温度补偿设备的制作方法

[0001]
本申请涉及气体传感器技术领域，特别是涉及一种温度补偿设备。


背景技术：

[0002]
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，随着气体传感器技术的不断成熟，气体传感器不断地被运用于各种气体检测场景中。
[0003]
在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的气体传感器，存在数据精度易受温度影响的问题。


技术实现要素：

[0004]
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高气体传感器数据精度的温度补偿设备。
[0005]
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种温度补偿设备，包括：
[0006]
气体传感器；
[0007]
热敏元件；热敏元件的一端用于连接电源；
[0008]
分压器件；分压器件的一端接地，另一端连接热敏元件的另一端；
[0009]
以及单片机；单片机的第一引脚连接气体传感器，单片机的第二引脚连接在热敏元件和分压器件之间。
[0010]
在其中一个实施例中，第一引脚为第一adc引脚；第二引脚为第二adc 引脚。
[0011]
在其中一个实施例中，还包括滤波电路；
[0012]
滤波电路的一端连接在热敏元件和分压器件之间，另一端连接第二引脚且接地。
[0013]
在其中一个实施例中，滤波电路包括电阻和电容；
[0014]
电阻的一端连接在热敏元件和分压器件之间，另一端分别连接电容的一端和第二引脚；
[0015]
电容的另一端接地。
[0016]
在其中一个实施例中，还包括预处理电路；
[0017]
预处理电路的输入端连接气体传感器，输出端连接第一引脚。
[0018]
在其中一个实施例中，预处理电路包括前置放大电路和模数转换电路；
[0019]
前置放大电路的输入端连接气体传感器，输出端连接模数转换电路的输入端；模数转换电路的输出端连接第一引脚；
[0020]
还包括滤波电路；
[0021]
前置放大电路通过滤波电路连接模数转换电路。
[0022]
在其中一个实施例中，还包括显示设备；
[0023]
显示设备连接单片机。
[0024]
在其中一个实施例中，气体传感器为非分光红外二氧化碳传感器。
[0025]
在其中一个实施例中，热敏元件为ntc热敏电阻。
[0026]
在其中一个实施例中，分压器件为分压电阻。
[0027]
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
[0028]
本申请提供的温度补偿设备，包括气体传感器、热敏元件、分压器件以及单片机。热敏元件的一端用于连接电源；分压器件的一端接地，另一端连接热敏元件的另一端。单片机的第一引脚连接气体传感器，单片机的第二引脚连接在热敏元件和分压器件之间。通过上述温度补偿设备，可以得到当前温度值和当前气体状态参数值。上述温度补偿设备可以内置温度值和温度补偿值的对应关系，从而得到各温度下的温度补偿值，进而完成对当前气体状态参数值的温度补偿。由于气体传感器易受温度影响输出信号的准确度，从而造成气体传感器的检测准确度低，基于上述温度补偿设备可以使得气体传感器得到的数据更加准确，提高气体传感器在不同温度下的准确性。
附图说明
[0029]
通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。
[0030]
图1为一个实施例中温度补偿设备的第一示意性结构框图；
[0031]
图2为一个实施例中温度补偿设备的第二示意性结构框图；
[0032]
图3为一个实施例中温度补偿设备的第三示意性结构框图；
[0033]
图4为一个实施例中温度补偿设备的第四示意性结构框图；
[0034]
图5为一个实施例中温度补偿设备的第五示意性结构框图；
[0035]
图6为一个实施例中温度补偿设备的第六示意性结构框图。
具体实施方式
[0036]
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
[0037]
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0038]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及 /或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039]
