1.本发明涉及温度检测技术领域，特别涉及一种温度变化速度检测回路。
背景技术：2.在较重要的系统中，为保障可靠性，避免关键部件因超出耐受温度范围而失效，一般会使用热敏电阻对关键部件进行温度值监测，当温度值达到某设定值时输出温度超过设定阈值的信号。要求较高的系统会用软件记录历史温度值，计算温度变化速度，当计算值超过设定值时，再报出温度变化速度过快的信号。上述软件计算温度变化速度的方法，计算温升速度的延时较大，延时可能达到ms级或秒级，当温度变化速度较快时，会使关键部件超出耐受温度范围而失效的风险增加。同时，软件计算温度变化速度的方法，需要软硬件设计协同配合，复杂程度较高。
技术实现要素：3.为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种温度变化速度检测回路，采用纯硬件电路方案，能够快速完成正向温度变化速度检测和负向温度变化速度检测，当温度变化速度超出设定阈值时，输出告警信号。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.一种温度变化速度检测回路，包括热敏电阻、差分采样电路、恒流输出电路、减法电路、反向电路、加法电路、微分电路、升温速度比较电路、降温速度比较电路、升温速度加权温度比较电路和降温速度加权温度比较电路。
6.热敏电阻的供电端由恒流输出电路供电，热敏电阻的输出端经由差分采样电路后连接减法电路的输入端，减法电路的输出端分成两路，一路连接微分电路的输入端，另一路连接反向电路的输入端；微分电路的输出端分成三路，一路连接升温速度比较电路，一路连接降温速度比较电路，另一路连接加法电路的反相输入端，反向电路的输出端也连接至加法电路的反相输入端；加法电路的输出端分成两路，一路连接升温速度加权温度比较电路，一路连接降温速度加权温度比较电路。
7.由升温速度比较电路的输出端输出升温速度过快信号，由降温速度比较电路的输出端输出降温速度过快信号，由升温速度加权温度比较电路的输出端输出加权温度的升温速度过快信号，由降温速度加权温度比较电路的输出端输出加权温度的降温速度过快信号。
8.进一步地，所述的恒流电路由第一限流电阻r1、第一稳压芯片z1、第一运算放大器ic1、三极管q1、恒流采样电阻r2组成，为热敏电阻rt1提供恒定电流；第一限流电阻r1和第一稳压芯片z1由上至下串联，上端由电源vcc供电，下端接地，在第一稳压芯片z1两端形成参考电压，接入第一运算放大器ic1的输入端，第一运算放大器ic1的输出信号驱动三极管q1导通，使恒流电流流经热敏电阻rt1、三极管q1的ce端、恒流采样电阻r2，在恒流采样电阻r2两端形成压降，并保持与第一稳压芯片z1两端形成的参考电压保持一致，以保证热敏电
阻rt1流过的电流恒定。
9.进一步地，所述的减法电路由第二限流电阻r7、第二稳压芯片z2、第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10、第二反相输入电阻r9、第二反馈电阻r11、第三运算放大器ic3组成，第二限流电阻r7和第二稳压芯片z2由上至下串联，上端由电源vcc供电，下端接地，在第二稳压芯片z2两端形成参考电压，经第二反相输入电阻r9送至第三运算放大器ic3的反相输入端，第二反馈电阻r11连接在第三运算放大器ic3的反相输入端和输出端之间，差分采样电路输出的电压信号经第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10分压连接至第三运算放大器ic3的同相输入端。
10.进一步地，所述的微分电路由微分输入电容c1、微分反馈电阻r12、第一同相接地电阻r13、第五运算放大器ic5组成，减法电路的输出端经由微分输入电容c1接入第五运算放大器ic5的反相输入端，第五运算放大器ic5的同相端经由第一同相接地电阻r13后接地，微分反馈电阻r12连接在第五运算放大器ic5的反相输入端与输出端之间。
11.进一步地，所述的反向电路由第三反相输入电阻r14、第三反馈电阻r15、第二同相接地电阻r16、第四运算放大器ic4组成，将减法电路输出的温度信号反向。
12.进一步地，所述的加法电路由第一加法电阻r17、第二加法电阻r18、第四反馈电阻r20、第三同相接地电阻r19、第六运算放大器ic6组成，第一加法电阻r17、第二加法电阻r18的一端分别连接微分电路输出的温度变化速度信号和反向电路输出的反向温度信号，另一端共同连接第六运算放大器ic6的反相输入端，第六运算放大器ic6的同相输入端经由第三同相接地电阻r19后接地，第六运算放大器ic6输出正向温度信号和正向温度变化速度信号的和。
13.进一步地，所述的升温速度比较电路由第三稳压芯片z3、第三限流电阻r21、第七运算放大器ic7组成，第三稳压芯片z3与第三限流电阻r21串联，由负向电源vee供电，在第三稳压芯片z3两端产生负向基准电压，通过第七运算放大器ic7与微分电路输出的信号进行比较，当温升速度高于设定值时输出高电平。
14.进一步地，所述的降温速度比较电路由第四稳压芯片z4、第四限流电阻r22、第八运算放大器ic8组成，第四稳压芯片z4与第四限流电阻r22串联，由电源vcc供电，在第四稳压芯片z4两端产生正向基准电压，通过第八运算放大器ic8与微分电路输出的信号进行比较，当降温速度高于设定值时输出高电平。
