CN103064449A - 一种基于微控制器的制冷机控制电路 - Google Patents

一种基于微控制器的制冷机控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微控制器的制冷机控制电路，包括：微控制器模块、测温电路模块、电机驱动模块以及电源模块；其中，所述测温电路模块的一端与所述微控制器模块连接，测温电路模块的另一端与探测器内置的测温二极管连接；所述电机驱动模块的一端与微控制器模块连接，电机驱动模块的另一端与制冷机内的三相电机连接；所述电源模块分别为所述微控制器模块、测温电路模块和电机驱动模块提供所需电压。本发明采用模块化设计，使控制电路与系统保持隔离状态，有效地抑制了噪声；选用数字元器件，通过数字控制方式，使电路具有较高的控制精度和稳定性；采用单片机作微控制器，通过串口与上位机通讯，可实时接收指令和反馈状态，便于工程应用。

Description

一种基于微控制器的制冷机控制电路
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于微控制器的制冷机控制电路。
背景技术
红外探测器是红外成像系统的核心器件，按焦平面工作温度的不同，红外探测器可分为制冷型和非制冷型两种。制冷型探测器的工作需要制冷机的配合。RM2-7i/XD-2型斯特林制冷机是一种常用的探测器适配制冷机，与其他型号的制冷机相比，该制冷机具有较小的体积和较低的功耗，但需要外接控制板。
RM2-7i/XD-2型斯特林制冷机是基于第二代杜瓦技术的探测器集成制冷组件，该型制冷机采用斯特林微型闭式循环的一体化结构，它包括一个压力波生成器和指型冷冻器，指型冷冻器跟一体化结构中的曲柄轴箱连接在一起。指型冷冻器中的置换剂作热交换剂，压缩机由一个旋转的三相直流无刷电机驱动。制冷机的工作原理是三相电机驱动压缩机，进行能量交换，探测器焦平面上的测温二极管会随温度的变化反馈不同的电压。因此对制冷机的控制，就是根据测温二极管的反馈信号，对三相电机进行控制。
当前的制冷机控制板多采用模拟控制方式，而模拟控制板的电路比较复杂，容易引入噪声，不利于工程应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于微控制器的制冷机控制电路，用以解决现有技术中存在的上述的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于微控制器的制冷机控制电路，包括：微控制器模块、测温电路模块、电机驱动模块以及电源模块；其中，所述测温电路模块的一端与所述微控制器模块连接，测温电路模块的另一端与探测器内置的测温二极管连接；所述电机驱动模块的一端与微控制器模块连接，电机驱动模块的另一端与制冷机内的三相电机连接；所述电源模块分别为所述微控制器模块、测温电路模块和电机驱动模块提供所需电压。
进一步，所述微控制器模块包括：
单片机C8051F061和电压参考源LT1790-2.5，其中，C8051F061用于计算控制参数、生成三相电机驱动信号以及接收和执行串口命令，LT1790-2.5输出2.5伏参考电压给C8051F061作AD采样的参考。
进一步，C8051F061的AIN0与测温电路模块的AD_DTA连接，用于采集温度信号；C8051F061的VREF0、VREF1及VREF2与LT1790-2.5的Vout连接，为C8051F061内部的AD提供参考电压；C8051F061的P0.0、P0.1与上位机串口的TX、RX连接，用于接收上位机串口的指令，并反馈相关状态数据；C8051F061的P0.2、P0.3、P0.4与电机驱动模块的IN1、IN2、IN3连接，将计算得到的PWM信号，输出给电机驱动模块，用于控制电机的转速以达到温度的稳定。
进一步，所述测温电路模块包括：
恒流源3CR3A、共模电感RN102和运算放大器AD8061；其中，3CR3A的1脚连接RN102的Vo，用于为探测器内置的测温二极管供电；RN102的Vin、Gi与测温二极管的DTA、DTK连接，用于接收温度信号；经过RN102滤波之后的DTAL信号连接AD8061的3脚，经过AD8061之后的AD_DTA信号输出给微控制器模块，AD8061用于提高电路的驱动能力。
进一步，所述电机驱动模块包括：
三相电机驱动芯片L6234，其中L6234的OUT1、OUT2、OUT3与探测器制冷机的三相电机M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8连接，将微控制器模块输出的控制信号进行功率转换后输出给制冷机内的三相电机。
进一步，所述电源模块包括：
电源芯片LTM8021和电源芯片LT3085；其中，LTM8021将输入的30伏电源转换为5伏电源，提供给LT3085；LT3085将5伏电源转换为3.3伏电源，提供给微控制模块。
进一步，测温电路模块将探测器内置的测温二极管反馈的温度信号转换为电压信号；微控制器模块采集该电压信号，并进行计算，然后输出PWM信号给电机驱动模块；电机驱动模块将PWM信号转换为功率信号，输出给制冷机内的三相电机。
本发明有益效果如下：
本发明采用模块化设计，使控制电路与系统保持隔离状态，有效地抑制了噪声；选用数字元器件，通过数字控制方式，使电路具有较高的控制精度和稳定性；采用单片机作微控制器，通过串口与上位机通讯，可实时接收指令和反馈状态，便于工程应用。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于微控制器的制冷机控制电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中微控制器模块的电路图；
图3是本发明实施例中测温模块的电路图；
图4是本发明实施例中电机驱动模块的电路图；
图5是本发明实施例中电源模块的电路图；
图6是本发明的微控制器的内部工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，本发明实施例涉及一种基于微控制器的制冷机控制电路，包括：微控制器模块、测温电路模块、电机驱动模块以及电源模块；测温电路模块的一端与微控制器模块连接，测温电路模块的另一端与探测器内置的测温二极管连接；电机驱动模块的一端与微控制器模块连接，电机驱动模块的另一端与制冷机内的三相电机连接；电源模块分别为微控制器模块、测温电路模块和电机驱动模块提供所需电压。
测温电路模块将探测器内置的测温二极管反馈的温度信号转换为电压信号；如图6所示，微控制器模块采集该电压信号，并进行计算，然后输出PWM信号给电机驱动模块；电机驱动模块将PWM信号转换为功率信号，输出给制冷机内的三相电机。
如图2所示，微控制器模块包括单片机C8051F061、电压参考源LT1790-2.5、电阻和电容，其中，C8051F061作为微控制器完成控制参数的计算、三相电机驱动信号的生成以及串口命令的接收和执行，LT1790-2.5输出2.5伏参考电压给C8051F061作AD采样的参考。C8051F061的AIN0与测温电路模块的AD_DTA连接，用于采集温度信号。C8051F061的VREF0、VREF1及VREF2与LT1790-2.5的Vout连接，为C8051F061内部的AD提供参考电压。C8051F061的P0.0、P0.1与上位机串口的TX、RX连接，用于接收上位机串口的指令，并反馈相关状态数据。C8051F061的P0.2、P0.3、P0.4与电机驱动模块的IN1、IN2、IN3连接，将计算得到的PWM信号，输出给电机驱动模块，用于控制电机的转速以达到温度的稳定。
如图3所示，测温电路模块包括恒流源3CR3A、共模电感RN102、运算放大器AD8061、电阻和电容。3CR3A的1脚连接RN102的Vo，用于为探测器内置的测温二极管供电；RN102的Vin、Gi与测温二极管的DTA、DTK连接，用于接收温度信号；经过RN102滤波之后的DTAL信号连接AD8061的3脚，经过AD8061之后的AD_DTA信号输出给微控制器模块，AD8061提高电路的驱动能力。
如图4所示，电机驱动模块包括三相电机驱动芯片L6234、电阻和电容。L6234的OUT1、OUT2、OUT3与探测器制冷机的三相电机M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8连接，将微控制器模块输出的控制信号进行功率转换后输出给制冷机内的三相电机。
如图5所示，电源模块包括电源芯片LTM8021、电源芯片LT3085、电阻和电容。LTM8021将输入的30伏电源转换为5伏电源，提供给LT3085；LT3085将5伏电源转换为3.3伏电源，提供给微控制模块。
由上述实施例可以看出，本发明采用模块化设计，使控制电路与系统保持隔离状态，有效地抑制了噪声；选用数字元器件，通过数字控制方式，使电路具有较高的控制精度和稳定性；采用单片机作微控制器，通过串口与上位机通讯，可实时接收指令和反馈状态，便于工程应用。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (7)

