一种测量微小温度变化电路的制作方法

本实用新型涉及一种温度测量技术领域，特别是涉及一种测量微小温度变化电路。

背景技术：

滴定法是最经典、古老、使用范围最广的分析方法，绝大部分都使用电位指示的方法，即电位滴定法进行测定，但是，有些反应没有相应的指示电极、或者样品对电极有干扰，甚至无法使用，此时电位滴定法就无法使用，而温度滴定就有了用武之地。

我们知道，电化学中电位变化只是化学反应的部分表现形式，而反应焓变更能体现化学反应，所有的化学反应都有焓的变化(ΔH)，具有如下特性：

ΔH＝ΔG+T*ΔS，

其中，ΔG为自由能变化量，T为温度，ΔS为熵的变化量。

只要有化学反应，样品溶液就会产生温度的变化(上升或者下降)，即放热反应或者吸热反应。对应一个简单的化学反应，温度的上升或者下降的多少与反应生成物的量有直接的关系。当滴定剂恒速添加到被滴定物中，滴定剂与被滴定剂将产生化学反应，温度将发生变化，当被滴定剂未完全反应时，温度变化率将是恒定的；当滴定物全部反应后，温度变化率将发生变化，与之相应的曲线上出现的拐点即可视为滴定终点。

而温度滴定最关键的一点就是如何快速、动态、高精度的得到当前温度的变化，通常为了提高测量精度，需要恒速添加，而添加速度比较低，最低可能达到每秒0.02mL(每次0.005mL)的添加量，这样，由于实际添加的量很小，化学反应产生的温度变化将微乎其微，基本上都是在0.001℃的数量级上变化，为了及时获取这种量级的温度变化，需要一种全新的温度测量。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种测量微小温度变化电路。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型公开了一种测量微小温度变化电路，包括温度采集模块、温度基准模块、温度输出模块和温度控制器，

温度采集模块的温度信号输出端与温度输出模块的第一信号输入端相连，温度控制器的第一信号输出端与温度基准模块的信号输入端相连，温度基准模块的信号输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连，温度控制器的输出调节端与温度输出模块的输入调节端相连，

温度输出模块的温度信号输出端与温度控制器的温度信号输入端相连。

本实用新型通过温度采集模块采集的温度与温度基准模块调节的温度一致，最终快速准确的测量实时的微小温度变化。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度采集模块包括热敏电阻Rt，热敏电阻Rt的第一端与电源地相连，热敏电阻Rt的第二端分别与电阻R1的第一端和温度输出模块的第一信号输入端相连，电阻R1的第二端与第一基准电压相连。热敏电阻Rt受温度影响其阻值发生变化，相应的输出的电压值也发生变化。其温度采集模块相当于温度传感器。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括跟随器U4，跟随器U4的输入端与热敏电阻Rt的第二端相连，跟随器U4的输出端与温度输出模块的第一信号输入端相连。跟随器有利于增强输入阻抗，降低输出阻抗，减小误差。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度基准模块包括电压单元U2，电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元U2的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。控制器向电压单元输出信号使其输出与温度采集模块采集的电压值接近的电压值。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括加法器U5和M个电压单元 U3，所述M为正整数，

第i+1电压单元U3的基准电压低于第i电压单元U3的基准电压，且电压单元U2的基准电压大于第j电压单元U3的基准电压，所述i为小于M的正整数，所述j为不大于M的正整数；

或/和第i+1电压单元U3的电压分辨率高于第i电压单元U3的电压分辨率，且电压单元U2的电压分辨率低于第j电压单元U3的电压分辨率；

第j电压单元U3的信号输入端与温度控制器的第j+1信号输出端相连，第 j电压单元U3的信号输出端与加法器的第j+1信号输入端相连，

电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元 U2的信号输出端与加法器的第一信号输入端相连，

加法器的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。驱使加法器输出的电压值与温度采集模块采集的电压值趋近相等。

在本实用新型的一种优选实施方式中，当M＝1时，

电压单元U2的基准电压大于第1电压单元U3的基准电压，

或/和电压单元U2的电压分辨率低于第1电压单元U3的电压分辨率；

第1电压单元U3的信号输入端与温度控制器的第2信号输出端相连，第1 电压单元U3的信号输出端与加法器的第2信号输入端相连，

电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元 U2的信号输出端与加法器的第一信号输入端相连，

加法器的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。电压单元U2 以2.5V为电压基准，用作粗调电压；第1电压单元U3以50mV为基准电压，用作细调电压，输出结果更加的趋近于零。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度输出模块包括差分放大器U6和电子开关U7，差分放大器U6的正相输入端分别与温度采集模块的温度信号输出端和电子开关U7的第一输入端X0相连，

差分放大器U6的反相输入端分别与温度基准模块的信号输出端和电子开关U7的第二输入端X1相连，差分放大器U6的输出端与电子开关U7的第三输入端X2相连，电子开关U7的输出端X与温度控制器的温度信号输入端相连；电子开关U7的输入调节端与温度控制器的输出调节端相连。通过差分放大器使得初始值趋近于零，降低误差，增强精确度。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度控制器包括控制器U1和A/D 转换模块U8，A/D转换模块U8的温度信号输入端与温度输出模块的温度信号输出端相连，A/D转换模块U8的温度信号输出端与控制器U1的温度信号输入端相连。将采集的模拟信号转换为数字信号输入控制器中。

在本实用新型的一种优选实施方式中，热敏电阻Rt的阻值为100K，或/和电阻R1的阻值为100K，或/和第一基准电压为2.5V。

在本实用新型的一种优选实施方式中，差分放大器放大100倍；放大100 倍进行检测，从而大大提高了测量精度。

或/和电压单元U2的基准电压为2.5V，或/和第1电压单元U3的基准电压为50mV。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够快速、动态、高精度的得到当前温度。

