CN102129262A - 温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种温度控制系统,包括一用于感测一环境温度的温度感测模组,所述温度控制系统还包括一与所述温度感测模组相连的温度控制模组、一与所述温度控制模组相连的脉宽调制控制模组及一调温模组,所述温度控制模组将环境温度与一预设温度比较后,根据环境温度与预设温度之间的差值输出一控制信号至所述脉宽调制控制模组,所述脉宽调制控制模组根据所述控制信号输出一控制调温模组调温速率的脉宽调制信号。本发明防止了加热与散热过程中的过冲现象,节约了电能并减少了噪声。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统,尤指一种用于调节测试电脑温度环境的温度控制系统。
背景技术
在对电脑进行测试时,往往需要测试电脑中各元件的工作温度。
请参阅图1,在对电脑中各元件的工作温度进行测试时,所有测试均在一温控箱1a内进行,温控箱1a为测试提供一个相对稳定的测试温度环境,其包括一电源10a、一温度感测模组50a、一与该温度感测模组50a相连的温度控制模组30a、一与该温度控制模组30a相连的开关模组70a及一分别与该开关模组70a相连的加热模组20a与散热模组40a。该温度控制模组30a中存储有一预设温度T0’及一温度偏移值,该温度偏移值可设置为0.3℃或0.5℃。当开关模组70a处于开启状态时,该散热模组40a开始工作;当该开关模组70a切换为关闭状态时,该加热模组20a开始工作。
当该温控箱1a的电源10a被开启后,该温度感测模组50a将感测到该温控箱1a内的当前的环境温度T1’,并将环境温度T1’送至温度控制模组30a中,该温度控制模组30a将环境温度T1’与预设温度T0’比较,当T1’≥T0’时,该温度控制模组30a输出一高电平信号至开关模组70a,使该开关模组70a切换为开启状态,从而使该散热模组40a开始工作。当T1’<T0’-0.3或T1<T0’-0.5时,该温度控制模组30a输出一低电平信号至开关模组70a,使该开关模组70a切换为关闭状态,从而使该加热模组40a开始工作。
因此,现有的温度控制系统存在以下缺陷:温控箱只有加热与散热两种工作状态,虽然可以达到温度的动态平衡,但是加热与散热都容易产生严重的过冲现象;且频繁的加热与散热,不仅损耗了大量的能量,且带来很大的噪音。
发明内容
鉴于以上内容,有必要提供一种防止过冲现象发生的温度控制系统。
一种温度控制系统,包括一用于感测一环境温度的温度感测模组,所述温度控制系统还包括一与所述温度感测模组相连的温度控制模组、一与所述温度控制模组相连的脉宽调制控制模组及一调温模组,所述温度控制模组将环境温度与一预设温度比较后,根据环境温度与预设温度之间的差值输出一控制信号至所述脉宽调制控制模组,所述脉宽调制控制模组根据所述控制信号输出一控制调温模组调温速率的脉宽调制信号。
相对现有技术,本发明通过通过脉宽调制控制模组输出的脉宽调制信号控制调温速率,防止了加热与散热过程中的过冲现象,并可利用温控箱内的余热来维持恒温状态,节约了电能并减少了噪声。
附图说明
图1为现有技术中温度控制系统的结构示意图。
图2为本发明温度控制系统较佳实施方式的结构示意图。
图3为本发明温度控制系统较佳实施方式中的温度感测电路图。
图4为本发明温度控制系统较佳实施方式中的数据处理与显示电路图。
图5为本发明温度控制系统较佳实施方式中的脉宽调制及加热与散热切换电路图。
图6为本发明温度控制系统较佳实施方式中的加热与散热电路图。
主要元件符号说明
温控箱 | 1a |
电源 | 10a |
加热模组 | 20a |
温度控制模组 | 30a |
散热模组 | 40a |
温度感测模组 | 50a |
开关模组 | 70a |
温度控制系统 | 100 |
电源 | 10 |
加热模组 | 20 |
温度控制模组 | 30 |
散热模组 | 40 |
温度感测模组 | 50 |
脉宽调制控制模组 | 60 |
加热与散热切换模组 | 70 |
开关子模组 | 80 |
具体实施方式
