温度采样电路、温度采样控制方法和家用电器与流程

本发明涉及电路技术领域，具体地，涉及一种温度采样电路、温度采样控制方法和家用电器。

背景技术：

诸多的家用电器，如烹饪、取暖电器产品的工作过程是与温度是密不可分的，对于烹饪类家用电器，如电磁炉，因为不同的食物有不同的烹饪温度，对取暖类家用电器，如电热取暖器，不同的用户有不同的温度需求，不同的用户操作有不同的温度调控过程。随着生活水平的提高，用户对家电产品的操作需求增加，要求也相应提高，对于诸如烹饪、取暖等家电产品的温度灵敏度和精度提出了更高的要求。

目前的加热类电器产品大多是内置阻性的感温器件去感测温度，但是这种阻性的感温器件有自身不可避免的缺陷。例如，对于电磁炉常用感测锅具温度的负向阻性感温器件，在温度超过一定范围后阻值的变化率就比较小，因而在温度较高时感温的灵敏度就大大降低，感测温度与实际温度差异较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种温度采样电路、温度采样控制方法和家用电器，该温度采样电路在不同的温度区间范围内对应不同的感温器件，较宽温度范围内的灵敏度较高，提高响应速度和测温精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种温度采样电路，包括测温电路，用以感应采样点的温度，并转换为电压，该测温电路包括感温器件ⅰ和感温器件ⅱ，分别用以感应不同温度范围的温度值；开关控制电路，用以控制感温器件ⅰ和感温器件ⅱ的接通或断开；主控电路，用以采集测温电路的电压和控制开关控制电路的接通或断开。

优选地，所述感温器件ⅰ采用负温度系数的热敏电阻t1，所述感温器件ⅱ采用正温度系数的热敏电阻t2；在小于设定温度t0范围内，所述t1的阻值成指数型衰减；在大于设定温度t0范围内，所述t2的阻值成指数型增长；其中，t0的范围为70-120℃。

优选地，所述测温电路还包括电阻r2、电阻r4、开关s1和开关s2；所述热敏电阻t2一端经所述电阻r2接入电源vcc，另一端接地；所述热敏电阻t1一端经所述开关s1接入电源vcc，另一端经所述开关s2和所述电阻r4接地；所述热敏电阻t1和所述开关s2之间与所述电阻r2和所述热敏电阻t1之间连接，接入主控电路的采样端tmian-in。

优选地，所述测温电路还包括电阻r3，所述热敏电阻t2经所述电阻r3和所述电阻r4接地。

优选地，所述测温电路还包括：电阻r1，所述测温电路通过电阻r1接入主控电路的采样端tmian-in；电容c1，所述主控电路的采样端tmian-in通过电容c1接地。

优选地，所述开关控制电路包括三极管q1、三极管q2、线圈k1和线圈k2；所述三极管q1和所述三极管q2的基极与所述主控电路的控制端ctrl连接；所述三极管q1的集电极通过所述线圈k1接入电源vdd，所述三极管q2的集电极通过所述线圈k2接入电源vdd；所述三极管q1和所述三极管q2的发射极接地；所述线圈k1和所述开关s1耦合，所述线圈k1得电或失电带动开关s1吸合或打开；所述线圈k2和所述开关s2耦合，所述线圈k2得电或失电带动开关s2吸合或打开。

优选地，所述开关控制电路还包括r5，所述三极管q1和所述三极管q2的基极通过r5连接所述主控电路的控制端ctrl。

优选地，所述开关控制电路还包括二极管d1、二极管d2、电容c2和电容c3；所述二极管d1负极接电源vdd，正极接所述三极管q1的集电极；所述二极管d2负极接电源vdd，正极接所述三极管q2的集电极；所述电容c2一端连接所述三极管q1的基极，另一端接地；所述电容c3一端连接所述三极管q2的基极，另一端接地。

本发明还提供一种温度采样控制方法，包括：采集采样点的温度值；将采集的所述温度值与设定温度值比较；当所述温度值大于所述设定温度值时，使用正温度系数的感温器件感应所述采样点的温度；当所述温度值小于所述设定温度值时，使用负温度系数的感温器件感应所述采样点的温度。

