用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的pwm式溫度控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，涉及溫度控制領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有采用熱電偶傳感器的溫控部件結(jié)構(gòu)精度低、噪聲大、不適用于高頻電路低噪聲要求下的精密測(cè)量的問(wèn)題，包括密封罩；上端固定密封在密封罩內(nèi)的探測(cè)器；上端面與探測(cè)器下端面固定貼合的鋁塊；固定安裝在鋁塊上的熱敏電阻，鋁塊將探測(cè)器的溫度同步于熱敏電阻上；與鋁塊下端面固定貼合的珀?duì)栙N，隨熱敏電阻變化的電流作用于珀?duì)栙N上；分別與熱敏電阻和珀?duì)栙N電連接的控制電路，熱敏電阻將感知的溫度傳遞給控制電路，控制電路通過(guò)比較目標(biāo)物電壓值和設(shè)定電壓值并根據(jù)比較結(jié)果控制珀?duì)栙N的溫度變化。本發(fā)明控制溫度穩(wěn)定在-20～+60度，穩(wěn)定性達(dá)±0.01。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于高頻精密電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性對(duì)于系統(tǒng)精度的影響極大，尤其對(duì)于近紅外光譜儀器來(lái)說(shuō)，測(cè)量的弱信號(hào)非常容易受到熱噪聲的干擾而發(fā)生紊亂，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果有誤差，那么保持探測(cè)器等測(cè)量裝置溫度的穩(wěn)定對(duì)于實(shí)現(xiàn)電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的精確測(cè)量來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的溫控部件一般采用熱電偶傳感器，如圖1所示，一個(gè)熱電偶由兩種不同的金屬端連接而成，相連的其中一端被稱(chēng)為熱端，而另一端則被稱(chēng)為冷端，它們共同連接到溫度測(cè)試電路，熱端與冷端之間由于溫度的差異會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)可以通過(guò)測(cè)量電路測(cè)量得到。熱電偶傳感器產(chǎn)生的實(shí)際電壓取決于相對(duì)溫度之差以及被用于組成熱電偶傳感器的不同的金屬類(lèi)型，熱電偶的靈敏度和溫度測(cè)量范圍同樣與所使用的兩種金屬有很大關(guān)系，但是采用熱電偶傳感器的溫控部件結(jié)構(gòu)精度較低，噪聲較大，不適用于高頻電路低噪聲要求下的精密測(cè)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有采用熱電偶傳感器的溫控部件結(jié)構(gòu)精度低、噪聲大、不適用于高頻電路低噪聲要求下的精密測(cè)量的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，包括:
[0007]密封罩；
[0008]上端固定密封在密封罩內(nèi)的探測(cè)器；
[0009]上端面與探測(cè)器下端面固定貼合在一起的鋁塊；
[0010]固定安裝在鋁塊上的熱敏電阻，所述鋁塊將探測(cè)器的溫度同步于熱敏電阻上；
[0011]與鋁塊下端面固定貼合在一起的珀?duì)栙N，隨熱敏電阻變化的電流作用于珀?duì)栙N上；
[0012]分別與熱敏電阻和珀?duì)栙N電連接的控制電路，所述熱敏電阻將感知的溫度傳遞給控制電路，控制電路通過(guò)比較目標(biāo)物電壓值和設(shè)定電壓值并根據(jù)比較結(jié)果控制珀?duì)栙N的溫
度變化。
[0013]還包括與所述珀?duì)栙N電連接用于促進(jìn)溫度實(shí)時(shí)傳導(dǎo)的散熱器。
[0014]所述控制電路包括與所述熱敏電阻電連接的溫度電壓測(cè)量電路，所述熱敏電阻將感知的溫度傳遞給溫度電壓測(cè)量電路并將此溫度換算成相應(yīng)的實(shí)際電壓值，將目標(biāo)物設(shè)定點(diǎn)溫度換算成相應(yīng)的設(shè)定電壓值；[0015]與溫度電壓測(cè)量電路電連接的差分放大器，所述差分放大器將目標(biāo)物的實(shí)際電壓值和設(shè)定電壓值進(jìn)行放大比較；
[0016]與差分放大器電連接的PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自差分放大器的比較結(jié)果，PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)測(cè)算溫度穩(wěn)定性和建立時(shí)間；