请参阅图2,本发明温度控制系统100较佳实施方式包括一电源10、一温度感测模组50、一与该温度感测模组50相连的温度控制模组30、一与该温度控制模组30相连的脉宽调制(PWM,Pulse-Width Modulation)控制模组60、一与该脉宽调制控制模组60及该温度控制模组50相连的加热与散热切换模组70、一与该加热与散热切换模组70相连的调温模组。在本实施方式中,该调温模组包括一加热模组20及一散热模组40。该加热模组20中设有一开关子模组80。
在本实施方式中,该温度控制模组30包括一MCU(Micro Control Unit,常称为微控制单元或单片机)。该温度控制系统100用于一测试电脑的温控箱内。
在使用该温度控制系统100前,需先在该温度控制模组30中设置一预设温度T0及一温度偏移值,该温度偏移值可设置为0.3℃或0.5℃。当该温度控制系统100的电源10被开启后,该温度感测模组50将感测温控箱内当前的环境温度T1,并将环境温度T1送至温度控制模组30a中,该温度控制模组30a将环境温度T1与预设温度T0比较,若环境温度T1低于预设温度T0时,该温度控制模组30发出一第一电压信号至该加热与散热切换模组70,使该加热与散热切换模组70切换至加热模组40,同时发出一第一控制信号至该PWM控制模组60,该PWM控制模组60将产生一定占空比的第一PWM信号控制该开关子模组80的开闭,进而控制该加热模组20开始工作。若环境温度T1被加热至接近预设温度T0时,即比预设温度T0低0.3℃或0.5℃时,该PWM控制模组60产生的第一PWM信号的占空比将减小,即改变开关子模组80导通的时间,而降低加热速率,防止温度过冲,若环境温度T1达到预设温度T0时,停止加热,进入恒温状态,并利用温控箱内的余热维持一段时间的恒温状态。
若环境温度T1比预设温度T0高0.3℃或0.5℃时,该温度控制模组30发出一与第一电压信号电平相反的第二电压信号至该加热与散热切换模组70,使该加热与散热切换模组70切换至散热模组40,同时发出一第二控制信号至该PWM控制模组60,该PWM控制模组60将产生一定占空比的第二PWM信号控制该散热模组20开始工作。若环境温度T1被降至预设温度T0时,停止散热,进入恒温状态,并利用温控箱内的余热维持一段时间的恒温状态。
请参阅图3,图3为一温度感测电路500,用于温度感测模组50感测温控箱内的环境温度,其包括一滤波电路501及一温度感测芯片502。在本实施方式中,该温度感测芯片502的型号为DS18B20。该滤波电路501包括两并联连接的电容C1、C2,该两电容C1、C2的一端共同接一+5V电源端,另一端共同接地。该温度感测芯片502具有一连接+5V电源端的电源引脚VCC,连接地的接地引脚GND及一输出引脚DQ,该输出引脚DQ通过一电阻R1连接+5V电源端,该温度感测芯片502将感测到的温控箱内的环境温度转换为串行数字信号,由输出引脚DQ输出。
请参阅图4,图4为一数据处理与显示电路300,用于温度控制模组30,可显示预设温度值及温控箱内的环境温度,并将两者进行比较、处理后输出电压信号来控制加热与散热切换模组70的切换,并输出控制信号来控制脉宽调制控制模组60输出PWM信号。其包括一控制芯片301及一显示电路303,在本实施方式中,该控制芯片301为单片机AT89S52。该控制芯片301的电源引脚VCC接+5V电源端,接地引脚VSS接地。该控制芯片301的两时钟引脚XTAL1、XTAL2与一保证该控制芯片301正常工作的时钟电路305相连,该时钟电路305包括一与两时钟引脚XTAL1、XTAL2相连的晶振Y1及两电容C3、C4,该两电容C3、C4的一端分别与晶振Y1的两端相连,另一端共同接地。该控制芯片301的复位引脚RST连接一用于将该控制芯片301初始化的复位控制电路307,该复位控制电路307包括一复位开关K1,该复位开关K1的一端连接+5V电源端,另一端通过一电阻R2连接一电容C5,该电容C5的另一端连接+5V电源端,该复位开关K1的另一端还通过一电阻R3接地。该控制芯片301的引脚P0.0至P0.3分别连接四个用于设置预设温度值的按键K2、K3、K4、K5,其中K2为升高预设温度值按键,K3为降低预设温度值按键,K4为温度偏移值的设置按键,K5为确定按键,该四个按键K2、K3、K4、K5的另一端共同接地。引脚P0.7连接该温度感测芯片502的输出引脚DQ,用于接收该温度感测芯片502输出的温度值的数字信号。引脚P0.5为电压信号输出引脚KC,其输出的电压信号用来控制加热与散热切换模组70的切换。