[實(shí)用新型]小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220739487.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN203164795U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D23/24
• 分類號(hào): G05D23/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)封閉的小范圍空間內(nèi)進(jìn)行高精度溫度控制的高精度溫度控制裝置，尤其涉及一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置。

背景技術(shù)

????鑒于當(dāng)前很多電子學(xué)器件和光學(xué)器件的性能、參數(shù)都有隨環(huán)境溫度變化而不穩(wěn)定的特性，如常見的電阻電容以及芯片和光學(xué)中的APD管，相位調(diào)制器等，這些易受溫度變化而不穩(wěn)定的元器件組成的電路模塊或系統(tǒng)中，將會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)或產(chǎn)品帶來不穩(wěn)定性，對(duì)這些易受溫度影響的元器件能達(dá)到其所在局部范圍內(nèi)有較高精度的控溫將是解決這一問題的很好的方案。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小范圍內(nèi)的溫度精確控制的小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對(duì)象的溫度采集模塊、用于控制控溫對(duì)象溫度的溫度制模塊；其特征在于：所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動(dòng)芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對(duì)象進(jìn)行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對(duì)輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)給TEC驅(qū)動(dòng)芯片，TEC驅(qū)動(dòng)芯片輸出溫度控制信號(hào)給TEC制冷片，TEC制冷片對(duì)控溫對(duì)象進(jìn)行加熱或者制冷。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述TEC驅(qū)動(dòng)芯片為TEC驅(qū)動(dòng)芯片maxim的max1968或max8520/8521。

本實(shí)用新型通過PID電路的調(diào)節(jié)，最終使小范圍內(nèi)的溫度與設(shè)定的溫度相同，并一直保持穩(wěn)定，并且溫度控制的速度快和精確。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本實(shí)用新型的PID控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參見圖1，本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對(duì)象的溫度采集模塊、用于控制控溫對(duì)象溫度的溫度制模塊；其特征在于：所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動(dòng)芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對(duì)象進(jìn)行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對(duì)輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)給TEC驅(qū)動(dòng)芯片，TEC驅(qū)動(dòng)芯片輸出溫度控制信號(hào)給TEC制冷片，TEC制冷片對(duì)控溫對(duì)象進(jìn)行加熱或者制冷。所述TEC驅(qū)動(dòng)芯片為TEC驅(qū)動(dòng)芯片maxim的max1968或max8520/8521。

本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置開始工作時(shí)，在控溫元件盒內(nèi)的NTC熱敏電阻將采集到的溫度通過電路轉(zhuǎn)換為電壓輸入PID控制器，設(shè)定的溫度轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓同時(shí)輸入PID控制器，PID控制器輸出控制信號(hào)進(jìn)入TEC驅(qū)動(dòng)芯片，TEC驅(qū)動(dòng)芯片輸出相應(yīng)的控制電流及電流方向使位于盒內(nèi)的TEC制冷片開始工作，加熱或制冷，熱敏電阻不斷的采集溫度，通過PID控制器的調(diào)節(jié)，最終使整個(gè)盒子內(nèi)部的溫度與設(shè)定的溫度相同，并一直保持穩(wěn)定。

TEC制冷片也稱為半導(dǎo)體制冷片，同以前的溫度控制器相比，半導(dǎo)體制冷片具有具體如下的優(yōu)點(diǎn)：不需要任何致冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動(dòng)部件，工作時(shí)無震動(dòng)、噪音、壽命長，安裝容易；既能制冷，又能加熱；是電流換能型器件，通過輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)；半導(dǎo)體制冷器熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快；半導(dǎo)體制冷器的溫差范圍，從-90℃到+130℃都可以實(shí)現(xiàn)。

本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置使用maxim系列芯片為TEC的驅(qū)動(dòng)芯片，它采用直接電流控制，消除了TEC中的浪涌電流。Maxim?TEC驅(qū)動(dòng)芯片為單電源工作，在芯片內(nèi)部的兩個(gè)同步降壓穩(wěn)壓器輸出引腳OS1與OS2之間連接TEC，能夠提供雙極性輸出。雙極性工作能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制，以及避免了輕載電流時(shí)的非線性問題，同時(shí)控溫精度能達(dá)到0.01℃，從而打到高精度的控溫效果。

如圖2所示，PID電路采用傳統(tǒng)的PID控制電路：比例電路，積分電路和微分電路。當(dāng)本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置開始工作并經(jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)定后，例如穩(wěn)定在25度左右，用輸出溫度大約70度的電吹風(fēng)對(duì)準(zhǔn)電路中的PID控制器部分，TEMPOUT的電壓變化不超過80uV，也即溫度變化不超過0.01℃，140uV的變化對(duì)應(yīng)0.01℃。也就是說環(huán)境溫度變化50℃左右對(duì)這套溫控裝置的穩(wěn)定性干擾性很小，當(dāng)然選擇溫度系數(shù)更好的元器件會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好。本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置控溫精度能達(dá)到0.01℃，控溫范圍可達(dá)-90℃到+130℃，2至3分鐘達(dá)到穩(wěn)定，并且具有很好的穩(wěn)定，適用于控制小范圍的溫度。