CN103677017A

CN103677017A - 一种高精度温度控制系统

Info

Publication number: CN103677017A
Application number: CN201310675543.9A
Authority: CN
Inventors: 崔静; 郭金龙; 沙利烽; 吴冬; 程思奇
Original assignee: Suzhou Hybiome Biomedical Engineering Co Ltd
Current assignee: Suzhou Hybiome Biomedical Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种高精度温度控制系统，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及与MCU连接的温度加热单元、热保护器、PT1000温度传感器，所述恒流源包括依次连接的基准电压源、运算放大器、D/A转换器、V/I转换电路，恒流源的V/I转换电路与PT1000温度传感器相连并提供稳定的电流，PT1000温度传感器采集温度加热单元的温度并传送至MCU，当温度低于设定值时，MCU控制温度加热单元加热，当温度高于设定值时，MCU控制热保护器工作。对温度的控制精度能达到±0.1℃。

Description

一种高精度温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种高精度温度控制系统。

背景技术

医用检验分析仪器开发的一个重要环节就是温度控制系统的研制，因为生物化学反应中的各种酶对温度比较敏感，被测样品以及试剂只有在合适的温度环境下才能保证检测结果的可靠性。一般的温度控制系统其传递函数是一个一节惯性环节，具有延迟和滞后的特性，往往给温度的控制带来迟滞与不稳定。为了达到对温度迟滞后系统的精确控制，多年来人们一直在研究各种方法，以期达到最小的超调量和最短的稳定时间。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高精度温度控制系统，对温度的控制精度能达到0.1℃，并且在过温时能够自动断开加热实现自我保护。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种高精度温度控制系统，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及与MCU连接的温度加热单元、热保护器、PT1000温度传感器，所述恒流源包括依次连接的基准电压源、运算放大器、D/A转换器、V/I转换电路，恒流源的V/I转换电路与PT1000温度传感器相连并提供稳定的电流，PT1000温度传感器采集温度加热单元的温度并传送至MCU，当温度低于设定值时，MCU控制温度加热单元加热，当温度高于设定值时，MCU控制热保护器工作。

基准电压源、运算放大器、D/A转换器、V/I转换电路组合在一起组成了一个高精度的数控恒流源，V/I转换电路向PT1000温度传感器提供稳定的电流，而PT1000温度传感器在0摄氏度时的阻值为1000欧姆，它的阻值会随着温度的上升匀速增长，因此检测PT1000温度传感器上电压的变化来换算温度，对温度的控制精度能达到±0.1℃。

本发明的有益效果是：通过高精度的数控恒流源和PT1000温度传感器实现了高精度的温度控制，控制精度能达到±0.1℃，整体结构简单、反应速度快、精度高。

附图说明

图1是本发明一种高精度温度控制系统的结构框图；

图2是温度加热单元示意图；

附图的标记含义如下：

1：温度加热单元；2：PT1000温度传感器测试点；3：热保护器。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种高精度温度控制系统，包括MCU、恒流源、以及与MCU连接的温度加热单元、热保护器、PT1000温度传感器，所述恒流源包括依次连接的基准电压源、运算放大器、D/A转换器、V/I转换电路，恒流源的V/I转换电路与PT1000温度传感器相连并提供稳定的电流，PT1000温度传感器采集温度加热单元的温度并传送至MCU，MCU通过PID算法来控制温度加热单元的加热与停止工作，以此来实现对温度的稳定控制。

为了便于及时查看并控制温度控制系统，可以使用CAN总线将MCU连接到外部的计算机上，将测量到的温度值实时上传给计算机，并且可以通过计算机来对要实现的温度值进行设置，比如设定最低温度值和最高温度值。当温度低于设定的最低温度值时，MCU控制温度加热单元加热，当温度高于设定的最高温度值时，MCU控制热保护器工作，热保护器断开温度加热单元电路，温度加热单元停止加热。

优选基准电压源是ADR421，芯片ADR421作为D/A转换器的外部基准源，其初始精度、噪声和温度系数直接决定了D/A输出的精度。运算放大器是AD8628，由于AD5542内部没有驱动运放，因此在外部增加一个芯片AD8628。D/A转换器是AD5542，它是ADI公司的一款单通道、16位、串行输入、电压输出数模转换器。V/I转换电路是AD694，可稳定的输出4-20 mA电流，保证温度的控制精度。ADR421、AD8628、AD5542、AD694组合在一起组成了一个高精度的数控恒流源，AD694向PT1000温度传感器提供稳定的电流，而PT1000温度传感器在0摄氏度时的阻值为1000欧姆，它的阻值会随着温度的上升匀速增长，因此检测PT1000温度传感器上电压的变化来换算温度，对温度的控制精度能达到±0.1℃。

如图2所示，为了实现对全局温度的一个准确评估，需要在温度加热单元1不同的加热区域安放一个PT1000温度传感器测试点2，图2采用3个PT1000温度传感器测试点2，能检测不同区域内的温度变化，具体的放置位置如图中圆圈处所示。通过使用热保护器3保护电路，防止测温装置失效的情况下，温度加热单元1不停加热导致温度过高的问题。热保护器3的安放位置如图中长方形所示位置。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种高精度温度控制系统，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及与MCU连接的温度加热单元、热保护器、PT1000温度传感器，所述恒流源包括依次连接的基准电压源、运算放大器、D/A转换器、V/I转换电路，恒流源的V/I转换电路与PT1000温度传感器相连并提供稳定的电流，PT1000温度传感器采集温度加热单元的温度并传送至MCU，当温度低于设定值时，MCU控制温度加热单元加热，当温度高于设定值时，MCU控制热保护器工作。

2.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于，MCU通过CAN总线与计算机相连。

3.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于，所述基准电压源是ADR421，运算放大器是AD8628，所述D/A转换器是AD5542，所述V/I转换电路是AD694。