专利名称：一种温度传感处理电路装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制技术中传感器通道的信号处理电路装置，特别是应用于温度控制、使用热敏电阻NTC做传感器的系统，这个装置用于处理热敏电阻NTC输出缓慢变化的电压信号，把它变换成理想开关信号来驱动后面的电路。这个装置属于自动控制技术领域。
目前，在温度自动控制系统的传感器通道中，一般是使用集成电压比较器来处理热敏电阻NTC输出的缓慢变化的电压信号，将其变换成开关信号。如果应用要求有两个温度转换点，也就是我们常说的“温度窗口”是控制的要求时，除了要使用集成电压比较器外，还要使用集成电路触发器。这样，温度控制系统的传感器通道就显得复杂，若使用专用集成电路，在批量不大时成本又会偏高。本实用新型提供一种用分立元器件构成的温度传感处理电路装置，不但结构非常简单，而且成本极其低廉。这是因为电路结构不同、使用材料也不同造成的——现在的技术方案使用多块集成电路，本方案使用几个普通小功率双极性三极管。
本实用新型的目的，是为了克服现有技术的缺点，提供一种即简单又廉价的处理热敏电阻NTC输出的缓慢变化的电压信号、使之变换成理想的开关信号的电路装置。
本实用新型的目的可以通过采取如下措施达到用4只普通小功率双极性三极管和10只电阻加一只电解电容安装在电路板上构成的温度传感处理电路装置(见说明书附图的

图1、图2、图3)，其结构特征是A)普通小功率双极性三极管T1、T2和电阻R1、R2、R3组成施密特触发器电路。
B)普通小功率双极性三极管T3和电阻R4、R5、R6组成温度窗口宽度调整电路。
C)电解电容C和电阻R7、R8、R9、R10组成延时电路。
D)普通小功率双极性三极管T4组成输出缓冲电路。
这四个部分，每部分有自己的功能，组合在一起，才能处理热敏电阻NTC输出的缓慢变化的电压信号，使之变换成理想的开关信号。这个温度传感处理电路装置与现有的用集成电压比较器加集成触发器构成的温度窗口电路相比，不但具有同样的信号处理功能，而且有电路简单，应用成本低，制造容易的优点。在小批量生产的情下，这个优点十分突出。
下面结合说明书附图对本实用新型进行详细描述说明书附图的图1是本实用新型的结构框图。
说明书附图的图2、图3是本实用新型的电气原理图。
说明书附图的图2构成本实用新型的实施例1，由三极管T1、T2和电阻R1、R2、R3组成的施密特触发器电路A)是通过公共发射极电阻R3耦合的两级正反馈放大器。可以看出，施密特触发器电路的两个三极管T1、T2的连接方式，使它们总是处于相互相反的状态，也就是三极管T1饱和导通时，三极管T2处于截止状态，三极管T1截止时，三极管T2处于饱和导通状态。由于施密特触发器电路设置成R1＞R2，以致于三极管T1饱和导通时公共发射极电阻R3上的电位V低低于三极管T2饱和导通时公共发射极电阻R3上的电位V高，也就是V高＞V低，同样三极管T1由截止变为导通时的输入电压高于三极管T1由导通变为截止时的输入电压，这就是施密特触发特性。下面我们来全面分析施密特触发器的工作过程假定双极性三极管发射结的导通压降为0.7V，施密特触发器电路在初始状态(开机加电后的状态)时三极管T1处于截止状态，三极管T2处于饱和导通状态，公共发射极电阻R3上的电位是V高。当被控制区的环境温度在逐渐降低，热敏电阻NTC的阻值在逐渐增大，施密特触发器电路的输入电压在逐渐增大，当逐渐增大的输入电压超过三极管T2饱和导通时公共发射极电阻R3上的电位V+加上0.7V的和时，三极管T1脱离截止状态，进入放大状态，三极管T1中有电流通过，这部分电流实际上是分流了三极管T2的基极电流，使三极管T2饱和度减低，流过三极管T2的电流大大减少，由于R1＞R2，一方面三极管T1的电流在增加，另一方面三极管T2的电流在减少，但增加的电流远小于减少的电流，使通过公共发射极电阻R3上的电流减少，电位V降低，这又进一步使三极管T1脱离截止状态，进入放大状态，并快速进入饱和导通状态，双极性三极管的饱和压降只有0.3V以下，使三极管T2处于截止状态，公共发射极电阻R3上的电位由V高迅速转变为V低，因为这个过程是正反馈，所以三极管T1由截止变为导通状态和三极管T2由导通变为截止状态十分迅速，还因为这时公共发射极电阻R3上的电位V低远低于施密特触发器电路的输入电位，使现有状态十分稳定，也就是现在的三极管T2处于截止状态，三极管T1处于饱和导通状态不易受到破坏。这样就出现了施密特触发器电路的第一个稳态——三极管T1处于饱和导通、三极管T2处于截止、公共发射极电阻R3上的电位为V低的状态。