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种温度补偿设备，包括：
[0040]
气体传感器10；
[0041]
热敏元件30；热敏元件30的一端用于连接电源；
[0042]
分压器件20；分压器件20的一端接地，另一端连接热敏元件30的另一端；
[0043]
以及单片机40；单片机40的第一引脚连接气体传感器10，单片机40的第二引脚连接在热敏元件30和分压器件20之间。
[0044]
其中，其中，气体传感器可以为本领域任意一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的传感器。热敏元件可以为本领域任意一种根据温度的变化而产生特性变化的元件，具体地该特性可以为阻值。分压器件用于对热敏元件进行分压。
[0045]
具体地，热敏元件与分压器件组成对电源的分压模块。在不同温度下，热敏元件随温度变化后，其阻值也发生不同变化，从而使得热敏元件的第二端的电压值会发生变化。需要说明的是，热敏元件的第二端是指热敏元件与分压器件连接的一端。在其中一个实施例中，热敏元件为ntc热敏电阻。在其中一个实施例中，分压器件为分压电阻。热敏元件的第一端用于接地，第二端连接分压器件的一端，分压器件的另一端连接电源。上述连接方式构成分压器件与热敏元件的回路。
[0046]
在其中一个实施例中，气体传感器为非分光红外二氧化碳传感器。目前的非分光红外二氧化碳传感器应用于检测气体存在以下缺陷：1、接收端易受温度影响，不同温度下的热电堆信号存在差别；2、含非分光红外二氧化碳传感器的整体电路的放大性能受温度影响，会造成数据输出不准确的问题；3、含非分光红外二氧化碳传感器的光源发光强度，在不同温度下，输出强度并不一致。而通过上述温度补偿设备可以有效解决上述问题。
[0047]
单片机的第一引脚连接气体传感器，单片机的第二引脚连接在热敏元件和分压器件之间。单片机通过上述第一引脚和第二引脚分别获取到气体传感器检测到的当前气体浓度，热敏元件和分压器件之间的电压值。热敏元件和分压器件之间的电压值，也即上述热敏元件第二端的电压值。进一步的，单片机根据热敏元件第二端的电压值得到当前温度值，为单片机获取温度值的惯用手段。
[0048]
在其中一个实施例中，第一引脚为第一adc引脚；第二引脚为第二adc 引脚。单片机可以通过adc引脚分别获取当前气体浓度，热敏元件和分压器件之间的电压值。在其中一个实施例中，热敏元件包括ntc热敏电阻。在其中一个实施例中，分压器件包括分压电阻。
[0049]
需要说明的是，可以将温度值和温度补偿值对应关系内置于单片机中，当获取到当前温度值时，可以输出对应温度补偿值，进而根据温度补偿值和当前气体浓度得到补偿后的气体浓度。需要说明的是，对应关系可以包括曲线图，也可以包括表格，在此不做具体限定。进一步的，上述根据对应关系进行补偿可以由另一单片机进行处理，本申请中温度补偿设备获取当前温度和当前气体浓度即可。
[0050]
上述温度补偿设备，包括气体传感器、热敏元件、分压器件以及单片机。热敏元件的一端用于连接电源；分压器件的一端接地，另一端连接热敏元件的另一端。单片机的第一引脚连接气体传感器，单片机的第二引脚连接在热敏元件和分压器件之间。通过上述温度补偿设备，可以得到当前温度值和当前气体状态参数值。上述温度补偿设备可以内置温度值和温度补偿值的对应关系，从而得到各温度下的温度补偿值，进而完成对当前气体状态参数值的温度补偿。由于气体传感器易受温度影响输出信号的准确度，从而造成气体传感器的检测准确度低，基于上述温度补偿设备可以使得气体传感器得到的数据更加准确，提高气体传感器在不同温度下的准确性。
[0051]
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种温度补偿设备，包括：
[0052]
气体传感器10；
[0053]
热敏元件30；热敏元件30的一端用于连接电源；
[0054]
分压器件20；分压器件20的一端接地，另一端连接热敏元件30的另一端；
[0055]
以及单片机40；单片机40的第一引脚连接气体传感器10，单片机40的第二引脚连接在热敏元件30和分压器件20之间。
[0056]
还包括滤波电路50；
[0057]
滤波电路50的一端连接在热敏元件30和分压器件20之间，另一端连接第二引脚且接地。
[0058]
其中，滤波电路为本领域任意一种具有滤波功能的电路。
[0059]
具体地，滤波电路用于对热敏元件的第二端的电信号进行滤波处理。需要说明的是，热敏元件的第二端是指热敏元件与分压器件连接的一端，热敏元件的第二端也可以指分压器件用于连接热敏元件的一端。
