專利名稱：采用pwm調(diào)制輸出的水溫傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水溫傳感器，特別是一 種采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器。
背景技術(shù)：
在汽車?yán)鋮s系統(tǒng)中，水溫傳感器只是該系統(tǒng)局部溫度的一個很小的電子單元，但其卻是測量冷卻系統(tǒng)溫度確保發(fā)動機工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有溫度傳感器正確的指示出溫度信息，才能確保發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)，否則溫度過高會損傷發(fā)動機，過低會降低發(fā)動機的使用壽命并降低發(fā)動機經(jīng)濟性能，如何保證水溫傳感器能正確穩(wěn)定測量出待測溫度具有重要意義。常規(guī)的水溫傳感器通常使用熱敏電阻作為溫敏元件，利用熱敏電阻的溫度——電阻的對應(yīng)規(guī)律，測量散熱器的溫度，通過儀表顯示出散熱器溫度狀態(tài)，并參與調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作狀態(tài)。這種常規(guī)的溫敏電阻功耗高，驅(qū)動電流大，由于工作溫度較高一般壽命不長；為減少接入線數(shù)量，通常使用外殼作為一個電極，并且由于采用模擬電路測量水溫，故測量結(jié)果易受線路長度、外殼接地腐蝕或接觸不良、外界電磁場干擾影響；同時由于模擬電路對工作點要求較高，所以采用熱敏電阻輸出的傳感器不支持多設(shè)備同時測量，僅能外接一個測量電路；隨著汽車中央控制系統(tǒng)能力的增強，及對發(fā)動機節(jié)能減排要求的增高，需要更加方便穩(wěn)定的溫度測量方法。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題就是提供一種采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，有效降低工作功耗，提高使用壽命，抗干擾能力強，支持多設(shè)備接入方式，能適應(yīng)外部多個設(shè)備同時采集溫度的需要。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，包括殼體，所述殼體的頭部設(shè)有感應(yīng)水溫的熱敏元件，所述殼體中設(shè)有與熱敏元件電連接來處理熱敏元件產(chǎn)生的模擬溫度信號的功能線路板，所述殼體的尾部設(shè)有插接外部電源的插接端子，插接端子與功能線路板電連接，其特征在于所述功能線路板上設(shè)有將模擬溫度信號處理成PWM信號的數(shù)字處理模塊和將外部電源的供電電壓轉(zhuǎn)化成為數(shù)字處理模塊的供電電壓的電源管理模塊。進(jìn)一步的，所述數(shù)字處理模塊包括處理熱敏元件測得的模擬溫度信號的信號調(diào)理單元、將經(jīng)過調(diào)理后的模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字溫度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并產(chǎn)生方波信號的數(shù)據(jù)采集單元、將所述方波信號轉(zhuǎn)化為用于生成占空比調(diào)制輸出的基頻信號的基頻產(chǎn)生單元、以及將基頻信號和數(shù)字溫度信號生成PWM信號的波形合成單元，所述信號調(diào)理單元的輸入端與熱敏元件電連接，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述基頻產(chǎn)生單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述波形合成單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端及基頻產(chǎn)生單元的輸出端電連接，所述波形合成單元生成的PWM信號由PWM調(diào)制單元調(diào)制后經(jīng)供電電源線輸出。[0007]進(jìn)一步的，所述信號調(diào)理單元由信號調(diào)理元件和放大單元組成，所述信號調(diào)理元件的輸入端與熱敏元件電連接，所述信號調(diào)理元件具有兩個輸出端，信號調(diào)理元件上其中一個輸出端與放大單元的輸入端電連接，信號調(diào)理元件上另一個輸出端與基頻產(chǎn)生單元的輸入端電連接，所述放大單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接。進(jìn)一步的,所述數(shù)據(jù)采集單元包括V/F變換元件和數(shù)據(jù)處理元件,所述V/F變換元件的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，V/F變換元件的輸出端與數(shù)據(jù)處理元件的輸入端電連接，所述數(shù)據(jù)處理元件的輸出端與波形合成單元的輸入端電連接。進(jìn)一步的，所述電源管理模塊還包括過流保護單元、過壓保護單元、干擾保護單元和靜電保護單元。進(jìn)一步的，所述電源管理模塊上還接有儲能元件。進(jìn)一步的，所述熱敏元件通過導(dǎo)熱填充物固定在殼體中。保證熱敏元件正常穩(wěn)定工作，固定可靠?！みM(jìn)一步的，所述功能線路板與熱敏元件之間設(shè)有阻熱填充物。保證功能線路板不受熱源影響，能夠正常穩(wěn)定工作。