[發明專利]一種超靈敏溫差傳感器

在審

• 申請號: 201711412555.7
• 申請日: 2017-12-24
• 公開（公告）號: CN107830945A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 崔建國;寧永香;韓俊芳;米娟芳;石昊;崔建峰;付淵;岳俊梅;李莉;段新娥
• 申請（專利權）人: 山西工程技術學院;崔建國
• 主分類號: G01K3/14
• 分類號: G01K3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種溫控傳感器的技術，尤其一種基于限幅運算放大器的超靈敏溫差傳感器，該傳感器既可以測試溫差電壓，也可像常見的熱敏元件那樣輸出開關量，組成自動溫控系統，例如“穿堂風探測器”。

背景技術

在日常工作和生活中，有時需要檢測冷卻循環水中進水管和出水管的溫度差；為了減輕穿堂風的危害，需要判斷門窗是應該打開還是應該關閉；人們需要監視燃燒現場（如氣體火焰）、防止火焰熄滅。

一般業界采用的方式是，采用兩個參數相同的熱敏電阻，以及兩個在同樣溫度條件下測得與熱敏電阻一樣的金屬膜電阻，將它們橋式連接，只要調節好引線的補償，輸出的就是溫差；或者直接采用兩個相同的熱電偶，分別置于兩種環境，再配接一個二次儀表進行運算就可以指示溫差。

熱電偶是一種溫度傳感器，熱電偶輸出的是毫伏信號，故上述方法可以作為溫度指示器或者計算溫差，但輸出溫度或溫差卻不能作為開關級應用。若在熱電偶或熱電阻溫度變化范圍內，人為的給回路中的電壓或電流變化在4~20mA電流里找一個對應，傳感器便以這個對應電流的形式傳送到變送器里，變送器的作用就是將傳感器傳來的電流信號處理后以數字信號的形式傳給上位機，或顯示儀表、或執行機構、或報警裝置。

但變送器的程序一般用戶無法進行修改，要通過廠家進行，故這是極為不方便的。所以如果有一種能直接測試溫差的傳感器是極好的，該溫差傳感器可直接輸出開關量，進行相應的工業控制，下面設計一種應用限幅放大器設計的能在很寬溫度范圍內使用的一種熱敏單元——溫控傳感器，這種溫控傳感器的輸出可以實現以上的控制需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、造價低廉、使用可靠、能自動測量所處環境不同位置的溫度差異的設備，即溫差傳感器，該傳感器既可以測試溫差電壓，也可像常見的熱敏元件那樣輸出開關量，組成自動溫控系統，例如“穿堂風探測器”。

為實現上述目的，本發明提供一種基于限幅運算放大器的超靈敏溫差傳感器，其由一個熱敏尖電路、一個限幅放大器電路、一個溫度補償電路、一個傳感器靈敏度調節電路、一個報警電路組成；所述熱敏尖電路采用我們自己設計的熱電偶作為溫度感應裝置，熱敏尖電路通過電阻R2連接運放N1的正相輸入端，同時熱敏尖電路通過電阻R3連接運放N1的反相輸入端，熱敏尖電路所感應的微弱溫差信號由所述限幅放大器電路進行放大；所述溫度補償電路，連接運放電路N1的反相輸入端，構成限幅運算放大器的反相輸入端偏置電路；所述傳感器靈敏度調節電路，同樣連接運放電路N1的反相輸入端，使限幅運算放大器輸出具有一定的滯后作用；限幅運算放大器輸出信號通過電阻R9連接晶體管V₂的基極，作為晶體管V₂的基極偏置電壓，晶體管V₂的C-E極導通，+4.5V電源依次連接直流蜂鳴器HA、電阻R10、晶體管V2與地形成回路，驅動直流蜂鳴器報警。

所述的熱敏尖電路，需要我們自制熱敏元件，這種熱敏元件由銅線和電阻線構成，且無論外形、大小、還是兩個熱敏尖A、B的相對位置都可以任意改變，能適應極為惡劣的環境。

所述的限幅放大器電路，由運算放大器N₁及外圍元件組成，實際上組成了一個電壓比較器。

所述的溫度補償電路，所述的溫度補償電路，由+4.5V電源依次連接電阻R7、穩壓二極管V₁、與地形成回路，在V1兩端形成一個穩定電壓+1.23V，該穩定電壓通過電阻R5、電位器POT、電阻R4連接運放N1的反相輸入端，組成運算放大器反相輸入端偏置電路。

所述傳感器靈敏度調節電路，+1.23V穩定電壓通過電阻R5、電位器POT、電阻R4連接運放N1的反相輸入端，改變電位器POT阻值可以調節傳感器電路的靈敏度，通過調節靈敏度使比較器具有一定的滯后作用。

所述報警電路，由晶體管V₂及直流壓電蜂鳴器HA組成。

附圖說明

附圖1、附圖2、附圖3用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，附圖1 是本發明設計溫差傳感器電氣原理圖。附圖2是自制熱敏元件的結構。附圖3是4.5V變換器。

具體實施方式

附圖1是本發明設計溫差傳感器電氣原理圖，由一個熱敏尖電路、一個限幅放大器電路、一個溫度補償電路、一個傳感器靈敏度調節電路、一個報警電路組成，下面詳細介紹本發明。