15.进一步地，所述的升温速度加权温度比较电路由第五稳压芯片z5、第五限流电阻r23、第九运算放大器ic9组成，第五稳压芯片z5与第五限流电阻r23串联，由负向电源vee供电，在第五稳压芯片z5两端产生负向基准电压，通过第九运算放大器ic9与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和高于设定值时输出高电平。
16.进一步地，所述的降温速度加权温度比较电路由第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24、第十运算放大器ic10组成，第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24由电源vcc供电，第六稳压芯片z6两端产生正向基准电压，通过第十运算放大器ic10与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和低于设定值时输出高电平。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.本发明将温度信号转换为温度变化信号，然后对温度变化信号的幅值进行比较判断，当温度变化速度过快时，能够及时发出告警信号。除此外，还另外设置了有温度信号参
与的过温检测电路，即在温度值较高且温度上升速度较快时，及时发出告警信号；设置了有温度信号参与的欠温检测电路，即在温度值较低且温度下降速度较快时，及时发出告警信号。该电路采用纯硬件设计，无需软件配合，具有响应速度快的特点。
附图说明
19.图1是本发明的一种温度变化速度检测回路的结构框图；
20.图2是本发明的一种温度变化速度检测回路的电路图。
21.图中：1-热敏电阻2-差分采样电路3-恒流输出电路4-减法电路5-反向电路6-加法电路7-微分电路8-升温速度比较电路9-降温速度比较电路10-升温速度加权温度比较电路11-降温速度加权温度比较电路。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
23.如图1-2所示，一种温度变化速度检测回路，包括热敏电阻1、差分采样电路2、恒流输出电路3、减法电路4、反向电路5、加法电路6、微分电路7、升温速度比较电路8、降温速度比较电路9、升温速度加权温度比较电路10和降温速度加权温度比较电路11。
24.热敏电阻1的供电端由恒流输出电路3供电，热敏电阻1的输出端经由差分采样电路2后连接减法电路3的输入端，减法电路3的输出端分成两路，一路连接微分电路7的输入端，另一路连接反向电路5的输入端；微分电路7的输出端分成三路，一路连接升温速度比较电路8，一路连接降温速度比较电路9，另一路连接加法电路6的反相输入端，反向电路5的输出端也连接至加法电路6的反相输入端；加法电路6的输出端分成两路，一路连接升温速度加权温度比较电路10，一路连接降温速度加权温度比较电路11。
25.由升温速度比较电路8的输出端输出升温速度过快信号，由降温速度比较电路9的输出端输出降温速度过快信号，由升温速度加权温度比较电路10的输出端输出加权温度的升温速度过快信号，由降温速度加权温度比较电路11的输出端输出加权温度的降温速度过快信号。
26.所述的热敏电阻1为铂热敏电阻rt1。
27.所述的恒流电路3由第一限流电阻r1、第一稳压芯片z1、第一运算放大器ic1、三极管q1、恒流采样电阻r2组成，为铂热敏电阻rt1提供恒定电流。第一限流电阻r1和第一稳压芯片z1串联由电源vcc供电，在第一稳压芯片z1两端形成参考电压，第一运算放大器ic1的输出信号驱动三极管q1导通，使恒流电流流经铂热敏电阻rt1、三极管q1的ce端、恒流采样电阻r2，在恒流采样电阻r2两端形成压降，并保持与第一稳压芯片z1两端形成的参考电压保持一致，以保证铂热敏电阻rt1流过的电流恒定。
28.所述的差分采样电路2由第一同相上分压电阻r3、第一同相下分压电阻r5、第一反相输入电阻r4、第一反馈电阻r6、第二运算放大器ic2组成，将铂热敏电阻rt1两端的电压转化为以地电位为参考的等比例电压信号。
29.所述的减法电路4由第二限流电阻r7、第二稳压芯片z2、第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10、第二反相输入电阻r9、第二反馈电阻r11、第三运算放大器ic3组成，由第二限流电阻r7和第二稳压芯片z2串联由电源vcc供电，在第二稳压芯片z2两端形成
参考电压，经第二反相输入电阻r9送至第三运算放大器ic3反相输入端，第二反馈电阻r11连接第三运算放大器ic3反相输入端和输出端，差分采样电路2输出的电压信号经第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10分压连接至第三运算放大器ic3同相输入端。减法电路4可以减去设定温度值(一般为0℃)的电压，使输出的电压以0℃作为参照，与正负温度值等比例的电压信号。