采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有如下優(yōu)點通過內(nèi)部電路采集出溫度信息，并采用PWM調(diào)制輸出，可有效降低工作功耗，提高使用壽命；獨有的數(shù)字輸出方式極大增強了抗干擾能力；并且支持多設(shè)備接入方式，以適應(yīng)外部多個設(shè)備同時采集溫度的需要；由于熱敏電阻多為非線性溫度變化關(guān)系，在其高溫區(qū)的變化范圍經(jīng)常過窄，容易造成其工作的高溫區(qū)精度降低，本實用新型對其非線性進(jìn)行修正，確保調(diào)制輸出的溫度信號的線性對應(yīng)關(guān)系。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型作進(jìn)一步說明圖I為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I所示實施例中功能線路板的工作單元框圖。
具體實施方式
如圖I和2所示本實用新型一種實施例，采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，包括殼體1，所述殼體的頭部設(shè)有感應(yīng)水溫的熱敏元件2，所述殼體中設(shè)有與熱敏元件電連接來處理熱敏元件產(chǎn)生的模擬溫度信號的功能線路板3，所述殼體的尾部設(shè)有插接外部電源的插接端子4，插接端子與功能線路板通過供電電源線5電連接，所述功能線路板上設(shè)有將模擬溫度信號處理成PWM信號的數(shù)字處理模塊31和將外部電源的供電電壓轉(zhuǎn)化成為數(shù)字處理模塊的供電電壓的電源管理模塊32。在本實施例中，所述數(shù)字處理模塊包括處理熱敏元件測得的模擬溫度信號的信號調(diào)理單元33、將經(jīng)過調(diào)理后的模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字溫度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并產(chǎn)生方波信號的數(shù)據(jù)采集單元34、將所述方波信號轉(zhuǎn)化為用于生成占空比調(diào)制輸出的基頻信號的基頻產(chǎn)生單元35、以及將基頻信號和數(shù)字溫度信號生成PWM信號的波形合成單元36，所述信號調(diào)理單元的輸入端與熱敏元件電連接，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述基頻產(chǎn)生單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述波形合成單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端及基頻產(chǎn)生單元的輸出端電連接，所述波形合成單元生成的PWM信號由PWM調(diào)制單元37調(diào)制后經(jīng)供電電源線輸出。所述信號調(diào)理單元由信號調(diào)理元件331和放大單元332組成，所述信號調(diào)理元件的輸入端與熱敏元件電連接，所述信號調(diào)理元件具有兩個輸出端，信號調(diào)理元件上其中一個輸出端與放大單元的輸入端電連接，信號調(diào)理元件上另一個輸出端與基頻產(chǎn)生單元的輸入端電連接，所述放大單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接。一般地，熱敏元件采用常規(guī)熱敏電阻即可。信號調(diào)理元件將熱敏元件測得的模擬溫度信號進(jìn)行濾波、消抖、抗干擾處理，同時由于常規(guī)熱敏電阻隨溫度變化阻值成負(fù)溫度系數(shù)變化，并且其電阻變化率遠(yuǎn)較其溫度變化率小，同時為了降低功耗，也需要驅(qū)動電流，這樣熱敏電阻測得的溫度變化信號也將變小，所以需將熱敏電阻微小的溫度變化信號經(jīng)放大單元放大為較大的電壓信號， 這個電壓信號同樣為模擬溫度信號。所述數(shù)據(jù)采集單元包括V/F變換元件341和數(shù)據(jù)處理元件342,所述V/F變換元件的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，V/F變換元件的輸出端與數(shù)據(jù)處理元件的輸入端電連接，所述數(shù)據(jù)處理元件的輸出端與波形合成單元的輸入端電連接。通過V/F變換元件將放大后的模擬溫度信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，將轉(zhuǎn)換后的頻率信號送至數(shù)據(jù)處理元件進(jìn)行數(shù)字化處理，在這里頻率信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字溫度信號，并在這里進(jìn)行篩選數(shù)據(jù)、均值運算、阻尼等數(shù)據(jù)處理，將頻率信號轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的數(shù)字溫度信號。上述數(shù)字溫度信號由基頻產(chǎn)生單元中的可靠的振蕩器生成穩(wěn)定的方波信號，方波信號用于生成占空比調(diào)制輸出的基頻信號，所述基頻信號和數(shù)字溫度信號經(jīng)波形合成單元生成根據(jù)溫度變化的PWM信號，最后PWM信號由PWM調(diào)制單元37調(diào)制后經(jīng)供電電源線輸出。這樣可以省去除供電電源線外的其他外接信號線，降低接線成本，同時通過減少接線提高溫度信號的可靠性。上述實施例中，所述電源管理模塊還包括過流保護單元、過壓保護單元、干擾保護單元和靜電保護單元。所述電源管理模塊上還接有儲能元件321。儲能元件能夠?qū)⒈緦嵱眯滦凸ぷ魉璧墓╇婋娫催M(jìn)行短暫能量儲存，避免PWM調(diào)制時傳感器短暫失壓而失效，確保傳感器工作穩(wěn)定、可靠。另外,所述熱敏元件通過導(dǎo)熱填充物6固定在殼體中。所述功能線路板與熱敏元件之間設(shè)有阻熱填充物7。除上述優(yōu)選實施例外，本實用新型還有其他的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型作出各種改變和變形，只要不脫離本實用新型的精神，均應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求所定義的范圍。