引脚P0.6为控制信号输出引脚Vt,其输出的控制信号用来控制脉宽调制控制模组60输出的PWM信号。引脚P2.0至P2.7连接该显示电路303,该显示电路303具有六个发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6,每一发光二极管的引脚a,b,c,d,e,f,g,DP分别与该控制芯片301的引脚P2.0至P2.7相连,六个发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6的电源引脚A分别通过三极管Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10接+5V电源端,三极管Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的基极分别通过电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22连接节点DS3、DS2、DS1、DS6、DS5、DS4,节点DS1、DS2、DS3、DS4、DS5、DS6分别与控制芯片301的引脚P1.2至P1.7相连,其中发光二极管LED1、LED2、LED3用于显示预设温度值,发光二极管LED4、LED5、LED6用于显示温控箱内的当前的环境温度。
请参阅图5,图5为脉宽调制及加热与散热切换电路600,包括一用于脉宽调制控制模组60的脉宽调制芯片601及一用于加热与散热切换模组70的切换电路603。在本实施方式中,该脉宽调制芯片601的型号为TL494。该脉宽调制芯片601的引脚RT通过一滑动电阻R4接地,并通过该滑动电阻R4、一电阻R5及一电容C6与引脚VREF相连;引脚CT通过一电容C7接地,引脚DTC连接于电阻R5与电容C6之间;引脚IN1+与控制芯片301的引脚P0.6,即控制信号输出引脚Vt相连,用于接收控制芯片301发出的控制信号;引脚IN1-通过一电阻R6连接至一滑动电阻R7;引脚CMPEN通过一电容C8、一电阻R8连接引脚IN1-,并通过一电阻R9连接引脚IN1-;引脚IN2-通过一电阻R10连接滑动电阻R7,引脚IN2+与引脚GND接地;引脚VCC接一+12V电源端,并通过两并联的电容C9、C10接地;引脚CNTLO接地,引脚C1连接引脚C2,并共同连接+12V电源端;引脚E1通过一电阻R11与两个三极管Q1、Q2的基极相连,三极管Q1的集电极接+12V电源端,三极管Q1的射极与三极管Q2的射极相连,三极管Q2的集电极接地;引脚E2连接引脚E1,并通过一电阻R12接地。该切换电路603包括一继电器K6,其具有一PWM_R端与PWM_F端,该继电器K6其中一端接+12V电源端,一端通过一三极管Q3接地,该三极管Q3的基极通过一电阻R13与控制芯片301的引脚P0.5,即电压信号输出引脚KC相连,用于接收控制芯片301发出的电压信号,该三极管Q3的集电极与继电器K6相连,射极接地。
请参阅图6,图6为加热与散热电路,分别用于加热模组20与散热模组40,其包括一加热电路201及一散热电路401。该加热电路201包括一场效应管Q4及一风扇F1,该场效应管Q4的栅极通过一电阻R14连接PWM_R端,漏极通过一二极管D1及一电容C11接地,该二极管D1的两端连接一电阻R15。该风扇F1的引脚1通过一二极管D2接一+12V电源端,引脚2通过一电阻模组R16连接+12V电源端,该+12V电源端通过一电容C12接地。该散热电路401包括一PWM风扇F2,该PWM风扇F2就是能够接收第二PWM信号,并根据第二PWM信号的占空比来调整转速的风扇,其引脚1接+12V电源端,引脚2接PWM_F端,引脚4接地。
请参阅图2至图6,本温度控制系统100的基本工作原理如下:
在使用该温度控制系统100前,通过该控制芯片301的四个按键K2、K3、K4、K5设置预设温度T0及温度偏移值(0.3℃或0.5℃)。当电源10被开启后,预设温度T0显示于显示电路中的发光二极管LED1、LED2、LED3。该温度感测芯片502将感测温控箱内的环境温度T1,并将感测到的环境温度T1转换为串行数字信号,由输出引脚DQ输出至控制芯片301的引脚P0.7,该控制芯片301将接收到的环境温度T1的数字信号转换为数字值显示于显示电路中的发光二极管LED4、LED5、LED6,并将环境温度T1与预设温度T0比较,若环境温度T1低于预设温度T0时,则通过引脚P0.5输出第一电压信号至切换电路603,通过引脚P0.6输出第一控制信号至脉宽调制芯片601的引脚IN1+,该脉宽调制芯片601通过两个三极管Q1、Q2输出第一PWM信号,使得继电器K6的开关接至PWM_R端,第一PWM信号通过PWM_R端输出至加热电路201,通过控制该场效应管Q4的开闭,进而控制该加热电路201开始工作。若环境温度T1接近预设温度T0时,即比预设温度T0低0.3℃或0.5℃时,该控制芯片301将控制脉宽调制芯片601输出的第一PWM信号,减小第一PWM信号的占空比,即改变该场效应管Q4的导通时间,从而降低加热速率,防止温度过冲,若环境温度T1达到预设温度T0时,停止加热,进入恒温状态。
若环境温度T1比预设温度T0高0.3℃或0.5℃时,则通过引脚P0.5输出与第一电压信号电平相反的第二电压信号至切换电路603,通过引脚P0.6输出第二控制信号至脉宽调制芯片601的引脚IN1+,该脉宽调制芯片601通过两个三极管Q1、Q2输出第二PWM信号,使得继电器K6的开关接至PWM_F端,第二PWM信号通过PWM_F端输出至散热电路401,通过控制PWM风扇F2的转速,来控制散热速率,进行散热工作。若环境温度T1达到预设温度T0时,停止散热,进入恒温状态。
本发明通过温度控制模组30控制加热与散热切换模组70的切换,并通过脉宽调制模组60输出的PWM信号控制加热速率与散热速率,防止了加热与散热过程中的过冲现象,若环境温度T1达到预设温度T0时,停止加热或散热,进入恒温状态,并可利用温控箱内的余热来维持恒温状态,节约了电能并减少了噪声。
Claims (10)
1.一种温度控制系统,包括一用于感测一环境温度的温度感测模组,其特征在于:所述温度控制系统还包括一与所述温度感测模组相连的温度控制模组、一与所述温度控制模组相连的脉宽调制控制模组及一调温模组,所述温度控制模组将环境温度与一预设温度比较后,根据环境温度与预设温度之间的差值输出一控制信号至所述脉宽调制控制模组,所述脉宽调制控制模组根据所述控制信号输出一控制调温模组调温速率的脉宽调制信号。
2.如权利要求1所述的温度控制系统,其特征在于:所述温度控制系统还包括一与所述温度控制模组及所述脉宽调制控制模组相连的加热与散热切换模组,所述调温模组包括一加热模组及一散热模组,所述温度控制模组根据环境温度与预设温度之间的差值输出一电压信号至所述加热与散热切换模组,所述加热与散热切换模组根据所述电压信号的电平高低启动所述加热模组与所述散热模组之一。
3.如权利要求2所述的温度控制系统,其特征在于:当所述环境温度低于所述预设温度时,所述电压信号为一第一电压信号,所述加热与散热切换模组切换至所述加热模组,当所述环境温度比所述预设温度高一温度偏移值时,所述电压信号为一与所述第一电压信号电平相反的第二电压信号,所述加热与散热切换模组切换至所述散热模组。
4.如权利要求3所述的温度控制系统,其特征在于:当所述环境温度被加热至接近所述预设温度时,所述脉宽调制信号的占空比将减小来降低加热速率。
5.如权利要求4所述的温度控制系统,其特征在于:所述加热模组中设有一开关子模组,所述脉宽调制信号通过控制所述开关子模组的开闭时间控制加热速率。
6.如权利要求5所述的温度控制系统,其特征在于:所述开关子模组为一场效应管,所述场效应管的栅极接收所述脉宽调制信号,所述场效应管的漏极连接一风扇,所述场效应管的源极接地。
7.如权利要求3所述的温度控制系统,其特征在于:所述散热模组包括一脉宽调制风扇,所述脉宽调制信号通过控制所述脉宽调制风扇的转速控制散热速率。
8.如权利要求2所述的温度控制系统,其特征在于:所述温度控制模组包括一单片机,所述单片机接收所述温度感测模组输出的环境温度,并将所述环境温度与所述预设温度比较后,输出所述电压信号及所述控制信号。
9.如权利要求1所述的温度控制系统,其特征在于:当所述环境温度与所述预设温度相同时,所述调温模组停止工作,进入恒温状态。
10.如权利要求1所述的温度控制系统,其特征在于:所述加热与散热切换模组为一继电器,所述脉宽调制信号通过所述继电器传送至所述调温模组。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110720 |