CN107491115B - 一种高精度温控器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度温控器及其工作方法，本温控器包括测温单元，以及与该测温单元相连的温控单元；所述温控单元的多路输出端分别与若干热箱的控制端相连；本发明通过温度传感器先通过粗测信号差分放大电路对温度传感器的采集信号进行粗测，然后根据粗测温度控制多路基准电压模块切换多路基准电压，以使第一处理器模块获得的精测温度值，以达到精确测温的目的，以进一步实现对各热箱的温度进行精确控制。

Description

一种高精度温控器及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制加弹机热箱温度的温控器及其工作方法。
背景技术
现有的加弹机在对纺丝原料进行弹力处理时通常通过热箱来调整纺丝的加热温度，现有设备的加热控制不准确或者加热不均匀，自动化程度低，影响了纺丝的效率和质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种温控器及其工作方法，以实现提高温度采集精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温控器，包括：测温单元，以及与该测温单元相连的温控单元；所述温控单元的多路输出端分别与若干热箱的控制端相连。
进一步，所述测温单元包括：粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路、多路基准电压模块和第一处理器模块；其中，所述多路基准电压模块适于提供粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的粗测基准电压和精测基准电压；所述粗测信号差分放大电路适于将一温度传感器采集的温度信号发送至第一处理器模块进行粗测；所述第一处理模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压，以使第一处理器模块获得的精测温度值。
进一步，所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连。
进一步，所述温控器还包括位于温控器温度信号输入端的第二通道模拟开关，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述第一处理器模块控制切换。
进一步，任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连。
进一步，所述温控单元中的第二处理器模块还与上位机相连，以及所述第二处理器模块的多路输出端分别通过固态继电器与热箱相连。
又一方面，本发明还提供了一种温控器的工作方法，包括：
步骤S1，粗测，即先将温度传感器信号经过粗测信号差分放大电路发送至第一处理器模块进行粗测；步骤S2，精测，即所述第一处理器模块根据粗测温度值选择精测信号差分放大电路相应的精测基准电压，以使第一处理器模块获得的精测温度值。
进一步，所述粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的基准电压由多路基准电压模块分别提供；所述第一处理模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压。
进一步，所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；
进一步，所述温控器还包括位于温控器温度信号输入端的第二通道模拟开关，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述第一处理器模块控制切换。
本发明的有益效果是，本发明通过温度传感器先通过粗测信号差分放大电路对温度传感器的采集信号进行粗测，然后根据粗测温度控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压，以使第一处理器模块获得的精测温度值，以达到精确测温的目的，以进一步实现对各热箱的温度进行精确控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的适于高精度温度控制的加弹机的原理框图；
图2本发明的滤波整定电路的电路图；
图3是本发明的粗测信号差分放大电路的电路原理图；
图4是本发明的精测信号差分放大电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种温控器，包括：测温单元，以及与该测温单元相连的温控单元；所述温控单元的多路输出端分别与若干热箱的控制端相连。所述温控器可以广泛用于控制加弹机热箱温度控制。
具体的，所述测温单元包括：粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路、多路基准电压模块和第一处理器模块；其中，所述多路基准电压模块适于提供粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的粗测基准电压和精测基准电压；所述粗测信号差分放大电路适于将一温度传感器采集的温度信号发送至第一处理器模块进行粗测；所述第一处理模块适于根据粗测温度控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压（ADREF），以使第一处理器模块获得的精测温度值。
由于粗测信号差分放大电路采用固定的基准电压值进行比较，因此，在不同的温度情况下，该温度值测量是不精确的，无法满足高精度的温度采集要求，因此，为了达到精确控温的目的，需要对温度进行精确采集，本发明是通过先对温度进行一个初步采集（粗测）获得温度的粗测值，然后根据该值选择相应的精测基准电压，再次测量以使第一处理器模块获得的精测温度值。
具体的，若第一处理器模块不带AD子模块，则所述粗测信号差分放大电路通过第一AD转换模块与第一处理器模块相连，所述精测信号差分放大电路通过第二AD转换模块与第一处理器模块相连。其中，关于粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的可选的实施方式参见以下实施例3的内容。