[0017]與PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電連接的H橋電路，所述H橋電路與珀?duì)栙N電連接，所述PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)通過(guò)H橋電路控制珀?duì)栙N的溫度變化:當(dāng)目標(biāo)物溫度高于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí)，H橋電路向珀?duì)栙N制冷方向輸出電流，并降低溫度；當(dāng)目標(biāo)物的溫度降低時(shí)，H橋電路就會(huì)減小輸出電流或反轉(zhuǎn)輸出電流方向給珀?duì)栙N加熱，使目標(biāo)物溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度。
[0018]所述探測(cè)器采用G9203-256S型號(hào)。
[0019]所述熱敏電阻采用MF523950型號(hào)。
[0020]所述密封罩內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體或抽真空。
[0021]所述密封罩采用玻璃材料制成。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，可以控制溫度穩(wěn)定在-20?+60度，穩(wěn)定性可達(dá)到±0.01，具有小型化、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)勢(shì)，且制冷精度完全可以達(dá)到降噪測(cè)量的要求。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為現(xiàn)有的溫控部件中的熱電偶傳感器的電路圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器中的控制電路的工作原理示意圖。
[0026]圖中:1、探測(cè)器，2、鋁塊，3、熱敏電阻，4、珀?duì)栙N，5、密封罩，6、散熱器，7、控制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，主要由探測(cè)器1、鋁塊2、熱敏電阻3、珀?duì)栙N4、密封罩5、散熱器6和控制電路7組成，探測(cè)器I的上端固定密封在密封罩5中，探測(cè)器I的下端面與鋁塊2的上端面固定貼合在一起，熱敏電阻3固定安裝在鋁塊2上，鋁塊2的下端面與珀?duì)栙N4固定貼合在一起，珀?duì)栙N4與散熱器6電連接，控制電路7分別與熱敏電阻3和珀?duì)栙N4電連接，控制電路7用于接收熱敏電阻3感知的溫度，控制電路7通過(guò)比較目標(biāo)物電壓值和設(shè)定電壓值并根據(jù)比較結(jié)果控制珀?duì)栙N4的溫度變化。
[0029]如圖3所示，控制電路7主要由溫度電壓測(cè)量電路、差分放大器、PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和H橋電路組成，其中，溫度電壓測(cè)量電路與熱敏電阻3電連接，溫度電壓測(cè)量電路與差分放大器電連接，差分放大器與PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電連接，PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與H橋電路電連接，H橋電路與珀?duì)栙N4電連接。
[0030]本實(shí)施方式中，探測(cè)器I具體采用G9203-256S型號(hào)。
[0031]本實(shí)施方式中，熱敏電阻3具體采用MF523950型號(hào)。[0032]本實(shí)施方式中，密封罩5內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體或者抽真空，密封罩5采用玻璃材料制成，防止灰塵及結(jié)霜，延長(zhǎng)整個(gè)溫度控制器的使用壽命。
[0033]本實(shí)施方式中，散熱器6的作用是促進(jìn)溫度的實(shí)時(shí)傳導(dǎo)。
[0034]本實(shí)施方式中，控制電路7具體采用PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)原理，利用H橋電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0035]本發(fā)明的PWM式溫度控制器的工作過(guò)程如下:
[0036]如圖2和圖3所示，探測(cè)器I的實(shí)時(shí)溫度通過(guò)鋁塊2同步于熱敏電阻3上，隨熱敏電阻3變化的電流作用于珀?duì)栙N4上，同時(shí)熱敏電阻3將感知的溫度傳遞給控制電路7中的溫度電壓測(cè)量電路并將此溫度換算成相應(yīng)的目標(biāo)物的實(shí)際電壓值，將目標(biāo)物設(shè)定點(diǎn)溫度換算成相應(yīng)的目標(biāo)物的設(shè)定電壓值，將目標(biāo)物的實(shí)際電壓值和目標(biāo)物的設(shè)定電壓值通過(guò)差分放大器進(jìn)行放大比較，并將比較結(jié)果傳遞給PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)測(cè)算溫度穩(wěn)定性和建立時(shí)間，經(jīng)過(guò)H橋電路控制珀?duì)栙N4的溫度變化:當(dāng)目標(biāo)物溫度高于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí)，H橋電路向珀?duì)栙N4制冷方向輸出電流，并降低溫度；當(dāng)目標(biāo)物的溫度降低時(shí)，H橋電路就會(huì)減小輸出電流或反轉(zhuǎn)輸出電流方向給珀?duì)栙N4加熱，使目標(biāo)物溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度，通過(guò)本發(fā)明的PWM式溫度控制器可以維持探測(cè)器I的溫度實(shí)時(shí)穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，包括: 密封罩(5)； 上端固定密封在密封罩(5)內(nèi)的探測(cè)器(I)； 上端面與探測(cè)器(I)下端面固定貼合在一起的鋁塊(2)； 固定安裝在鋁塊(2)上的熱敏電阻(3)，所述鋁塊(2)將探測(cè)器(I)的溫度同步于熱敏電阻(3)上； 與鋁塊(2)下端面固定貼合在一起的珀?duì)栙N(4)，隨熱敏電阻(3)變化的電流作用于珀?duì)栙N(4)上； 分別與熱敏電阻(3)和珀?duì)栙N(4)電連接的控制電路(7)，所述熱敏電阻(3)將感知的溫度傳遞給控制電路(7 )，控制電路(7 )通過(guò)比較目標(biāo)物電壓值和設(shè)定電壓值并根據(jù)比較結(jié)果控制珀?duì)栙N(4)的溫度變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，還包括與所述珀?duì)栙N(4)電連接用于促進(jìn)溫度實(shí)時(shí)傳導(dǎo)的散熱器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，所述控制電路(7 )包括與所述熱敏電阻(3 )電連接的溫度電壓測(cè)量電路，所述熱敏電阻(3 )將感知的溫度傳遞給溫度電壓測(cè)量電路并將此溫度換算成相應(yīng)的實(shí)際電壓值，將目標(biāo)物設(shè)定點(diǎn)溫度換算成相應(yīng)的設(shè)定電壓值； 與溫度電壓測(cè)量電路電連接的差分放大器，所述差分放大器將目標(biāo)物的實(shí)際電壓值和設(shè)定電壓值進(jìn)行放大比較； 與差分放大器電連接的PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自差分放大器的比較結(jié)果，PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)測(cè)算溫度穩(wěn)定性和建立時(shí)間； 與PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電連接的H橋電路，所述H橋電路與珀?duì)栙N(4)電連接，所述PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)通過(guò)H橋電路控制珀?duì)栙N(4)的溫度變化:當(dāng)目標(biāo)物溫度高于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí)，H橋電路向珀?duì)栙N(4)制冷方向輸出電流，并降低溫度；當(dāng)目標(biāo)物的溫度降低時(shí)，H橋電路就會(huì)減小輸出電流或反轉(zhuǎn)輸出電流方向給珀?duì)栙N(4)加熱，使目標(biāo)物溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，所述探測(cè)器(I)采用G9203-256S型號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，所述熱敏電阻(3)采用MF523950型號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，所述密封罩(5)內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體或抽真空。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的PWM式溫度控制器，其特征在于，所述密封罩(5 )采用玻璃材料制成。
【文檔編號(hào)】G05D23/24GK103592977SQ201310600586
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】林新光, 樸仁官 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春長(zhǎng)光思博光譜技術(shù)有限公司