CN104568194A - 一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，包括相互连接的温度传感器、二极管、第一至第八电阻、第一至第三运算放大器和电容。本发明采用AD590温度传感器，具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。通过外接电路把电流输出转化成电压输出，同时，在电路中采用运放LM124作为接入的电压跟随器，把输出信号接入数据采集模块的模拟通道，提高了数据的准确性。

Description

一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路

技术领域

本发明公开了一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，涉及传感器的电路设计技术领域。

背景技术

温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

现有技术中惯用的温度传感器包括半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为人们的生活提供了无数的便利和功能。温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。金属随着温度变化，其电阻值也发生变化。对于不同金属来说，温度每变化一度，电阻值变化是不同的，而电阻值又可以直接作为输出信号。

发明专利“温度传感器”申请号为：201210465586.X，所公开的温度传感器，并未说明其具体的电路结构。

现有技术中常用的传感器电路测量精度普遍较差，数据采集的准确性不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，包括温度传感器、二极管、第一至第八电阻、第一至第三运算放大器和电容，其中，

所述第一电阻的一端和外接电压端相连，第一电阻的另一端分别和二极管的负极、第二电阻的一端相连，二极管的正极接地，第二电阻的另一端和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端接地，第三电阻的可调端和第一运算放大器的正输入端相连，第一运算放大器的负输入端分别和第一运算放大器的输出端、第七电阻的一端相连，第七电阻的另一端分别和第二运算放大器的负输入端、第八电阻的一端相连，第八电阻的另一端分别和第二运算放大器的输出端、电容的一端相连接并作为电路的输出端，电容的另一端接地；

所述温度传感器的一端和外接电压端相连，温度传感器的另一端分别和第三运算放大器的正输入端、第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端接地，第三运算放大器的负输入端分别和第三运算放大器的输出端、第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端分别和第六电阻的一端、第二运算放大器的正输入端相连，第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的上拉端和外接电压端相连，第二运算放大器的下拉端接地。

作为本发明的进一步优选方案，所述二极管的型号为6TQ045S。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一至第三运算放大器的型号均为LM124-NSC。

作为本发明的进一步优选方案，所述第三电阻为可调电阻，量程为50千欧。

作为本发明的进一步优选方案，所述电容的大小为0.1μF。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明采用AD590温度传感器，具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。通过外接电路把电流输出转化成电压输出，同时，在电路中采用运放LM124作为接入的电压跟随器，把输出信号接入数据采集模块的模拟通道，提高了数据的准确性。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图，

其中：D1为二极管，R1至R8分别为第一至第八电阻，U1至U3分别为第一至第三运算放大器，C1为电容，VDD为外接电压端。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的电路结构示意图如图1所示，所述利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，包括温度传感器、二极管、第一至第八电阻、第一至第三运算放大器和电容，其中，

所述第一电阻的一端和外接电压端相连，第一电阻的另一端分别和二极管的负极、第二电阻的一端相连，二极管的正极接地，第二电阻的另一端和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端接地，第三电阻的可调端和第一运算放大器的正输入端相连，第一运算放大器的负输入端分别和第一运算放大器的输出端、第七电阻的一端相连，第七电阻的另一端分别和第二运算放大器的负输入端、第八电阻的一端相连，第八电阻的另一端分别和第二运算放大器的输出端、电容的一端相连接并作为电路的输出端，电容的另一端接地；

所述温度传感器的一端和外接电压端相连，温度传感器的另一端分别和第三运算放大器的正输入端、第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端接地，第三运算放大器的负输入端分别和第三运算放大器的输出端、第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端分别和第六电阻的一端、第二运算放大器的正输入端相连，第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的上拉端和外接电压端相连，第二运算放大器的下拉端接地。

作为本发明的进一步优选方案，所述二极管的型号为6TQ045S。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一至第三运算放大器的型号均为LM124-NSC。

作为本发明的进一步优选方案，所述第三电阻为可调电阻，量程为50千欧。

作为本发明的进一步优选方案，所述电容的大小为0.1μF。

在本发明中，温度传感器的采用的是AD590。AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度关系制成的电流输出型两端温度传感器，在被测温度一定时，该器件相当于一个恒流源，AD590具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。通过外接电路把电流输出转化成电压输出，同时为了数据的准确性，在这个电路中也接了电压跟随器，采用运放LM124。把输出信号接入数据采集模块的模拟通道即可。

在本发明实现的电路中，温度每增加1℃，电流增加1μA，随之电压增加0.01V。因为AD590的输出以绝对温度零度（-273℃）为基准，所以在室温20℃时，其输出电流为（273+20）=293μA，其输出的电压值为（10K×293μA）=2.93V。即温度和输出电压的关系为：

t=Vo×102−273；

其中，t为温度，单位为℃；Vo为输出电压值，单位为V。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，其特征在于：包括温度传感器、二极管、第一至第八电阻、第一至第三运算放大器和电容，其中，

所述第一电阻的一端和外接电压端相连，第一电阻的另一端分别和二极管的负极、第二电阻的一端相连，二极管的正极接地，第二电阻的另一端和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端接地，第三电阻的可调端和第一运算放大器的正输入端相连，第一运算放大器的负输入端分别和第一运算放大器的输出端、第七电阻的一端相连，第七电阻的另一端分别和第二运算放大器的负输入端、第八电阻的一端相连，第八电阻的另一端分别和第二运算放大器的输出端、电容的一端相连接并作为电路的输出端，电容的另一端接地；

所述温度传感器的一端和外接电压端相连，温度传感器的另一端分别和第三运算放大器的正输入端、第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端接地，第三运算放大器的负输入端分别和第三运算放大器的输出端、第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端分别和第六电阻的一端、第二运算放大器的正输入端相连，第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的上拉端和外接电压端相连，第二运算放大器的下拉端接地。

2.如权利要求1所述的一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，其特征在于：所述二极管的型号为6TQ045S。

3.如权利要求1所述的一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，其特征在于：所述第一至第三运算放大器的型号均为LM124-NSC。

4.如权利要求1所述的一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，其特征在于：所述第三电阻为可调电阻，量程为50千欧。

5.如权利要求1所述的一种利用运算放大器作为电压跟随器的温度传感器电路，其特征在于：所述电容的大小为0.1μF。