3之間和電阻R2、PT I之間?；鶞?zhǔn)電壓輸出端、溫度電壓輸出端接處理電路。如圖1所示，測(cè)溫電路與處理電路連接方式分為負(fù)溫系接法和正溫系接法:負(fù)溫系接法為基準(zhǔn)電壓輸出端接處理電路的反相通路(即圖1中A點(diǎn)代表反相通路)，溫度電壓輸出端接同相通路(即圖1中B點(diǎn)代表同相通路);正溫系接法則相反。在本實(shí)施例中，測(cè)溫電路與處理電路之間連接均采用負(fù)溫系接法。為了起到隔離作用，基準(zhǔn)電壓輸出端、溫度電壓輸出端可以通過(guò)電壓跟隨器接處理電路。本實(shí)施例中，溫度電壓輸出端通過(guò)電壓跟隨器與處理電路連接，而基準(zhǔn)電壓輸出端直接與處理電路相連。測(cè)溫電路中可調(diào)電阻阻值的選取在后文有相關(guān)說(shuō)明。本溫度補(bǔ)償電路中的處理電路為差分運(yùn)算放大電路。如圖1所示，該電路包括6個(gè)定值電阻R4、R5、R6、R7、R8、RLl以及運(yùn)算放大器組成。運(yùn)算放大器采用集成電路芯片0P4177。其中，電阻R4、R5的一端分別連接測(cè)溫電路的輸出端，另一端分別連接運(yùn)算放大器的反相輸入端、同相輸入端。運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端之間接電阻R7。運(yùn)算放大器的輸出端同時(shí)接電阻R8—端。電阻R8的另一端分別連接傳感器原有的電流輸出端、采樣電阻RL1、濾波電路的輸入端及電阻R6。電阻R6的另一端接運(yùn)算放大器的同相輸入端。采樣電阻RLl的另一端接地。為了起到隔離作用，電阻R8優(yōu)選通過(guò)電壓跟隨器與電阻R6相連接。其中電阻R4、R5、R6、R7為等值電阻，電阻RLl為采樣電阻。電阻R8的取值后文有相關(guān)說(shuō)明。對(duì)于濾波電路，可以采用二階有源RC低通濾波電路或是一階有源RC低通濾波電路。在第一實(shí)施例中，濾波電路優(yōu)選采用二階有源RC低通濾波電路，該電路包括2個(gè)電阻R9、R10和2個(gè)電容C1、 C2。其中，電阻RlO—端與處理電路的輸出端相連接，另一端分別與電阻R9、電容C2相連接。電阻R9的另一端作為濾波電路的輸出端，并通過(guò)電容Cl接地。電容C2的另一端接濾波電路的輸出端。圖2顯示了本實(shí)用新型的第二實(shí)施例。與第一實(shí)施例不同的是濾波電路采用一階有源RC低通濾波電路，包括電阻R9和電容Cl。其中，電阻R9的一端接處理電路的輸出端，另一端通過(guò)作為濾波電路輸出端，并通過(guò)電容Cl接地。為了起到隔離作用，電阻R9的另一端優(yōu)選連接電壓跟隨器作為濾波電路的輸出端，并通過(guò)電容接地。圖3為第三實(shí)施例的電路原理圖。與第一實(shí)施例不同的是，測(cè)溫電路的基準(zhǔn)電壓輸出端與溫度電壓輸出端均通過(guò)電壓跟隨器與處理電路相連接。濾波電路采用的是一階有源RC低通濾波電路，包括電阻R9和電容R1，電阻R9的一端接處理電路的輸出端，并通過(guò)電容C2接地，另一端作為濾波電路的最終輸出端。下面對(duì)本實(shí)用新型的溫度補(bǔ)償原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。電阻R1、R2、R3及PTl構(gòu)成電橋電路，其中電阻Rl、R3構(gòu)成電橋電路的一臂。在電源供電為+ VCC時(shí)，則基準(zhǔn)電壓輸出值通過(guò)以下公式計(jì)算:
Γ I TT R1-xVcc,.XVC = -~—( I )
R1+R3[0043]其中，V。表示基準(zhǔn)電壓輸出，R1、R3表示電阻R1、R3的阻值，調(diào)節(jié)電阻Rl與電阻R3的比值即可獲得基準(zhǔn)電壓，而基準(zhǔn)電壓值的選取又依靠于選取的基準(zhǔn)溫度點(diǎn)。對(duì)于選取基準(zhǔn)溫度點(diǎn)取決于電路溫度穩(wěn)定性最高的溫度點(diǎn)(常溫或其他溫度點(diǎn))。下面以選取55°C作為基準(zhǔn)溫度點(diǎn)，然后利用熱敏PTl (在此用鉬電阻實(shí)現(xiàn))的阻值與溫度關(guān)系式計(jì)算出55°C時(shí)實(shí)際電阻值，鉬電阻的選取根據(jù)具體實(shí)施，本次選取的為PT100, RO為鉬電阻的阻值。鉬電阻阻值表達(dá)式:Ro = 0.3851T+100(2)鉬電阻與電阻R2構(gòu)成電橋電路的另一臂，溫度電壓輸出值通過(guò)以下公式計(jì)算:
權(quán)利要求1.一種溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述溫度補(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、處理電路以及濾波電路； 所述測(cè)溫電路通過(guò)所述處理電路與所述濾波電路相連； 所述測(cè)溫電路為熱敏電阻以及可調(diào)電阻構(gòu)成的電橋電路，用于感測(cè)溫度并采集數(shù)據(jù)；所述處理電路為差分運(yùn)算放大電路，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理并對(duì)傳感器原有電流進(jìn)行補(bǔ)償； 所述濾波電路用于對(duì)補(bǔ)償后的電路進(jìn)行濾波。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述測(cè)溫電路為熱敏電阻、第一電阻、第二電阻和第三電阻組成的電橋電路； 所述第一電阻與所述第三電阻串聯(lián)為所述電橋電路的一臂，所述第二電阻與所述熱敏電阻串聯(lián)為所述電橋電路另一臂； 所述第二電阻與所述第三電阻另一端相連并接電源； 所述第一電阻與所述熱敏電阻的另一端相連并接地； 兩個(gè)電壓輸出端分別位于所述第一電阻、所述第三電阻之間和所述第二電阻、所述熱敏電阻之間。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述測(cè)溫電路輸出端通過(guò)電壓跟隨器與所述處理電路相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述處理電路為差分運(yùn)算放大電路，包括:第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、采樣電阻以及運(yùn)算放大器； 所述第四電阻、所述第五電阻一端分別連接所述測(cè)溫電路的輸出端，另一端分別連接所述運(yùn)算放大器的反相輸入端、同相輸入端； 所述運(yùn)算放大器的反相輸入端、輸出端之間接所述第七電阻； 所述運(yùn)算放大器的輸出端還連接所述第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端分別與傳感器原有的電流輸出端、所述采樣電阻、所述濾波電路的輸入端、第六電阻一端連接；所述采樣電阻的另一端接地，所述第六電阻的另一端接所述運(yùn)算放大器的同相輸入。
5.如權(quán)利要求4所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述第四電阻、所述第五電阻、所述第六電阻以及所述第七電阻為等值電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述濾波電路是二階有源RC低通濾波電路，包括第十電阻、第九電阻、第一電容以及第二電容； 所述第十電阻一端與處理電路的輸出端相連接，另一端分別與所述第九電阻、所述第二電容相連接； 所述第九電阻的另一端作為濾波電路輸出端，并通過(guò)所述第一電容接地； 所述第二電容另一端連接所述濾波電路的輸出端。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償電路，其特征在于: 所述濾波電路是一階有源RC低通濾波電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種溫度補(bǔ)償電路，包括測(cè)溫電路、處理電路以及濾波電路；其中，測(cè)溫電路通過(guò)處理電路與濾波電路相連；測(cè)溫電路為熱敏電阻以及可調(diào)電阻構(gòu)成電橋電路，用于感測(cè)溫度并采集數(shù)據(jù)；處理電路為差分運(yùn)算放大電路，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理并對(duì)傳感器原有電流進(jìn)行補(bǔ)償；濾波電路用于對(duì)補(bǔ)償后的電路進(jìn)行濾波。本溫度補(bǔ)償電路為電流補(bǔ)償，在采樣電阻之前就對(duì)傳感器輸出進(jìn)行了補(bǔ)償，且該輸出信號(hào)不受負(fù)載電阻的影響，抗干擾能力強(qiáng)，補(bǔ)償范圍大。
文檔編號(hào)G01D3/028GK203037265SQ20132003670
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者杜琨 申請(qǐng)人:廊坊市北斗神舟測(cè)控儀器有限公司