本发明还提供一种家用电器，该家用电器包含如上所述的温度采样电路。

通过上述技术方案，主控电路控制开关控制电路接通或断开，以控制开关电路选通测温电路中不同的感温器件，测温电路包括感温器件ⅰ和感温器件ⅱ，分别用以感应不同温度范围的温度值；实现全温度范围的感应。感温器件ⅰ和感温器件ⅱ分别采用负温度系数的热敏电阻t1和正温度系数的热敏电阻t2，在不同的温度范围内，使用不同的感温器件感应温度。结合了正、负温度系数热敏电阻t1和t2的阻值随温度变化的特性，使在较宽温度范围内具有较高的采样灵敏度。

温度的采集通过采集分压的方式实现，当开关s1和开关s2断开时，热敏电阻t1所在的支路断开，热敏电阻t2所在的支路接通，热敏电阻t2和电阻r2串联接入vcc和地之间，热敏电阻t2的阻值随温度变化，进而从采样端tmian-in测量的热敏电阻t2的分压随阻值变化，得到热敏电阻t2分压与温度变化的对应关系。当开关s1和开关s2接通时，开关s2短接热敏电阻t2，开关s1接通热敏电阻t1所在的支路，此时，电阻r2和热敏电阻t1并联，接在电源vcc和电阻r4之间，热敏电阻t1阻值随温度变化，热敏电阻t1和电阻r2并联后的分压比也随之变化，通过预先存储入主控电路的分压-阻值-温度的对应关系得到温度值。电路结构简单，采样模式切换灵活。

而开关s1、s2通过开关控制电路中三极管q1、q2的导通和截止控制，开关控制电路结构简单、成本低。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的温度采样电路控制方案图；

图2是本发明一种实施方式的负温度系数热敏电阻t1阻值随温度变化曲线；

图3是本发明一种实施方式的正温度系数热敏电阻t2阻值随温度变化曲线；

图4是本发明一种实施方式的温度采样电路的结合正、负温度系数热敏电阻t1、t2的阻值随温度变化曲线；

图5是本发明一种实施方式的温度采样电路连接图；

图6是本发明另一种实施方式的温度采样电路连接图；

图7是本发明一种实施方式的温度采样电路低温测量等效电路图；

图8是本发明一种实施方式的温度采样电路高温测量等效电路图；

图9是本发明一种实施方式的温度采样控制方法流程图。

附图标记说明

11主控电路21开关控制电路31测温电路

41采样点

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一种实施方式的温度采样电路控制方案图。如图1所示，本发明一种实施方式的温度采样电路，包括测温电路31，用以感应采样点41的温度，并转换为电压，该测温电路31包括感温器件ⅰ和感温器件ⅱ，分别用以感应不同温度范围的温度值；开关控制电路21，用以控制感温器件ⅰ和感温器件ⅱ的接通或断开；主控电路11，用以采集测温电路31的电压和控制开关控制电路21的接通或断开。

上述方案中，通过主控电路11控制开关控制电路21接通或断开，以控制开关电路选通测温电路31中不同的感温器件，测温电路31包括感温器件ⅰ和感温器件ⅱ，分别用以感应不同温度范围的温度值；实现全温度范围的感应。

根据本发明一种实施方式，所述感温器件ⅰ采用负温度系数的热敏电阻t1，所述感温器件ⅱ采用正温度系数的热敏电阻t2；在小于设定温度t0范围内，所述t1的阻值成指数型衰减；在大于设定温度t0范围内，所述t2的阻值成指数型增长；其中，t0的范围为70-120℃。

图2是本发明一种实施方式的负温度系数热敏电阻t1阻值随温度变化曲线。如图2所示，在采样点温度小于设定温度t0范围内，所述负温度系数热敏电阻t1的阻值随温度呈指数型衰减，且变化率较大，在很小的温度区间内就可以获得较大的阻值差异，阻值变化明显。在小于t0的温度范围内，该感温器件ⅰ是随温度变化的灵敏度较高的温度区间，r0-rn为灵敏度较高的阻值范围。

图3是本发明一种实施方式的正温度系数热敏电阻t2阻值随温度变化曲线。如图3所示，在温度大于t0时，正温度系数热敏电阻t2的阻值随温度呈指数型增长，变化率较大，在很小的温度区间内就可以获得较大的阻值差异，最值变化明显。在大于t0的温度范围内，该感温器件ⅱ是随温度变化的灵敏度较高的温度区间，r0-rn为灵敏度较高的阻值范围。