30.所述的微分电路7由微分输入电容c1、微分反馈电阻r12、第一同相接地电阻r13、第五运算放大器ic5组成，该电路可以将减法电路输出的温度信号，微分转换为速度变化信号，输出信号的正负方向，与温度变化方向相反。
31.所述的反向电路5由第三反相输入电阻r14、第三反馈电阻r15、第二同相接地电阻r16、第四运算放大器ic4组成，可以将减法电路5输出的温度信号反向。
32.所述的加法电路6由第一加法电阻r17、第二加法电阻r18、第四反馈电阻r20、第三同相接地电阻r19、第六运算放大器ic6组成，第一加法电阻r17、第二加法电阻r18分别连接微分电路7输出的温度变化速度信号和反向电路5输出的反向温度信号然后输出正向温度信号和正向温度变化速度信号的和。
33.所述的升温速度比较电路8由第三稳压芯片z3、第三限流电阻r21、第七运算放大器ic7组成，第三稳压芯片z3、第三限流电阻r21由负向电源vee供电，第三稳压芯片z3两端产生负向基准电压(即设定值)，通过第七运算放大器ic7与微分电路输出的信号进行比较，当温升速度高于设定值时输出高电平，即当温升速度较快时，输出高电平。
34.所述的降温速度比较电路9由第四稳压芯片z4、第四限流电阻r22、第八运算放大器ic8组成，第四稳压芯片z4、第四限流电阻r22由电源vcc供电，第四稳压芯片z4两端产生正向基准电压(即设定值)，通过第八运算放大器ic8与微分电路输出的信号进行比较，当降温速度高于设定值时，即当降温速度较快时，输出高电平。
35.所述的升温速度加权温度比较电路10由第五稳压芯片z5、第五限流电阻r23、第九运算放大器ic9组成，第五稳压芯片z5、第五限流电阻r23由负向电源vee供电，第五稳压芯片z5两端产生负向基准电压(即设定值)，通过第九运算放大器ic9与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和高于设定值时输出高电平，即当温度较高且升温速度稍快时输出高电平。
36.所述的降温速度加权温度比较电路11由第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24、第十运算放大器ic10组成，第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24由电源vcc供电，第六稳压芯片z6两端产生正向基准电压(即设定值)，通过第十运算放大器ic10与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和低于设定值时输出高电平，即当温度较低且降温速度稍快时输出高电平。
37.如上所述，本发明的方案由正负电源供电，将温度信号转换为温度变化信号，然后对温度变化信号的幅值进行比较判断，当温度变化速度过快时，能够及时发出告警信号。除此外，还另外设置了有温度信号参与的过温检测电路，即在温度值较高且温度上升速度较快时，及时发出告警信号；设置了有温度信号参与的欠温检测电路，即在温度值较低且温度下降速度较快时，及时发出告警信号。该电路采用纯硬件设计，无需软件配合，具有响应速度快的特点。
38.以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具
体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
技术特征：1.一种温度变化速度检测回路，其特征在于，包括热敏电阻、差分采样电路、恒流输出电路、减法电路、反向电路、加法电路、微分电路、升温速度比较电路、降温速度比较电路、升温速度加权温度比较电路和降温速度加权温度比较电路；热敏电阻的供电端由恒流输出电路供电，热敏电阻的输出端经由差分采样电路后连接减法电路的输入端，减法电路的输出端分成两路，一路连接微分电路的输入端，另一路连接反向电路的输入端；微分电路的输出端分成三路，一路连接升温速度比较电路，一路连接降温速度比较电路，另一路连接加法电路的反相输入端，反向电路的输出端也连接至加法电路的反相输入端；加法电路的输出端分成两路，一路连接升温速度加权温度比较电路，一路连接降温速度加权温度比较电路；由升温速度比较电路的输出端输出升温速度过快信号，由降温速度比较电路的输出端输出降温速度过快信号，由升温速度加权温度比较电路的输出端输出加权温度的升温速度过快信号，由降温速度加权温度比较电路的输出端输出加权温度的降温速度过快信号。2.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的恒流电路由第一限流电阻r1、第一稳压芯片z1、第一运算放大器ic1、三极管q1、恒流采样电阻r2组成，为热敏电阻提供恒定电流；第一限流电阻r1和第一稳压芯片z1由上至下串联，上端由电源vcc供电，下端接地，在第一稳压芯片z1两端形成参考电压，接入第一运算放大器ic1的输入端，第一运算放大器ic1的输出信号驱动三极管q1导通，使恒流电流流经热敏电阻、三极管q1的ce端、恒流采样电阻r2，在恒流采样电阻r2两端形成压降，并保持与第一稳压芯片z1两端形成的参考电压保持一致，以保证热敏电阻流过的电流恒定。