附图说明

图1是本实用新型电路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型公开了一种测量微小温度变化电路，包括温度采集模块、温度基准模块、温度输出模块和温度控制器，

温度采集模块的温度信号输出端与温度输出模块的第一信号输入端相连，温度控制器的第一信号输出端与温度基准模块的信号输入端相连，温度基准模块的信号输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连，温度控制器的输出调节端与温度输出模块的输入调节端相连，

温度输出模块的温度信号输出端与温度控制器的温度信号输入端相连。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度采集模块包括热敏电阻Rt，热敏电阻Rt的第一端与电源地相连，热敏电阻Rt的第二端分别与电阻R1的第一端和温度输出模块的第一信号输入端相连，电阻R1的第二端与第一基准电压相连。在本实施方式中，热敏电阻Rt的阻值为100K，电阻R1的阻值为100K，有利于降低电流产生的热效应，减小影响仪器精度。第一基准电压为2.5V。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括跟随器U4，跟随器U4的输入端与热敏电阻Rt的第二端相连，跟随器U4的输出端与温度输出模块的第一信号输入端相连。在本实施方式中，其跟随器可以为放大器LM324组成，放大器LM324的反相输入端与放大器LM324的输出端相连，即构成跟随器。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度基准模块包括电压单元U2，电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元U2的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。在本实施方式中，电压单元U2为D/A转换器，通过控制器向D/A转换器发出信号，D/A转换器向外输出电压值，其精度可以为24位AD7710采样芯片。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括加法器U5和M个电压单元 U3，所述M为正整数，

第i+1电压单元U3的基准电压低于第i电压单元U3的基准电压，且电压单元U2的基准电压大于第j电压单元U3的基准电压，所述i为小于M的正整数，所述j为不大于M的正整数；

或/和第i+1电压单元U3的电压分辨率高于第i电压单元U3的电压分辨率，且电压单元U2的电压分辨率低于第j电压单元U3的电压分辨率；

第j电压单元U3的信号输入端与温度控制器的第j+1信号输出端相连，第 j电压单元U3的信号输出端与加法器的第j+1信号输入端相连，

电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元 U2的信号输出端与加法器的第一信号输入端相连，

加法器的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。在本实施方式中，第1电压单元U3为D/A转换器，通过控制器向D/A转换器发出信号，D/A转换器向外输出电压值，其精度可以为24位的D/A转换器。加法器U5将电压单元U2和第1电压单元U3输出的电压值叠加为和电压输出。

在本实用新型的一种优选实施方式中，当M＝1时，

电压单元U2的基准电压大于第1电压单元U3的基准电压，其中，电压单元U2的基准电压为2.5V，第1电压单元U3的基准电压为50mV。

或/和电压单元U2的电压分辨率低于第1电压单元U3的电压分辨率；电压单元U2的电压分辨率采用24位的D/A转换器，第1电压单元U3的电压分辨率采用32位的D/A转换器。

第1电压单元U3的信号输入端与温度控制器的第2信号输出端相连，第1 电压单元U3的信号输出端与加法器的第2信号输入端相连，

电压单元U2的信号输入端与温度控制器的第一信号输出端相连，电压单元 U2的信号输出端与加法器的第一信号输入端相连，

加法器的电压输出端与温度输出模块的第二信号输入端相连。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度输出模块包括差分放大器U6和电子开关U7，差分放大器U6的正相输入端分别与温度采集模块的温度信号输出端和电子开关U7的第一输入端X0相连，

差分放大器U6的反相输入端分别与温度基准模块的信号输出端和电子开关U7的第二输入端X1相连，差分放大器U6的输出端与电子开关U7的第三输入端X2相连，电子开关U7的输出端X与温度控制器的温度信号输入端相连；电子开关U7的输入调节端与温度控制器的输出调节端相连。差分放大器可以为放大器LM358和电阻R1和电阻R2组成，放大器LM358的反相输入端分别与电阻R1的第一端和电阻R2的第一端相连，电阻R1的第二端与放大器LM358 输出端相连，即可构成简单的差分放大器。差分放大器在本实施方式中放大100 倍；其中，电子开关为一路导通时，另两路断开；也可以三路同时断开，其电子开关可以单刀三执开关。

在本实用新型的一种优选实施方式中，温度控制器包括控制器U1和A/D 转换模块U8，A/D转换模块U8的温度信号输入端与温度输出模块的温度信号输出端相连，A/D转换模块U8的温度信号输出端与控制器U1的温度信号输入端相连。在本实施方式中，A/D转换模块U8为24位高精度AD7710采样芯片。

如图1所示，为本实用新型的具体电路连接：热敏电阻Rt的第一端与电源地相连，热敏电阻Rt的第二端分别与电阻R1的第一端和跟随器U4的输入端相连，电阻R1的第二端与第一基准电压相连，跟随器U4的输出端分别与差分放大器U6的正相输入端和电子开关U7的第一输入端X0相连，差分放大器U6 的反相输入端分别与加法器的电压输出端和电子开关U7的第二输入端X2相连，差分放大器U6的输出端与电子开关U7的第三输入端X1相连，电子开关U7 的输出端X与A/D转换模块U8的温度信号输入端相连，A/D转换模块U8的温度信号输出端与控制器U1的温度信号输入端相连；第1电压单元U3的信号输入端与控制器U1的第2信号输出端相连，第1电压单元U3的信号输出端与加法器的第2信号输入端相连，电压单元U2的信号输入端与控制器U1的第一信号输出端相连，电压单元U2的信号输出端与加法器的第一信号输入端相连，控制器U1的输出调节端与电子开关U7的输入调节端相连，实现电子开关的切换。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。