CN103592977A - 用于电学检测系统的pwm式温度控制器 - Google Patents

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林新光
朴仁官
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CHANGCHUN CHANGGUANG SIPO SPECTRUM TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

用于电学检测系统的PWM式温度控制器，涉及温度控制领域，解决了现有采用热电偶传感器的温控部件结构精度低、噪声大、不适用于高频电路低噪声要求下的精密测量的问题，包括密封罩；上端固定密封在密封罩内的探测器；上端面与探测器下端面固定贴合的铝块；固定安装在铝块上的热敏电阻，铝块将探测器的温度同步于热敏电阻上；与铝块下端面固定贴合的珀尔贴，随热敏电阻变化的电流作用于珀尔贴上；分别与热敏电阻和珀尔贴电连接的控制电路，热敏电阻将感知的温度传递给控制电路，控制电路通过比较目标物电压值和设定电压值并根据比较结果控制珀尔贴的温度变化。本发明控制温度稳定在-20～+60度，稳定性达±0.01。

Description

用于电学检测系统的PWM式温度控制器
技术领域
本发明涉及温度控制技术领域，具体涉及一种用于电学检测系统的PWM式温度控制器。
背景技术
对于高频精密电学检测系统来说，热稳定性对于系统精度的影响极大，尤其对于近红外光谱仪器来说，测量的弱信号非常容易受到热噪声的干扰而发生紊乱，导致检测结果有误差，那么保持探测器等测量装置温度的稳定对于实现电学检测系统的精确测量来说具有非常重要的意义。
现有的温控部件一般采用热电偶传感器，如图1所示，一个热电偶由两种不同的金属端连接而成，相连的其中一端被称为热端，而另一端则被称为冷端，它们共同连接到温度测试电路，热端与冷端之间由于温度的差异会产生电动势，该电动势可以通过测量电路测量得到。热电偶传感器产生的实际电压取决于相对温度之差以及被用于组成热电偶传感器的不同的金属类型，热电偶的灵敏度和温度测量范围同样与所使用的两种金属有很大关系，但是采用热电偶传感器的温控部件结构精度较低，噪声较大，不适用于高频电路低噪声要求下的精密测量。
发明内容
为了解决现有采用热电偶传感器的温控部件结构精度低、噪声大、不适用于高频电路低噪声要求下的精密测量的问题，本发明提供一种用于电学检测系统的PWM式温度控制器。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
用于电学检测系统的PWM式温度控制器，包括：
密封罩；
上端固定密封在密封罩内的探测器；
上端面与探测器下端面固定贴合在一起的铝块；
固定安装在铝块上的热敏电阻，所述铝块将探测器的温度同步于热敏电阻上；
与铝块下端面固定贴合在一起的珀尔贴，随热敏电阻变化的电流作用于珀尔贴上；
分别与热敏电阻和珀尔贴电连接的控制电路，所述热敏电阻将感知的温度传递给控制电路，控制电路通过比较目标物电压值和设定电压值并根据比较结果控制珀尔贴的温度变化。
还包括与所述珀尔贴电连接用于促进温度实时传导的散热器。
所述控制电路包括与所述热敏电阻电连接的温度电压测量电路，所述热敏电阻将感知的温度传递给温度电压测量电路并将此温度换算成相应的实际电压值，将目标物设定点温度换算成相应的设定电压值；
与温度电压测量电路电连接的差分放大器，所述差分放大器将目标物的实际电压值和设定电压值进行放大比较；
与差分放大器电连接的PID补偿网络，所述PID补偿网络接收来自差分放大器的比较结果，PID补偿网络根据比较结果调节测算温度稳定性和建立时间；
与PID补偿网络和电连接的H桥电路，所述H桥电路与珀尔贴电连接，所述PID补偿网络通过H桥电路控制珀尔贴的温度变化：当目标物温度高于设定点温度时，H桥电路向珀尔贴制冷方向输出电流，并降低温度；当目标物的温度降低时，H桥电路就会减小输出电流或反转输出电流方向给珀尔贴加热，使目标物温度达到设定点温度。
所述探测器采用G9203-256S型号。
所述热敏电阻采用MF523950型号。
所述密封罩内充满惰性气体或抽真空。
所述密封罩采用玻璃材料制成。
本发明的有益效果是：本发明的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，可以控制温度稳定在-20～+60度，稳定性可达到±0.01，具有小型化、经济化的优势，且制冷精度完全可以达到降噪测量的要求。
附图说明
图1为现有的温控部件中的热电偶传感器的电路图；
图2为本发明的用于电学检测系统的PWM式温度控制器的结构示意图；
图3为本发明的用于电学检测系统的PWM式温度控制器中的控制电路的工作原理示意图。
图中：1、探测器，2、铝块，3、热敏电阻，4、珀尔贴，5、密封罩，6、散热器，7、控制电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本发明的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，主要由探测器1、铝块2、热敏电阻3、珀尔贴4、密封罩5、散热器6和控制电路7组成，探测器1的上端固定密封在密封罩5中，探测器1的下端面与铝块2的上端面固定贴合在一起，热敏电阻3固定安装在铝块2上，铝块2的下端面与珀尔贴4固定贴合在一起，珀尔贴4与散热器6电连接，控制电路7分别与热敏电阻3和珀尔贴4电连接，控制电路7用于接收热敏电阻3感知的温度，控制电路7通过比较目标物电压值和设定电压值并根据比较结果控制珀尔贴4的温度变化。
如图3所示，控制电路7主要由温度电压测量电路、差分放大器、PID补偿网络和H桥电路组成，其中，温度电压测量电路与热敏电阻3电连接，温度电压测量电路与差分放大器电连接，差分放大器与PID补偿网络电连接，PID补偿网络与H桥电路电连接，H桥电路与珀尔贴4电连接。
本实施方式中，探测器1具体采用G9203-256S型号。
本实施方式中，热敏电阻3具体采用MF523950型号。
本实施方式中，密封罩5内充满惰性气体或者抽真空，密封罩5采用玻璃材料制成，防止灰尘及结霜，延长整个温度控制器的使用寿命。
本实施方式中，散热器6的作用是促进温度的实时传导。
本实施方式中，控制电路7具体采用PID补偿网络原理，利用H桥电路结构进行控制。
本发明的PWM式温度控制器的工作过程如下：
如图2和图3所示，探测器1的实时温度通过铝块2同步于热敏电阻3上，随热敏电阻3变化的电流作用于珀尔贴4上，同时热敏电阻3将感知的温度传递给控制电路7中的温度电压测量电路并将此温度换算成相应的目标物的实际电压值，将目标物设定点温度换算成相应的目标物的设定电压值，将目标物的实际电压值和目标物的设定电压值通过差分放大器进行放大比较，并将比较结果传递给PID补偿网络，PID补偿网络根据比较结果调节测算温度稳定性和建立时间，经过H桥电路控制珀尔贴4的温度变化：当目标物温度高于设定点温度时，H桥电路向珀尔贴4制冷方向输出电流，并降低温度；当目标物的温度降低时，H桥电路就会减小输出电流或反转输出电流方向给珀尔贴4加热，使目标物温度达到设定点温度，通过本发明的PWM式温度控制器可以维持探测器1的温度实时稳定。