1.一种基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，包括：微控制器模块、测温电路模块、电机驱动模块以及电源模块；其中，所述测温电路模块的一端与所述微控制器模块连接，测温电路模块的另一端与探测器内置的测温二极管连接；所述电机驱动模块的一端与微控制器模块连接，电机驱动模块的另一端与制冷机内的三相电机连接；所述电源模块分别为所述微控制器模块、测温电路模块和电机驱动模块提供所需电压。
2.如权利要求1所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，所述微控制器模块包括：
单片机C8051F061和电压参考源LT1790-2.5，其中，C8051F061用于计算控制参数、生成三相电机驱动信号以及接收和执行串口命令，LT1790-2.5输出2.5伏参考电压给C8051F061作AD采样的参考。
3.如权利要求2所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，C8051F061的AIN0与测温电路模块的AD_DTA连接，用于采集温度信号；C8051F061的VREF0、VREF1及VREF2与LT1790-2.5的Vout连接，为C8051F061内部的AD提供参考电压；C8051F061的P0.0、P0.1与上位机串口的TX、RX连接，用于接收上位机串口的指令，并反馈相关状态数据；C8051F061的P0.2、P0.3、P0.4与电机驱动模块的IN1、IN2、IN3连接，将计算得到的PWM信号，输出给电机驱动模块，用于控制电机的转速以达到温度的稳定。
4.如权利要求1~3任一项所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，所述测温电路模块包括：
恒流源3CR3A、共模电感RN102和运算放大器AD8061；其中，3CR3A的1脚连接RN102的Vo，用于为探测器内置的测温二极管供电；RN102的Vin、Gi与测温二极管的DTA、DTK连接，用于接收温度信号；经过RN102滤波之后的DTAL信号连接AD8061的3脚，经过AD8061之后的AD_DTA信号输出给微控制器模块，AD8061用于提高电路的驱动能力。
5.如权利要求4所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，所述电机驱动模块包括：
三相电机驱动芯片L6234，其中L6234的OUT1、OUT2、OUT3与探测器制冷机的三相电机M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8连接，将微控制器模块输出的控制信号进行功率转换后输出给制冷机内的三相电机。
6.如权利要求1、2、3或5所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：
电源芯片LTM8021和电源芯片LT3085；其中，LTM8021将输入的30伏电源转换为5伏电源，提供给LT3085；LT3085将5伏电源转换为3.3伏电源，提供给微控制模块。
7.如权利要求1所述的基于微控制器的制冷机控制电路，其特征在于，测温电路模块将探测器内置的测温二极管反馈的温度信号转换为电压信号；微控制器模块采集该电压信号，并进行计算，然后输出PWM信号给电机驱动模块；电机驱动模块将PWM信号转换为功率信号，输出给制冷机内的三相电机。
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