专利名称：采用pwm调制输出的水温传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水温传感器，特别是一 种采用PWM调制输出的水温传感器。
背景技术：
在汽车冷却系统中，水温传感器只是该系统局部温度的一个很小的电子单元，但其却是测量冷却系统温度确保发动机工作的关键环节，只有温度传感器正确的指示出温度信息，才能确保发动机工作在最佳状态，否则温度过高会损伤发动机，过低会降低发动机的使用寿命并降低发动机经济性能，如何保证水温传感器能正确稳定测量出待测温度具有重要意义。常规的水温传感器通常使用热敏电阻作为温敏元件，利用热敏电阻的温度——电阻的对应规律，测量散热器的温度，通过仪表显示出散热器温度状态，并参与调节发动机的工作状态。这种常规的温敏电阻功耗高，驱动电流大，由于工作温度较高一般寿命不长；为减少接入线数量，通常使用外壳作为一个电极，并且由于采用模拟电路测量水温，故测量结果易受线路长度、外壳接地腐蚀或接触不良、外界电磁场干扰影响；同时由于模拟电路对工作点要求较高，所以采用热敏电阻输出的传感器不支持多设备同时测量，仅能外接一个测量电路；随着汽车中央控制系统能力的增强，及对发动机节能减排要求的增高，需要更加方便稳定的温度测量方法。
发明内容本实用新型所要解决的问题就是提供一种采用PWM调制输出的水温传感器，有效降低工作功耗，提高使用寿命，抗干扰能力强，支持多设备接入方式，能适应外部多个设备同时采集温度的需要。为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案采用PWM调制输出的水温传感器，包括壳体，所述壳体的头部设有感应水温的热敏元件，所述壳体中设有与热敏元件电连接来处理热敏元件产生的模拟温度信号的功能线路板，所述壳体的尾部设有插接外部电源的插接端子，插接端子与功能线路板电连接，其特征在于所述功能线路板上设有将模拟温度信号处理成PWM信号的数字处理模块和将外部电源的供电电压转化成为数字处理模块的供电电压的电源管理模块。进一步的，所述数字处理模块包括处理热敏元件测得的模拟温度信号的信号调理单元、将经过调理后的模拟温度信号转化为数字温度信号进行数据处理并产生方波信号的数据采集单元、将所述方波信号转化为用于生成占空比调制输出的基频信号的基频产生单元、以及将基频信号和数字温度信号生成PWM信号的波形合成单元，所述信号调理单元的输入端与热敏元件电连接，所述数据采集单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述基频产生单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述波形合成单元的输入端与数据采集单元的输出端及基频产生单元的输出端电连接，所述波形合成单元生成的PWM信号由PWM调制单元调制后经供电电源线输出。[0007]进一步的，所述信号调理单元由信号调理元件和放大单元组成，所述信号调理元件的输入端与热敏元件电连接，所述信号调理元件具有两个输出端，信号调理元件上其中一个输出端与放大单元的输入端电连接，信号调理元件上另一个输出端与基频产生单元的输入端电连接，所述放大单元的输出端与数据采集单元的输入端电连接。进一步的,所述数据采集单元包括V/F变换元件和数据处理元件,所述V/F变换元件的输入端与信号调理单元的输出端电连接，V/F变换元件的输出端与数据处理元件的输入端电连接，所述数据处理元件的输出端与波形合成单元的输入端电连接。进一步的，所述电源管理模块还包括过流保护单元、过压保护单元、干扰保护单元和静电保护单元。进一步的，所述电源管理模块上还接有储能元件。进一步的，所述热敏元件通过导热填充物固定在壳体中。保证热敏元件正常稳定工作，固定可靠。·进一步的，所述功能线路板与热敏元件之间设有阻热填充物。保证功能线路板不受热源影响，能够正常稳定工作。采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点通过内部电路采集出温度信息，并采用PWM调制输出，可有效降低工作功耗，提高使用寿命；独有的数字输出方式极大增强了抗干扰能力；并且支持多设备接入方式，以适应外部多个设备同时采集温度的需要；由于热敏电阻多为非线性温度变化关系，在其高温区的变化范围经常过窄，容易造成其工作的高温区精度降低，本实用新型对其非线性进行修正，确保调制输出的温度信号的线性对应关系。
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明图I为本实用新型一种实施例的结构示意图；图2为图I所示实施例中功能线路板的工作单元框图。
具体实施方式
如图I和2所示本实用新型一种实施例，采用PWM调制输出的水温传感器，包括壳体1，所述壳体的头部设有感应水温的热敏元件2，所述壳体中设有与热敏元件电连接来处理热敏元件产生的模拟温度信号的功能线路板3，所述壳体的尾部设有插接外部电源的插接端子4，插接端子与功能线路板通过供电电源线5电连接，所述功能线路板上设有将模拟温度信号处理成PWM信号的数字处理模块31和将外部电源的供电电压转化成为数字处理模块的供电电压的电源管理模块32。在本实施例中，所述数字处理模块包括处理热敏元件测得的模拟温度信号的信号调理单元33、将经过调理后的模拟温度信号转化为数字温度信号进行数据处理并产生方波信号的数据采集单元34、将所述方波信号转化为用于生成占空比调制输出的基频信号的基频产生单元35、以及将基频信号和数字温度信号生成PWM信号的波形合成单元36，所述信号调理单元的输入端与热敏元件电连接，所述数据采集单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述基频产生单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述波形合成单元的输入端与数据采集单元的输出端及基频产生单元的输出端电连接，所述波形合成单元生成的PWM信号由PWM调制单元37调制后经供电电源线输出。