CN102566627B - 无静差高精度仪表温度控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无静差高精度仪表温度控制电路，包括依次连接的电桥电路、PID运算电路、自激振荡电路、比较电路、隔离电路、加热单元和监控电路。本发明解决了在航空航天等高可靠性领域，数字PID控制器无法满足要求的技术问题，采用模拟PID控制，可消除静差，使得仪表的被控温度基本不随环境温度变化而变化。

Description

无静差高精度仪表温度控制电路
技术领域
本发明涉及一种仪表温控电路。
背景技术
现有仪表温控电路一般采用数字PID控制器。但是，在航空航天等高可靠性领域，需要提高产品的可靠性，数字PID控制器无法满足要求。
发明内容
为了解决背景技术中仪表温控电路存在可靠性低的技术问题，本发明提供了一种无静差高精度仪表温度控制电路。
本发明的技术解决方案是：
一种无静差高精度仪表温度控制电路，其特殊之处在于：
包括依次连接的电桥电路、PID运算电路、自激振荡电路、比较电路、隔离电路、加热单元和监控电路，
所述电桥电路的其中一个桥臂为第一热敏电阻3R5，所述第一热敏电阻放置在仪表壳体内；
所述PID运算电路包括运算放大器3N2、接在运算放大器反向输入端且串联的第一电阻3R8和第二电阻3R9、与第一电阻3R8并联的第一电容3C5、接在运算放大器正向输入端的第三电阻3R11、接在运算放大器输出端和反向输入端之间且串联的第二电容3C6和第四电阻3R10、接在运算放大器输出端且串联的第一分压电阻3R12和第二分压电阻3R13、与第二分压电阻并联的第三电容3C7；所述第一电阻3R8的一端作为PID运算电路的输入端；所述第一分压电阻3R12和第二分压电阻3R13的连接点作为PID运算电路的输出端；
所述自激振荡电路用于产生比较信号；
所述比较电路用于将PID运算电路输出信号和比较信号进行比较并生成脉冲调宽信号；
所述隔离电路包括光隔离器3N5，用于隔离脉冲调宽信号；
所述加热单元包括放大电路和加热器件，所述加热器件放置在仪表壳体内；
所述监控单元包括放置在仪表壳体内的第二热敏电阻3R6以及与第二热敏电阻相接的外接监控仪表。
本发明的优点是：
1、本发明PID运算电路采用模拟器件，可靠性高于数字PID运算器。
2、本发明采用PID控制，可消除静差，使得仪表的被控温度基本不随环境温度变化而变化。
3、本发明经过加热器件对仪表进行加热，其温度通过第一热敏电阻转化为电信号，形成闭环负反馈控制，最终使得被控仪表达到所要求的高精度。
4、本发明采用第二电阻3R9降低外界对PID运算电路输入的干扰保持温控电路的系统稳定。
5、本发明采用第一电阻3R8起微分减速作用，采用第四电阻3R10起积分加速作用；采用第三电阻3R11减小运放3N2输入偏置电流的影响；采用第三电容3C7祈祷缓冲滤波作用，有效降低外界对PID运算电路输出的干扰。
6、本发明采用光隔离器3N5隔离，使得电路控制运算部分和功率驱动部分相互隔离，互不干扰。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
无静差高精度仪表温度控制电路工作原理见图1，具体说明如下：
1、第一热敏电阻3R5将热信号转换为变化的电阻阻值。
2、热信号经过3R1、3R2、3R3、3R4、3R5、3R7、3N1组成的电桥，转换成电压信号。
3、电压信号经过3C5、3R8、3R10、3C6、3R12、3R13、3N2进行微分、积分、比例运算，即PID运算。3C5对输入信号进行微分处理，3C6对输入信号进行积分处理；3R12和3R13为输出分压电阻；
4、经过运算的信号和3N3自激振荡出的频率信号通过3N4进行比较，产生脉冲调宽信号。
5、脉冲调宽信号通过3N5隔离。
6、经过隔离的脉冲调宽信号通过3V3、3V4驱动加热器件。
7、加热器件所产生的热量通过3R5，重复上述1～6过程对被控对象形成闭环负反馈控制。
8、被控对象的实际温度通过3R6，将热信号转换为变化的电阻阻值，进行监测。

Claims (1)

1.一种无静差高精度仪表温度控制电路，其特征在于：
包括依次连接的电桥电路、PID运算电路、自激振荡电路、比较电路、隔离电路、加热单元和监控电路，
所述电桥电路的其中一个桥臂为第一热敏电阻(3R5)，所述第一热敏电阻放置在仪表壳体内；
所述PID运算电路包括运算放大器(3N2)、接在运算放大器反向输入端且串联的第一电阻(3R8)和第二电阻(3R9)、与第一电阻(3R8)并联的第一电容(3C5)、接在运算放大器正向输入端的第三电阻(3R11)、接在运算放大器输出端和反向输入端之间且串联的第二电容(3C6)和第四电阻(3R10)、接在运算放大器输出端且串联的第一分压电阻(3R12)和第二分压电阻(3R13)、与第二分压电阻并联的第三电容(3C7)；所述第一电阻(3R8)的一端作为PID运算电路的输入端；所述第一分压电阻(3R12)和第二分压电阻(3R13)的连接点作为PID运算电路的输出端；
所述自激振荡电路用于产生比较信号；
所述比较电路用于将PID运算电路输出信号和比较信号进行比较并生成脉冲调宽信号；
所述隔离电路包括光隔离器(3N5)，用于隔离脉冲调宽信号；
所述加热单元包括放大电路和加热器件，所述加热器件放置在仪表壳体内；
所述监控电路包括放置在仪表壳体内的第二热敏电阻(3R6)以及与第二热敏电阻相接的外接监控仪表。
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