3.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的减法电路由第二限流电阻r7、第二稳压芯片z2、第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10、第二反相输入电阻r9、第二反馈电阻r11、第三运算放大器ic3组成，第二限流电阻r7和第二稳压芯片z2由上至下串联，上端由电源vcc供电，下端接地，在第二稳压芯片z2两端形成参考电压，经第二反相输入电阻r9送至第三运算放大器ic3的反相输入端，第二反馈电阻r11连接在第三运算放大器ic3的反相输入端和输出端之间，差分采样电路输出的电压信号经第二同相上分压电阻r8、第二同相下分压电阻r10分压连接至第三运算放大器ic3的同相输入端。4.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的微分电路由微分输入电容c1、微分反馈电阻r12、第一同相接地电阻r13、第五运算放大器ic5组成，减法电路的输出端经由微分输入电容c1接入第五运算放大器ic5的反相输入端，第五运算放大器ic5的同相端经由第一同相接地电阻r13后接地，微分反馈电阻r12连接在第五运算放大器ic5的反相输入端与输出端之间。5.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的反向电路由第四运算放大器ic4及与其连接的第三反相输入电阻r14、第三反馈电阻r15、第二同相接地电阻r16组成，将减法电路输出的温度信号反向。6.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的加法电路由第一加法电阻r17、第二加法电阻r18、第四反馈电阻r20、第三同相接地电阻r19、第六运算放大器ic6组成，第一加法电阻r17、第二加法电阻r18的一端分别连接微分电路输出的温度变化速度信号和反向电路输出的反向温度信号，另一端共同连接第六运算放大器ic6的反
相输入端，第六运算放大器ic6的同相输入端经由第三同相接地电阻r19后接地，第六运算放大器ic6输出正向温度信号和正向温度变化速度信号的和。7.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的升温速度比较电路由第三稳压芯片z3、第三限流电阻r21、第七运算放大器ic7组成，第三稳压芯片z3与第三限流电阻r21串联，由负向电源vee供电，在第三稳压芯片z3两端产生负向基准电压，通过第七运算放大器ic7与微分电路输出的信号进行比较，当温升速度高于设定值时输出高电平。8.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的降温速度比较电路由第四稳压芯片z4、第四限流电阻r22、第八运算放大器ic8组成，第四稳压芯片z4与第四限流电阻r22串联，由电源vcc供电，在第四稳压芯片z4两端产生正向基准电压，通过第八运算放大器ic8与微分电路输出的信号进行比较，当降温速度高于设定值时输出高电平。9.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的升温速度加权温度比较电路由第五稳压芯片z5、第五限流电阻r23、第九运算放大器ic9组成，第五稳压芯片z5与第五限流电阻r23串联，由负向电源vee供电，在第五稳压芯片z5两端产生负向基准电压，通过第九运算放大器ic9与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和高于设定值时输出高电平。10.根据权利要求1所述的一种温度变化速度检测回路，其特征在于，所述的降温速度加权温度比较电路由第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24、第十运算放大器ic10组成，第六稳压芯片z6、第六限流电阻r24由电源vcc供电，第六稳压芯片z6两端产生正向基准电压，通过第十运算放大器ic10与加法电路输出的信号进行比较，当温度与温度变化速度的和低于设定值时输出高电平。
技术总结本发明提供一种温度变化速度检测回路，包括热敏电阻、差分采样电路、恒流输出电路、减法电路、反向电路、加法电路、微分电路、升温速度比较电路、降温速度比较电路、升温速度加权温度比较电路和降温速度加权温度比较电路。将温度信号转换为温度变化信号，然后对温度变化信号的幅值进行比较判断，当温度变化速度过快时，能够及时发出告警信号。除此外，还另外设置了有温度信号参与的过温检测电路，即在温度值较高且温度上升速度较快时，及时发出告警信号；设置了有温度信号参与的欠温检测电路，即在温度值较低且温度下降速度较快时，及时发出告警信号。该电路采用纯硬件设计，无需软件配合，具有响应速度快的特点。具有响应速度快的特点。具有响应速度快的特点。
技术研发人员：刘春权 何师 艾锡刚 刘冰 赵瑞谦 魏超宇
受保护的技术使用者：荣信汇科电气股份有限公司
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