Claims (7)

1.用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，包括：
密封罩（5）；
上端固定密封在密封罩（5）内的探测器（1）；
上端面与探测器（1）下端面固定贴合在一起的铝块（2）；
固定安装在铝块（2）上的热敏电阻（3），所述铝块（2）将探测器（1）的温度同步于热敏电阻（3）上；
与铝块（2）下端面固定贴合在一起的珀尔贴（4），随热敏电阻（3）变化的电流作用于珀尔贴（4）上；
分别与热敏电阻（3）和珀尔贴（4）电连接的控制电路（7），所述热敏电阻（3）将感知的温度传递给控制电路（7），控制电路（7）通过比较目标物电压值和设定电压值并根据比较结果控制珀尔贴（4）的温度变化。
2.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，还包括与所述珀尔贴（4）电连接用于促进温度实时传导的散热器（6）。
3.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，所述控制电路（7）包括与所述热敏电阻（3）电连接的温度电压测量电路，所述热敏电阻（3）将感知的温度传递给温度电压测量电路并将此温度换算成相应的实际电压值，将目标物设定点温度换算成相应的设定电压值；
与温度电压测量电路电连接的差分放大器，所述差分放大器将目标物的实际电压值和设定电压值进行放大比较；
与差分放大器电连接的PID补偿网络，所述PID补偿网络接收来自差分放大器的比较结果，PID补偿网络根据比较结果调节测算温度稳定性和建立时间；
与PID补偿网络和电连接的H桥电路，所述H桥电路与珀尔贴（4）电连接，所述PID补偿网络通过H桥电路控制珀尔贴（4）的温度变化：当目标物温度高于设定点温度时，H桥电路向珀尔贴（4）制冷方向输出电流，并降低温度；当目标物的温度降低时，H桥电路就会减小输出电流或反转输出电流方向给珀尔贴（4）加热，使目标物温度达到设定点温度。
4.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，所述探测器（1）采用G9203-256S型号。
5.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，所述热敏电阻（3）采用MF523950型号。
6.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，所述密封罩（5）内充满惰性气体或抽真空。
7.根据权利要求1所述的用于电学检测系统的PWM式温度控制器，其特征在于，所述密封罩（5）采用玻璃材料制成。
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