当被控制区的环境温度在逐渐增高，热敏电阻NTC的阻值在逐渐减少，施密特触发器电路的输入电压在逐渐降低，当逐渐降低的输入电压接近公共发射极电阻R3上的电位V低加上0.7V的和时，三极管T1脱离饱和状态，进入放大状态，三极管T1的集电极与发射极间的电压大于饱和状态电压0.3V，这个电压一旦增加到0.6V，三极管T2脱离截止状态，进入放大状态，三极管T2中有电流通过，这又出现了一个增加一个减少的情况，但这次出现的是三极管T2的电流在增加，而三极管T1的电流在减少的情况，又由于R1＞R2，增加的电流远大于减少的电流，使通过公共发射极电阻R3上的电流增加，电位V升高，这又进一步使三极管T1脱离饱和，进入放大状态，并快速进入截止状态，并使三极管T2处于深度饱和状态，公共发射极电阻R3上的电位由V低迅速转变为V高，因为这个过程是正反馈，所以三极管T1由饱和变为截止状态和三极管T2由截止变为导通状态十分迅速，还因为这时公共发射极电阻R3上的电位V高远高于施密特触发器电路的输入电位，使现有状态十分稳定，也就是现在的三极管T2处于饱和导通状态，三极管T1处于截止状态不易受到破坏。这样就出现了施密特触发器电路的第二个稳态——三极管T2处于饱和导通、三极管T1处于截止、公共发射极电阻R3上的电位为V高的状态。
在实际调试这个装置时你会发现，施密特触发器电路的两个稳态对应的两个输入电压的差值不能太小，否则它的二个稳态会出现不稳定的情况。这可能是因为元器件产生的噪声和供电电源本身出现的扰动会干扰稳态建立的过程，两个输入电压的差值太小使稳态的建立更不容易所致。施密特触发器电路的每一个稳态对应的输入电压代表着一个温度，两个稳态对应的两个输入电压就是两个温度转换点，它构成“温度窗口”，两个输入电压的差值太大，意味着温度窗口太宽，这在很多实际应用中是不能允许的，为解决这个问题，本实用新型提出的这种特殊的电路结构——在施密特触发器电路的输入端加上由三极管T3和电阻R4、R5、R6构成的电平位移电路，第B)部分(在本实用新型中称它为温度窗口宽度调整电路，)和在施密特触发器电路的输出端加上由电解电容C和电阻R7、R8、R9、R10组成的延时电路，第C)部分，可以让我们在实现很窄的温度窗口功能时也不会出现问题。实践证明这种结构是可行的，它工作稳定、开关状态理想。下面描述它的工作过程在施密特触发器电路进入第一个稳态后，三极管T3饱和导通，电阻R4接地，由电路理论知，输入电压会降低，使温度窗口的宽度缩窄。另一个稳态后的过程也相似，T3截止，R4悬空，电压升高，同样使温度窗口的宽度缩窄。由于延时电路C)的作用，温度窗口宽度变化的时间是在进入稳态之后，也就是在稳态建立之后两个电压的差值才开始缩小，这样前面所述的那些干扰因素就不能起作用。电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6决定了温度窗口的宽度，调整它们的阻值就等于调整温度窗口的宽度。
需要特别指出的是本实用新型结构中去掉第B)部分，也就是去掉温度窗口宽度调整电路，它构成了一个简单的温度传感处理电路装置(见图3)，同样能够处理热敏电阻传递过来的缓慢变化的电压信号，使之变换成理想的开关信号，只不过温度窗口比较宽一些而已，在某些应用场合，这个特性是需要的。这就是温度传感处理电路装置的最基本结构。再删除其它的部分，就不能构成基本的温度传感处理电路装置。但是应用需要比较窄的温度窗口时，或者温度窗口宽度由用户自己设定时，使用由这四个部分组成的温度传感处理电路装置，会比较容易制做，温度窗口宽度的调整也比较简单。
由电解电容C和电阻R7、R8、R9、R10组成的延时电路C)是本实用新型结构中不可缺少的部分。
由普通小功率双极性三极管T4组成的输出电路D)是整个系统的输出缓冲器。
权利要求一种温度传感处理电路装置，由分立元件组成的施密特触发器和宽度调整电路及延时电路等构成，其结构特征是；A)普通小功率双极性三极管T1、T2和电阻R1、R2、R3组成施密特触发器电路；B)普通小功率双极性三极管T3和电阻R4、R5、R6组成温度窗口宽度调整电路；C)电解电容C和电阻R7、R8、R9、R10组成延时电路；D)普通小功率双极性三极管T4组成输出缓冲电路；四个部分的组合方式是施密特触发器电路的输入端接由热敏电阻NTC输出的缓慢变化的电压信号，施密特触发器电路的输出端接延时电路的输入端，延时电路的输出端的一路接输出缓冲电路，另一路接温度窗口宽度调整电路的输入，输出缓冲电路接执行部件，如继电器，温度窗口宽度调整电路接入热敏电阻NTC和其它电阻组成的网络中，用来调整温度窗口的宽度。
专利摘要本实用新型涉及温度传感处理电路装置。它属于自动控制技术领域,用于处理热敏电阻NTC输出的缓慢变化的电压信号,将其变换成理想的开关信号。它由三极管、电阻和电容装在电路板上构成,其结构特征是:A)三极管T1、T2和电阻R1、R2、R3组成施密特触发器。B)三极管T3和电阻R4、R5、R6组成温度窗口宽度调整电路。C)电容C和电阻R7、R8、R9、R10组成延时电路。D)三极管T4组成输出缓冲电路。四个部分组合在一起,能完成信号的变换功能,有简单易制做的优点。
文档编号G01K7/22GK2443357SQ00239779
公开日2001年8月15日 申请日期2000年10月18日 优先权日2000年10月18日
发明者吴旭日 申请人:吴旭日