如图2所示，所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连。具体的，所述滤波整定电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2，所述电阻R1和电阻R2串联，以及在电阻R1与电阻R2相连的一端连接电容C1，电阻R2的另一端连接电容C2，通过PWM信号经过滤波整定电路产生相应恒定的电压值，同时也可以根据PWM信号的占空比调节该电压值的大小。
为了满足温控器温度信号输入端可以连接多路温度传感器，所述温控器还包括位于温控器温度信号输入端的第二通道模拟开关，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述第一处理器模块控制切换。
可选的，任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连（基准电压ADREF0）；或者单独有一串联分压电路提供。
进一步，所述温控单元中的第二处理器模块还与上位机（通过ModbusRTU协议进行数据传输）相连，以及所述第二处理器模块的多路输出端分别通过固态继电器与热箱相连。
所述第一、二处理器模块可以采用嵌入式32位处理器，例如芯片STM32F103C8T6，所述第一、二处理器模块通过高速CAN-BUS总线通讯。所述第一、第二通道模拟开关例如但不限于采用CD4051。
实施例2
在实施例1基础上，本发明还提供了一种温控器的工作方法，包括：
步骤S1，粗测，即先将温度传感器信号经过粗测信号差分放大电路发送至第一处理器模块进行粗测；步骤S2，精测，即所述第一处理器模块根据粗测温度值选择精测信号差分放大电路相应的精测基准电压，以使第一处理器模块获得的精测温度值。
所述第一处理器模块适于根据精测温度值输出热箱温控信号；具体的，根据精测温度值与预设温度值相比较，以输出热箱温控信号。
所述粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的基准电压由多路基准电压模块分别提供；所述第一处理模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压。
所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；
所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；
进一步，所述温控器还包括位于温控器温度信号输入端的第二通道模拟开关，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述第一处理器模块控制切换。
实施例3
在实施例1和实施例2基础上，本发明还提供了粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的一种可选的实施方式。
如图3和图4分别示出了粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的电路图。所述粗测基准电压电路采用串联分压电路，电阻R11和电阻R22构成粗测基准电压电路，该粗测基准电压电路通过一跟随器U1A与差分比较器U1B相连，端口ADIN与所述第一多通道模拟开关的输出端相连，端口AD_1与第一AD转换模块相连。
如图4，所述精测信号差分放大电路通过端口ADIN接入第一多通道模拟开关的输出端相连，以及通过端口ADREF与第二多通道模拟开关的输出端相连，以获取精测档位基准电压；所述端口ADIN和端口ADREF分别通过相应的跟随器U2A、U2B与差分比较器U2C的两输入端相连，该差分比较器U2C的输出端通过同相比较器U2D与第二AD转换模块相连。
具体的，所述第一、第二AD转换模块通过相应SPI接口与第一处理器模块相连。所述热箱适于通过固态继电器控制加热器工作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种温控器，其特征在于，包括：测温单元，以及与该测温单元相连的温控单元；
所述温控单元的多路输出端分别与若干热箱的控制端相连；
所述测温单元包括：粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路、多路基准电压模块和第一处理器模块；其中
所述多路基准电压模块适于提供粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的粗测基准电压和精测基准电压；
所述粗测信号差分放大电路适于将一温度传感器采集的温度信号发送至第一处理器模块进行粗测；
所述第一处理模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压，以使第一处理器模块获得精测温度值；
所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；
所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；
任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连；
所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述第一处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；
所述滤波整定电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第一电容（C1）和第二电容（C2），所述第一、第二电阻串联，以及在第一、第二电阻相连的一端连接第一电容（C1），第二电阻（R2）的另一端连接第二电容（C2）。
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