电阻式传感器电路的检测方法与流程

1.本技术涉及电阻式传感器电路检测技术领域，特别是涉及一种电阻式传感器电路的检测方法。


背景技术：

2.目前，单片机通过其包括的数模转换引脚与电阻式传感器(例如：通过热敏电阻测量温度的传感器)电连接，以采集数据。通常，对电阻式传感器所在的电路会进行开路和短路的检测，但是，电阻式传感器所在的电路失效会造成数模转换引脚处于悬空状态，此时，单片机采集到的数据值就会随机变化，如果没有验证数据的有效性，就直接采用，则会导致整个工作系统异常。


技术实现要素：

3.本技术针对现有方式的缺点，提供一种电阻式传感器电路的检测方法，用以解决现有技术存在的电阻式传感器所在的电路失效造成数模转换引脚处于悬空状态，此时，单片机采集到的数据值就会随机变化，无法对电阻式传感器所在的电路的工作状态进行确定，进而验证采集的数据的有效性的技术问题。
4.本技术实施例提供了一种电阻式传感器电路的检测方法，所述方法应用于电阻式传感器电路检测系统中的单片机，所述电阻式传感器电路检测系统还包括相连接的电阻式传感器电路和充放电电路；所述单片机通过数模转换引脚与所述电阻式传感器电路连接，用于采集所述电阻式传感器电路中电压数据，所述单片机通过功能引脚与所述充放电电路连接，用于控制所述充放电电路对所述电阻式传感器电路进行充放电；所述方法包括：所述单片机控制所述充放电电路对所述电阻式传感器电路进行充电，并在所述电阻式传感器电路的充电过程中，采集所述电阻式传感器电路中第一电压数据；所述单片机根据所述第一电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态。
5.作为一种可选地实施方式，所述电阻式传感器电路检测系统还包括电源，所述电源与所述充放电电路连接；所述单片机根据所述第一电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第一电压数据中的电压值均等于所述电源的电压值，则判定所述电阻式传感器电路处于断路状态或者处于失效状态。
6.作为一种可选地实施方式，所述单片机根据所述第一电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第一电压数据中的时间和电压的对应关系符合预设的充电升压公式，则判定所述电阻式传感器电路处于开路状态。
7.作为一种可选地实施方式，所述电阻式传感器电路检测系统还包括电源，所述电源与所述充放电电路连接；所述单片机根据所述第一电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第一电压数据中的电压值均大于0、且小于所述电源的电压值，以及所述第一电压数据中的时间和电压的对应关系不符合预设的充电升压公式，则判定所述电阻式传感器电路处于正常工作状态。
8.作为一种可选地实施方式，所述方法还包括：所述单片机控制充放电电路中断对所述电阻式传感器电路进行充电，并在所述电阻式传感器电路的放电过程中，采集所述电阻式传感器电路中第二电压数据；所述单片机根据所述第二电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态。
9.作为一种可选地实施方式，所述电阻式传感器电路的检测系统还包括电源，所述电源与所述充放电电路连接；所述单片机根据所述第一电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第二电压数据中的电压值均等于所述电源的电压值，则判定所述电阻式传感器电路处于断路状态或者处于失效状态。
10.作为一种可选地实施方式，所述单片机根据所述第二电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第二电压数据中的时间和电压的对应关系符合预设的放电降压公式，则判定所述电阻式传感器电路处于开路状态。
11.作为一种可选地实施方式，所述电阻式传感器电路检测系统还包括电源，所述电源与所述充放电电路连接；所述单片机根据所述第二电压数据，确定所述电阻式传感器电路的工作状态，包括：如果所述第二电压数据中的电压值均大于0、且小于所述电源的电压值，以及所述第二电压数据中的时间和电压的对应关系不符合预设的放电降压公式，则判定所述电阻式传感器电路处于正常工作状态。
12.作为一种可选地实施方式，所述电阻式传感器电路的检测系统还包括电源；所述电阻式传感器电路包括电阻式传感器、第一电阻、第二电阻和电容；其中，所述电阻式传感器电路中的电阻式传感器的第一端与所述电源连接，第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述电容的第一端连接，第一电阻的第二端和电容的第二端接地。