图4是本发明一种实施方式的温度采样电路的结合了正、负温度系数热敏电阻t1和t2的阻值随温度变化曲线。如图4所示，本发明一种实施方式的测温电路结合了两种不同温度特性的感温器件，采用了负温度系数热敏电阻t1在t1'-t0温度范围的阻值变化，采用正温度系数热敏电阻t2在t0-tn温度范围的阻值变化。选t0为灵敏度界限，在采集数据的同时实时与t0进行比较。在温度低于t0时，选通负温度系数热敏电阻t1，应用负温度系数热敏电阻t1的阻值随温度变化的特性；在温度高于t0时，选通正温度系数热敏电阻t2，应用正温度系数热敏电阻t2的阻值随温度变化的特性。r0-rn为灵敏度较高的阻值范围。t1'-tn为电器的工作温度范围。整个温度特性曲线保证了在t1'-tn的温度范围内都是灵敏度较高的状态。

上述方案中，t0的范围例如可以为80-100℃，为现有热敏电阻的灵敏度变化较明显的区间。作为本发明一种实施方式，可设置t0为90℃，选择在小于90℃范围内阻值成指数型衰减的热敏电阻t1，和在大于90℃范围内阻值成指数型增长的热敏电阻t2。

图5是本发明一种实施方式的温度采样电路连接图。如图5所示，本发明一种实施方式的温度采样电路中，所述测温电路31还包括电阻r2、电阻r4、开关s1和开关s2；所述热敏电阻t2一端经所述电阻r2接入电源vcc，另一端接地；所述热敏电阻t1一端经所述开关s1接入电源vcc，另一端经所述开关s2和所述电阻r4接地；所述热敏电阻t1和所述开关s2之间与所述电阻r2和所述热敏电阻t1之间连接，接入主控电路的采样端tmian-in。

上述方案中，当开关s1和开关s2断开时，热敏电阻t1所在的支路断开，热敏电阻t2所在的支路接通，热敏电阻t2和电阻r2串联接入vcc和地之间，热敏电阻t2的阻值随温度变化，进而从采样端tmian-in测量的热敏电阻t2的分压随阻值变化，得到热敏电阻t2分压与温度变化的对应关系。通过预先存储入主控电路的分压-阻值-温度的对应关系得到温度值。

当开关s1和开关s2接通时，开关s2短接热敏电阻t2，开关s1接通热敏电阻t1所在的支路，此时，电阻r2和热敏电阻t1并联，接在电源vcc和电阻r4之间，热敏电阻t1阻值随温度变化，热敏电阻t1和电阻r2并联后的分压比也随之变化，通过预先存储入主控电路的分压-阻值-温度的对应关系得到温度值。

根据本发明一种实施方式，所述开关控制电路包括三极管q1、三极管q2、线圈k1和线圈k2；所述三极管q1和所述三极管q2的基极与所述主控电路的控制端ctrl连接；所述三极管q1的集电极通过所述线圈k1接入电源vdd，所述三极管q2的集电极通过所述线圈k2接入电源vdd；所述三极管q1和所述三极管q2的发射极接地；所述线圈k1和所述开关s1耦合，所述线圈k1得电或失电带动开关s1吸合或打开；所述线圈k2和所述开关s2耦合，所述线圈k2得电或失电带动开关s2吸合或打开。

上述方案中，控制端ctrl与主控电路相连接。当温度低于t0时，控制端ctrl输入高电平，通过控制三极管q1和三极管q2的基极导通三极管q1和q2，从而控制线圈k1和线圈k2接通电源vdd，导通的线圈k1和k2带动开关s1和s2吸合，选通热敏电阻t1所在的支路，同时短路热敏电阻t2所在的支路，实现由负温度系数的热敏电阻t1感应温度、采集分压；温度高于t0时，控制端ctrl输入电压高于vdd或为0，三极管q1和q2均截止，线圈k1和k2不从电源vdd断开，开关s1和开关s2打开，断开热敏电阻t1所在支路，同时接通热敏电阻t2所在的支路，实现由正温度系数的热敏电阻t2感应温度、采集分压。tmian-in将采集的分压数据输入到主控模块中，并由主控模块将电压数据转化为温度数据用于控制相应操作过程。