所述信号调理单元由信号调理元件331和放大单元332组成，所述信号调理元件的输入端与热敏元件电连接，所述信号调理元件具有两个输出端，信号调理元件上其中一个输出端与放大单元的输入端电连接，信号调理元件上另一个输出端与基频产生单元的输入端电连接，所述放大单元的输出端与数据采集单元的输入端电连接。一般地，热敏元件采用常规热敏电阻即可。信号调理元件将热敏元件测得的模拟温度信号进行滤波、消抖、抗干扰处理，同时由于常规热敏电阻随温度变化阻值成负温度系数变化，并且其电阻变化率远较其温度变化率小，同时为了降低功耗，也需要驱动电流，这样热敏电阻测得的温度变化信号也将变小，所以需将热敏电阻微小的温度变化信号经放大单元放大为较大的电压信号， 这个电压信号同样为模拟温度信号。所述数据采集单元包括V/F变换元件341和数据处理元件342,所述V/F变换元件的输入端与信号调理单元的输出端电连接，V/F变换元件的输出端与数据处理元件的输入端电连接，所述数据处理元件的输出端与波形合成单元的输入端电连接。通过V/F变换元件将放大后的模拟温度信号转换为频率信号，将转换后的频率信号送至数据处理元件进行数字化处理，在这里频率信号转化为数字温度信号，并在这里进行筛选数据、均值运算、阻尼等数据处理，将频率信号转化为稳定可靠的数字温度信号。上述数字温度信号由基频产生单元中的可靠的振荡器生成稳定的方波信号，方波信号用于生成占空比调制输出的基频信号，所述基频信号和数字温度信号经波形合成单元生成根据温度变化的PWM信号，最后PWM信号由PWM调制单元37调制后经供电电源线输出。这样可以省去除供电电源线外的其他外接信号线，降低接线成本，同时通过减少接线提高温度信号的可靠性。上述实施例中，所述电源管理模块还包括过流保护单元、过压保护单元、干扰保护单元和静电保护单元。所述电源管理模块上还接有储能元件321。储能元件能够将本实用新型工作所需的供电电源进行短暂能量储存，避免PWM调制时传感器短暂失压而失效，确保传感器工作稳定、可靠。另外,所述热敏元件通过导热填充物6固定在壳体中。所述功能线路板与热敏元件之间设有阻热填充物7。除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。
权利要求1.采用PWM调制输出的水温传感器，包括壳体(I)，所述壳体的头部设有感应水温的热敏元件(2)，所述壳体中设有与热敏元件电连接来处理热敏元件产生的模拟温度信号的功能线路板(3)，所述壳体的尾部设有插接外部电源的插接端子(4)，插接端子与功能线路板通过供电电源线(5)电连接，其特征在于所述功能线路板上设有将模拟温度信号处理成PWM信号的数字处理模块(31)和将外部电源的供电电压转化成为数字处理模块的供电电压的电源管理模块(32)。
2.根据权利要求I所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述数字处理模块包括处理热敏元件测得的模拟温度信号的信号调理单元(33)、将经过调理后的模拟温度信号转化为数字温度信号进行数据处理并产生方波信号的数据采集单元(34)、将所述方波信号转化为用于生成占空比调制输出的基频信号的基频产生单元(35)、以及将基频信号和数字温度信号生成PWM信号的波形合成单元(36)，所述信号调理单元的输入端与热敏元件电连接，所述数据采集单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述基频产生单元的输入端与信号调理单元的输出端电连接，所述波形合成单元的输入端与数据采集单元的输出端及基频产生单元的输出端电连接，所述波形合成单元生成的PWM信号由PWM调制单元(37)调制后经供电电源线输出。
3.根据权利要求2所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述信号调理单元由信号调理元件(331)和放大单元(332)组成，所述信号调理元件的输入端与热敏元件电连接，所述信号调理元件具有两个输出端，信号调理元件上其中一个输出端与放大单元的输入端电连接，信号调理元件上另一个输出端与基频产生单元的输入端电连接，所述放大单元的输出端与数据采集单元的输入端电连接。
4.根据权利要求2所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述数据采集单元包括V/F变换元件(341)和数据处理元件(342)，所述V/F变换元件的输入端与信号调理单元的输出端电连接，V/F变换元件的输出端与数据处理元件的输入端电连接，所述数据处理元件的输出端与波形合成单元的输入端电连接。
5.根据权利要求I所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述电源管理模块还包括过流保护单元、过压保护单元、干扰保护单元和静电保护单元。
6.根据权利要求I或5所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述电源管理模块上还接有储能元件(321)。
7.根据权利要求I所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述热敏元件通过导热填充物￠)固定在壳体中。
8.根据权利要求I或7所述的采用PWM调制输出的水温传感器，其特征在于所述功能线路板与热敏元件之间设有阻热填充物(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种采用PWM调制输出的水温传感器，包括壳体，所述壳体的头部设有感应水温的热敏元件，所述壳体中设有与热敏元件电连接来处理热敏元件产生的模拟温度信号的功能线路板，所述壳体的尾部设有插接外部电源的插接端子，插接端子与功能线路板电连接，所述功能线路板上设有将模拟温度信号处理成PWM信号的数字处理模块和将外部电源的供电电压转化成为数字处理模块的供电电压的电源管理模块。本实用新型有效降低了工作功耗，提高了使用寿命，抗干扰能力强，支持多设备接入方式，能适应外部多个设备同时采集温度的需要。
文档编号G01K7/22GK202599563SQ20122015307
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者叶荣榕, 徐晖, 孙永法 申请人:黄山金马股份有限公司