13.作为一种可选地实施方式，所述充放电电路包括第三电阻和充放电控制器；所述充放电电路中的第三电阻的第一端与所述电源连接，第二端与所述充放电控制器的第一端连接，所述充放电控制器的第二端与电阻式传感器电路中的电容的第一端连接；所述单片机通过所述数模转换引脚与所述电阻式传感器电路中的第二电阻的第二端连接，用于所述采集电阻式传感器电路中电压数据；所述单片机通过所述功能引脚与所述充放电控制器的第三端连接，用于向所述充放电控制器发送高低电平，控制所述充放电控制器的通断，以使所述电源对电阻式传感器电路中的电容进行充放电。
14.本技术提供了电阻式传感器电路的检测方法，本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
15.采集电阻式传感器电路充电过程中的第一电压数据，并通过判断第一电压数据中的特征规律，确定电阻式传感器电路的工作状态。
16.采集对电阻式传感器电路放电过程中的第二电压数据，并通过判断第二电压数据中的特征规律，确定电阻式传感器电路的工作状态。
17.如果判断电阻式传感器电路处于开路、短路或者失效状态时，则确定电阻式传感器电路采集的数据为异常数据；如果判断电阻式传感器电路处于正常工作状态时，则确定电阻式传感器电路采集的数据为正常数据。
18.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例提供的一种电阻式传感器电路的检测方法中的流程示意图；
21.图2为本技术实施例提供的一种电阻式传感器电路的检测方法中的电阻式传感器电路检测系统的结构示意图；
22.图3为本技术实施例提供的一种电阻式传感器电路的检测方法中的充电时电容两端电压变化示意图；
23.图4为本技术实施例提供的另一种电阻式传感器电路的检测方法中的流程示意图；
24.图5为本技术实施例提供的一种电阻式传感器电路的检测方法中的放电时电容两端电压变化示意图。
25.附图标记及对应的说明：
26.1：单片机；
27.2：电阻式传感器电路；21：电阻式传感器；22：第一电阻；23：第二电阻；24：电容；
28.3：充放电电路；31：第三电阻；32：充放电控制器；
29.4：电源。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
31.首先对本技术涉及的几个名词进行介绍和解释：
32.电阻式传感器21是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器21按其工作原理可分为：电阻应变式；电位计式；热电阻式；半导体热能电阻传感器等。
33.热敏电阻是一种电阻式传感器21，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小，它们同属于半导体器件。
34.如图1所示，本技术实施例提供了一种电阻式传感器电路的检测方法，该方法应用于电阻式传感器电路检测系统中的单片机1，电阻式传感器电路检测系统还包括相连接的电阻式传感器电路2和充放电电路3；单片机1通过数模转换引脚与电阻式传感器电路2连接，用于采集电阻式传感器电路2中电压数据，单片机1通过功能引脚与充放电电路3连接，用于控制充放电电路3对电阻式传感器电路2进行充放电；电阻式传感器电路的检测方法具体包括步骤s1-s2：
35.步骤s1：单片机1控制充放电电路3对电阻式传感器电路2进行充电，并在电阻式传感器电路2的充电过程中，采集电阻式传感器电路2中第一电压数据。
36.步骤s2：单片机1根据第一电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态。
37.在一个可能的实施例中，电阻式传感器电路2应用于燃气热水器，用于采集热水器的进水温度。在单片机1可以在获取到温度数据后，通过功能引脚向充放电电路3输出控制信号，以控制充放电电路3导通，进而实现对电阻式传感器电路2充电，并获取电阻式传感器电路2充电过程中的第一电压数据，该第一电压数据可以为第一电压序列，该第一电压序列中可以包括时间和与时间对应的电压值。
38.通过本技术实施例提供的电阻式传感器电路的检测方法，采集电阻式传感器电路2充电过程中的第一电压数据，并通过判断第一电压数据中的特征规律，确定电阻式传感器电路2的工作状态，如果确定电阻式传感器电路2的工作状态为正常状态，则确定电阻式传感器电路2采集的数据有效；反之，电阻式传感器电路2采集的数据无效。
39.作为一种可选地实施方式，电阻式传感器电路2的检测系统结构如图2所示，电阻式传感器电路2的检测系统还包括电源4；电阻式传感器电路2包括电阻式传感器21、第一电阻22、第二电阻23和电容24；其中，电阻式传感器电路2中的电阻式传感器21的第一端与电源4连接，第二端分别与第一电阻22的第一端和第二电阻23的第一端连接，第二电阻23的第二端与电容24的第一端连接，第一电阻22的第二端和电容24的第二端接地。