图6为本发明另一种实施方式的温度采样电路连接图。如图6所示，本发明一种实施方式的温度采样电路中，所述测温电路还包括电阻r3，所述热敏电阻t2经所述电阻r3和所述电阻r4接地。

根据本发明一种实施方式，所述测温电路还包括：电阻r1，所述测温电路通过电阻r1接入主控电路的采样端tmian-in；电容c1，所述主控电路的采样端tmian-in通过电容c1接地。

图7是本发明一种实施方式的温度采样电路低温测量等效电路图。如图7所示，本发明一种实施方式的温度采样电路低温，即小于t0温度范围内的测量等效电路，r1为限流电阻，控制输入主控电路的电流大小；电阻r2和t1并联与r4分压，负温度系数的热敏电阻t1与r2并联后阻值变小，可使r4的分压效果更明显，提供电压-阻值随温度的响应度；电容c1是滤波电容，滤除毛刺信号；此时，主控电路是采集r4电阻的分压信号由采样端tmain-in输入到主控电路。在温度小于t0时，选通负温度系数热敏电阻t1，随着温度升高，热敏电阻t1的阻值逐渐减小，r4的分压则逐渐增大。

图8是本发明一种实施方式的温度采样电路高温测量等效电路图。如图8所示，本发明一种实施方式的温度采样电路高温，即大于t0温度范围内的测量等效电路，r1为限流电阻，控制输入主控电路的电流大小；r2为分压电阻，与t2、r3和r4三个器件构成的体系分压；t2为正温度系数的热敏电阻，r3、r4与t2串联，阻值增大，选通t2时，可增大分压效果，提高分压与温度变化的响应度；c1为滤波电容，滤除毛刺信号；t2、r3和r4的分压由主控电路采样端tmain-in采集并输入到主控模块；在温度高于t0时，选通正温度系数热敏电阻t2，随着温度升高，t2的阻值逐渐增大，采集的分压逐渐增大。

根据本发明一种实施方式，所述开关控制电路还包括r5，所述三极管q1和所述三极管q2的基极通过r5连接所述主控电路的控制端ctrl。

根据本发明一种实施方式，所述开关控制电路还包括二极管d1、二极管d2、电容c2和电容c3；所述二极管d1负极接电源vdd，正极接所述三极管q1的集电极；所述二极管d2负极接电源vdd，正极接所述三极管q2的集电极；所述电容c2一端连接所述三极管q1的基极，另一端接地；所述电容c3一端连接所述三极管q2的基极，另一端接地。

图9是本发明一种实施方式的温度采样控制方法流程图。如图9所示，本发明一种实施方式的温度采样控制方法，包括：在步骤s110中，采集采样点的温度值；在步骤s120中，将采集的所述温度值与设定温度值比较；当所述温度值大于所述设定温度值时，在步骤s130中，使用正温度系数的感温器件感应所述采样点的温度；当所述温度值小于所述设定温度值时，在步骤s140中，使用负温度系数的感温器件感应所述采样点的温度。

上述方案中，在温度小于设定温度时，选择在此区间响应灵敏的负温度系数的感温器件，而在温度大于设定温度时，选择在此区间响应灵敏的正温度系数的感温器件。考虑不同的感温器件在不同的温度区间有不同的响应特性，选取不同的温度区间内响应灵敏的感温器件工作，将不同温度区间的不同灵敏度的感温器件结合获得全温度范围均响应灵敏的特性曲线，以获得宽范围高灵敏度的温度采样控制方法。

本发明还提供一种家用电器，该家用电器包含如上所述的温度采样电路。如上所述的温度采样电路可应用于如电磁炉、电水壶、电暖器等烹饪、加热家用电器中，或可用于其他对温度灵敏度要求较高的家用电器中。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，可以将分压电路拓展为原理相似的分压电路，分压电阻r2、r3和r4的数量和电路连接结构可根据实际电路进行调节，开关s1和s2可更改为除线圈、继电器以外的其他类型的开关器件，可以将采集的数据应用于了解电器工作状态或者控制电器工作模式；感温器件ⅰ和感温器件ⅱ可以拓展为其他类型的感温器件或者温度传感器。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。