權(quán)利要求1.采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，包括殼體(I)，所述殼體的頭部設(shè)有感應(yīng)水溫的熱敏元件(2)，所述殼體中設(shè)有與熱敏元件電連接來處理熱敏元件產(chǎn)生的模擬溫度信號的功能線路板(3)，所述殼體的尾部設(shè)有插接外部電源的插接端子(4)，插接端子與功能線路板通過供電電源線(5)電連接，其特征在于所述功能線路板上設(shè)有將模擬溫度信號處理成PWM信號的數(shù)字處理模塊(31)和將外部電源的供電電壓轉(zhuǎn)化成為數(shù)字處理模塊的供電電壓的電源管理模塊(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述數(shù)字處理模塊包括處理熱敏元件測得的模擬溫度信號的信號調(diào)理單元(33)、將經(jīng)過調(diào)理后的模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字溫度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并產(chǎn)生方波信號的數(shù)據(jù)采集單元(34)、將所述方波信號轉(zhuǎn)化為用于生成占空比調(diào)制輸出的基頻信號的基頻產(chǎn)生單元(35)、以及將基頻信號和數(shù)字溫度信號生成PWM信號的波形合成單元(36)，所述信號調(diào)理單元的輸入端與熱敏元件電連接，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述基頻產(chǎn)生單元的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，所述波形合成單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端及基頻產(chǎn)生單元的輸出端電連接，所述波形合成單元生成的PWM信號由PWM調(diào)制單元(37)調(diào)制后經(jīng)供電電源線輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述信號調(diào)理單元由信號調(diào)理元件(331)和放大單元(332)組成，所述信號調(diào)理元件的輸入端與熱敏元件電連接，所述信號調(diào)理元件具有兩個輸出端，信號調(diào)理元件上其中一個輸出端與放大單元的輸入端電連接，信號調(diào)理元件上另一個輸出端與基頻產(chǎn)生單元的輸入端電連接，所述放大單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集單元包括V/F變換元件(341)和數(shù)據(jù)處理元件(342)，所述V/F變換元件的輸入端與信號調(diào)理單元的輸出端電連接，V/F變換元件的輸出端與數(shù)據(jù)處理元件的輸入端電連接，所述數(shù)據(jù)處理元件的輸出端與波形合成單元的輸入端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述電源管理模塊還包括過流保護單元、過壓保護單元、干擾保護單元和靜電保護單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述電源管理模塊上還接有儲能元件(321)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述熱敏元件通過導(dǎo)熱填充物￠)固定在殼體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，其特征在于所述功能線路板與熱敏元件之間設(shè)有阻熱填充物(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種采用PWM調(diào)制輸出的水溫傳感器，包括殼體，所述殼體的頭部設(shè)有感應(yīng)水溫的熱敏元件，所述殼體中設(shè)有與熱敏元件電連接來處理熱敏元件產(chǎn)生的模擬溫度信號的功能線路板，所述殼體的尾部設(shè)有插接外部電源的插接端子，插接端子與功能線路板電連接，所述功能線路板上設(shè)有將模擬溫度信號處理成PWM信號的數(shù)字處理模塊和將外部電源的供電電壓轉(zhuǎn)化成為數(shù)字處理模塊的供電電壓的電源管理模塊。本實用新型有效降低了工作功耗，提高了使用壽命，抗干擾能力強，支持多設(shè)備接入方式，能適應(yīng)外部多個設(shè)備同時采集溫度的需要。
文檔編號G01K7/22GK202599563SQ20122015307
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者葉榮榕, 徐暉, 孫永法 申請人:黃山金馬股份有限公司