40.基于前述实施例，提供一个可能的实施例，电阻式传感器21为热敏电阻，第一电阻22为分压电阻，第二电阻23为限流电阻，电容24为滤波电容24。其中，第一电阻22和第二电阻23串联，电阻式传感器21电连接于第一电阻22和第二电阻23之间。
41.作为一种可选地实施方式，如图2所示，充放电电路3包括第三电阻31和充放电控制器32；充放电电路3中的第三电阻31的第一端与电源4连接，第二端与充放电控制器32的第一端连接，充放电控制器32的第二端与电阻式传感器电路2中的电容24的第一端连接；单片机1通过数模转换引脚与电阻式传感器电路2中的第二电阻23的第二端连接，用于采集电阻式传感器电路2中电压数据；单片机1通过功能引脚与充放电控制器32的第三端连接，用于向充放电控制器32发送高低电平，控制充放电控制器32的通断，以使电源4对电阻式传感器电路2中的电容24进行充放电。
42.基于前述实施例，提供一个可能的实施例，第三电阻31为上拉电阻，且具有限流的作用，充放电控制器32可以为配置寄存器。在充放电控制器32导通后，电源4向电阻式传感器电路2中的电容24充电，并在充放电控制器32断开后，电阻式传感器电路2中的电容24通过第一电阻22和第二电阻23放电。
43.如果判断电阻式传感器电路2处于开路、短路或者失效状态时，则确定电阻式传感器电路2采集的数据为异常数据；如果判断电阻式传感器电路2处于正常工作状态时，则确定电阻式传感器电路2采集的数据为正常数据。
44.作为一种可选地实施方式，电阻式传感器电路检测系统还包括电源4，电源4与充放电电路3连接；前述步骤s2中的单片机1根据第一电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
45.如果第一电压数据中的电压值均等于电源4的电压值，则判定电阻式传感器电路2处于断路状态或者处于失效状态。
46.电阻式传感器电路2处于失效状态，会造成单片机1的数模转换引脚处于悬空状态。如果电阻式传感器电路2处于断路状态或者处于失效状态，单片机1会直接采集到电源4的电压。
47.作为一种可选地实施方式，前述步骤s2中的单片机1根据第一电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
48.如果第一电压数据中的时间和电压的对应关系符合预设的充电升压公式，则判定电阻式传感器电路2处于开路状态。
49.充电时电容24两端电压变化示意图如图3所示。电源4开始通过第三电阻31对电阻式传感器电路2的电容24充电，由于刚开始充电时电容24两端没有电荷，故电容24两端电压为0，第三电阻31的电压值为电源4电压，因此充电电流很大，所以电容24充电很快。随着电容24不断被充电，电容24两端电压很快上升，第三电阻31两端电压不断减小，当电容24两端充的电压达到峰值时，第三电阻31两端电压为0，此时充电结束。电容24在充电后的电压值va＝v
电源4
(r1+r2)/(r3+r1+r2)，其中，v
电源4
电源4的电压，r1为第一电阻22的阻值，r2为第二电阻23的阻值，r3为第三电阻31的阻值。电容24在充电过程中的充电升压公式为vt1＝va[1
–
exp(-t1/r3c)]，其中，va为电容24充电结束后的电压值，t1为电容24充电阶段的任意时刻，vt1为充电阶段中电容24在t1时刻的电压值，c为所述电容24的电容24值。对充电时间常数t
charge
＝r3
×
c。
[0050]
如果电阻式传感器电路2处于开路状态，则电源4会对电阻式传感器电路2中的电容24充电，即第一电压数据中的时间和电压的对应关系符合预设的前述充电升压公式。
[0051]
作为一种可选地实施方式，电阻式传感器电路检测系统还包括电源4，电源4与充放电电路3连接；前述步骤s2中的单片机1根据第一电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
[0052]
如果第一电压数据中的电压值均大于0、且小于电源4的电压值，以及第一电压数据中的时间和电压的对应关系不符合预设的充电升压公式，则判定电阻式传感器电路2处于正常工作状态。
[0053]
如果电阻式传感器电路2处于正常工作状态，则在电阻式传感器电路2的充电过程中，电容24的电压也会上升，但不符合预设的充电升压公式，且充电电压的峰值达不到电源4的电压值。
[0054]
作为一种可选地实施方式，如图4所示，电阻式传感器电路的检测方法方法还包括步骤s3-s4：
[0055]
步骤s3：单片机1控制充放电电路3中断对电阻式传感器电路2进行充电，并在电阻式传感器电路2的放电过程中，采集电阻式传感器电路2中第二电压数据。
[0056]
