[發明專利]一種閉環控制光纖加熱裝置

在審

• 申請號: 202110432109.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113056042A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 馬勝利;楊勇;梅影;楊瀟君;李瑞艷;白雪菲;王宇;吳海濤;高騰宇
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H05B3/02
• 分類號: H05B3/02;H05B3/14;H05B3/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于包括：微控制器(MCU)(1)、三態驅動器(2)、功率級同步降壓轉換器(3)、碳纖維發熱線(4)、比例放大電路(5)和串口通信電路(6)；

MCU(1)能夠通過串口通信電路(6)與外部調制解調儀通信，外部調制解調儀能夠設定功率級同步降壓轉換器(3)的目標輸出電壓，通過串口通信電路(6)送至微控制器(MCU)(1)

其中MCU(1)通過三態驅動器(2)控制功率級同步降壓轉換器(3)處于使能狀態或者禁用狀態；功率級同步降壓轉換器(3)在使能狀態下，由MCU(1)調節功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓；功率級同步降壓轉換器(3)在禁用狀態下，功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓為零；功率級同步降壓轉換器(3)輸出電壓的正負端分別連接碳纖維發熱線(4)兩端，傳感光纖與碳纖維發熱線(4)并列布設，由碳纖維發熱線(4)對傳感光纖進行加熱；比例放大電路(5)采集功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓，對功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓進行幅度調整后輸出至MCU(1)；MCU(1)根據幅度調整后的功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓，通過PID閉環控制，控制功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓，使功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓穩定到設定的目標輸出電壓。

2.根據權利要求1所述的一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于：MCU(1)，包括：內部定時器模塊；MCU(1)通過內部定時器模塊產生PWM波形；MCU(1)具有波形輸出引腳和IO引腳，MCU(1)的波形輸出引腳連接至三態驅動器(2)輸入端，MCU(1)的IO引腳連接至三態驅動器(2)使能端，通過三態驅動器(2)使能端控制三態驅動器(2)的輸出端輸出PWM波形或者處于高阻狀態。

3.根據權利要求1所述的一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于：功率級同步降壓轉換器(3)具有PWM驅動端；三態驅動器(2)輸出端連接至功率級同步降壓轉換器(3)的PWM驅動端，當PWM驅動端處于高阻狀態時，功率級同步降壓轉換器(3)輸出關閉，輸出電壓為0；當PWM驅動端輸入PWM波形時，根據預先設定的輸入PWM波形對應的直流電壓值，由功率級同步降壓轉換器(3)輸出與對應的直流電壓。

4.根據權利要求1所述的一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于：MCU(1)具有ADC引腳；比例放大電路(5)輸入為功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓，比例放大電路(5)輸出連接至MCU(1)的ADC引腳進行采樣，MCU(1)通過PID閉環控制調整MCU(1)輸出PWM波形占空比，使得功率級同步降壓轉換器(3)輸出電壓穩定到設定的目標輸出電壓。

5.根據權利要求1所述的一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于：傳感光纖與碳纖維發熱線(4)并列布設，傳感光纖的兩端能夠連接外部調制解調儀，由碳纖維發熱線(4)對傳感光纖進行加熱，MCU(1)通過三態驅動器(2)、功率級同步降壓轉換器(3)改變碳纖維發熱線(4)兩端的電壓控制碳纖維發熱線(4)的發熱功率。

6.根據權利要求1所述的一種閉環控制光纖加熱裝置，其特征在于：

外部調制解調儀能夠設定功率級同步降壓轉換器(3)的目標輸出電壓，通過串口通信電路(6)送至微控制器(MCU)(1)；

微控制器(MCU)(1)根據設定的功率級同步降壓轉換器(3)的目標輸出電壓，通過三態驅動器(2)控制功率級同步降壓轉換器(3)的輸出電壓，調整碳纖維發熱線(4)發熱功率，從而控制傳感光纖加熱狀態。