[0060]
在一个具体示例中，滤波电路包括低通滤波电路。
[0061]
通过滤波电路滤除特定频率以外的信号，减少了信号的干扰，提高了对当前温度值的准确度。
[0062]
在其中一个实施例中，如图3所示，滤波电路包括电阻501和电容503；
[0063]
电阻501的一端连接在热敏元件30和分压器件20之间，另一端分别连接电容503的一端和第二引脚；
[0064]
电容503的另一端接地。
[0065]
具体地，电容的“隔直通交”，即高频电流能通过电容，电容对高频电来说就是短路；而由于电容的“隔直通交”，对于低频信号而言，电容就是断路的，低频信号不能通过，即高频信号均对地短路，从而实现低通滤波。
[0066]
进一步地，低通滤波中的截止频率可以根据上述电阻的电阻值和电容的电容值得到。截止频率的公式为：f＝1/(2πrc)。若上述电阻为10k，电容为0.78uf，则截止频率为f＝1/(2πrc)＝20hz。
[0067]
在其中一个实施例中，如图4所示，提供了一种温度补偿设备，包括：
[0068]
气体传感器10；
[0069]
热敏元件30；热敏元件30的一端用于连接电源；
[0070]
分压器件20；分压器件20的一端接地，另一端连接热敏元件30的另一端；
[0071]
以及单片机40；单片机40的第一引脚连接气体传感器10，单片机40的第二引脚连接在热敏元件30和分压器件20之间。
[0072]
还包括滤波电路50；
[0073]
滤波电路50的一端连接在热敏元件30和分压器件20之间，另一端连接第二引脚且接地。
[0074]
还包括预处理电路60；
[0075]
预处理电路60的输入端连接气体传感器10，输出端连接第一引脚。
[0076]
其中，预处理电路可以为本领域任意一种对模拟信号进行调制消除干扰影响的电路。
[0077]
通过上述预处理电路，消除气体传感器的传输的电信号中的干扰，并对电信号进行放大等处理，从而得到更加精确的数据信息，也即更精确的当前气体浓度。
[0078]
在其中一个实施例中，如图5所示，预处理电路包括前置放大电路601和模数转换电路603；
[0079]
前置放大电路601的输入端连接气体传感器，输出端连接模数转换电路603 的输入端；模数转换电路603的输出端连接第一引脚；
[0080]
还包括滤波电路605；
[0081]
前置放大电路601通过滤波电路605连接模数转换电路603。
[0082]
具体地，前置放大电路用于对气体传感器传输的电信号进行放大，可以为本领域任意一种前置放大电路。模数转换电路用于将模拟信号转换为数字信号，可以为本领域任意一种模数转换电路。滤波电路可以为本领域任意一种滤波电路。
[0083]
上述预处理电路，对气体传感器传输的电信号进行放大滤波处理，经模数转换电路将模拟信号转换为数字信号被单片机识别。
[0084]
在其中一个实施例中，如图6所示，还包括显示设备70；
[0085]
显示设备70连接单片机。
[0086]
具体地，显示设备可以包括液晶显示屏或者电子墨水显示屏，用于显示单片机输出的补偿后的气体浓度值。
[0087]
为了进一步对上述实施例进行阐述说明，下面特以一具体示例进行简要说明：
[0088]
在获取预设对应关系的步骤中，假设第一温度是25℃，预设浓度是1000ppm，单片机接收到的测量的浓度也是1000ppm；
[0089]
当温度升高到50℃时，同样是1000ppm的气体浓度，单片机接收到的测定的浓度是900ppm；
[0090]
那么在25-50℃的温度区间内，造成测量误差是100ppm，可以计算得到，在(25℃，50℃)的区间内，确定每升高一度，就有4(100/25)ppm的浓度偏差。
[0091]
假设单片机接收到的当前温度是26℃，测得当前气体浓度为996ppm，经过温度补偿后，当前环境的真实气体浓度(也即目标气体状态参数值)为1000ppm，对该数据经过校正后加以显示。
[0092]
在另一个示例中，传感器生产时，在一密闭空间进行温度补偿的试验(也即预设对应关系的获取)，选取2个参考温度，如25℃和50℃，在25℃时将密闭空间二氧化碳维持在a浓度值，此时传感器输出值为v1，在维持a浓度下，将密闭空间温度升到50℃，此时传感器输出值为v2，根据v2和v1的值，确定传感器的温度值和温度补偿值的曲线(也即预设对应关系)。
[0093]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0094]
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。