步骤s4：单片机1根据第二电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态。
[0057]
基于前述实施例，提供一个可能的实施例，在对电阻式传感器电路2充电完成后，单片机1通过功能引脚向充放电电路3输出控制信号，以控制充放电电路3断开，进而实现电阻式传感器电路2放电，并获取电阻式传感器电路2放电过程中的第二电压数据，该第二电压数据可以为第二电压序列，该第二电压序列中可以包括时间和与时间对应的电压值。
[0058]
通过本技术实施例提供的电阻式传感器电路的检测方法，采集对电阻式传感器电路2放电过程中的第二电压数据，并通过判断第二电压数据中的特征规律，确定电阻式传感
器电路2的工作状态，如果确定电阻式传感器电路2的工作状态为正常状态，则确定电阻式传感器电路2采集的数据有效；反之，电阻式传感器电路2采集的数据无效。
[0059]
本技术实施例中，通过第一电压数据或者第二电压数据确定电阻式传感器电路2的工作状态即可。
[0060]
作为一种可选地实施方式，电阻式传感器电路2的检测系统还包括电源4，电源4与充放电电路3连接；前述步骤s4中的单片机1根据第二电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
[0061]
如果第二电压数据中的电压值均等于电源4的电压值，则判定电阻式传感器电路2处于断路状态或者处于失效状态。
[0062]
如果电阻式传感器电路2处于断路状态或者处于失效状态，单片机1会直接采集到电源4的电压。
[0063]
作为一种可选地实施方式，前述步骤s4中的单片机1根据第二电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
[0064]
如果第二电压数据中的时间和电压的对应关系符合预设的放电降压公式，则判定电阻式传感器电路2处于开路状态。
[0065]
放电时电容24两端电压变化示意图如图5所示。电容24在放电的过程中，由于刚开始放电时，电容24两端电压峰值点烟，放电电流很大，电容24放电很快。随着电容24不断放电，电容24两端电压很快下降，故放电电流也很快减小，当电容24两端电压为0时，放电电流也为0，此时放电结束。在充放电控制器32断开后，电阻式传感器电路2中的电容24通过第一电阻22和第二电阻23放电，电容24在放电过程中的放电降压公式为vt2＝exp[-t2/(r1+r2)c]va，其中，va为所述电容24充电结束后的电压值，t2为所述电容24放电阶段的任意时刻，vt2为充电阶段中t2时刻所述电容24的电压值，r1为所述第一电阻22的阻值，r2为所述第一电阻22的阻值，c为所述电容24的电容24值。放电时间常数t
discharge
＝(r1+r2)
×
c。
[0066]
作为一种可选地实施方式，电阻式传感器电路检测系统还包括电源4，电源4与充放电电路3连接；前述步骤s4中的单片机1根据第二电压数据，确定电阻式传感器电路2的工作状态，包括：
[0067]
如果第二电压数据中的电压值均大于0、且小于电源4的电压值，以及第二电压数据中的时间和电压的对应关系不符合预设的放电降压公式，则判定电阻式传感器电路2处于正常工作状态。
[0068]
如果电阻式传感器电路2处于正常工作状态，则在电阻式传感器电路2的放电过程中，电容24的电压也会下降，但不符合预设的充电升压公式，且放电电压刚开始的电压为峰值，且达不到电源4的电压值。
[0069]
作为一种可选地实施方式，如果确定电阻式传感器电路2的工作状态为异常状态，则输出异常提醒信号；电阻式传感器电路2的工作状态的异常状态包括电阻式传感器电路2处于开路状态、电阻式传感器电路2处于断路状态和电阻式传感器电路2处于失效状态。
[0070]
应该理解的是，虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行
完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0071]
可以理解的是，本说明书中上述方法的各个实施例之间相同/相似的部分可互相参见，每个实施例重点说明的是与其他实施例的不同之处，相关之处参见其他方法实施例的说明即可。
[0072]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0073]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0074]
以上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。
[0075]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。