CN108710389A - 无温度传感器稳定温控系统与方法 - Google Patents

无温度传感器稳定温控系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108710389A
CN108710389A CN201810479197.XA CN201810479197A CN108710389A CN 108710389 A CN108710389 A CN 108710389A CN 201810479197 A CN201810479197 A CN 201810479197A CN 108710389 A CN108710389 A CN 108710389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
temperature
diode array
series diode
temperature control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810479197.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张东来
晏小兰
张年
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN201810479197.XA priority Critical patent/CN108710389A/zh
Publication of CN108710389A publication Critical patent/CN108710389A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1906—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

本发明提供了一种无温度传感器稳定温控系统，包括串联二极管阵列、信号调理电路、PI控制电路和电流源，其中，所述电流源与所述串联二极管阵列连接，用于控制流过所述串联二极管阵列的电流，所述信号调理电路与所述串联二极管阵列的两端连接，用于提取所述串联二极管阵列两端的电压变化量Vo，所述PI控制电路分别与所述信号调理电路、电流源连接，所述PI控制电路对所述信号调理电路输出的电压变化量Vo进行PI运算后输出电压Vi调整流过所述串联二极管阵列的电流。本发明还提供了一种无温度传感器稳定温控方法。本发明的有益效果是：利用二极管特性，即作为热源也作为温度控制元件，可以实现无温度传感器稳定温控。

Description

无温度传感器稳定温控系统与方法
技术领域
本发明涉及温控系统，尤其涉及一种无温度传感器稳定温控系统与方法。
背景技术
所有元器件都具有自己的工作温度范围，并且随着温度的变化，大多数器件，尤其是半导体器件其性能参数都会有所变化。对于一些精密器件或者需要实现精密性能的电路，只有器件工作在稳定温度时才会有较好的特性，因此对这些器件的或电路的使用，需要增加温度控制或者监测环节。传统的温度控制不仅需要热源，也需要添加温度传感器，如热电偶、热敏电阻、铂电阻和温度IC等作为监测器件，在一定程度上增加了温控单元的成本和复杂性。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种无温度传感器稳定温控系统与方法。
本发明提供了一种无温度传感器稳定温控系统，包括串联二极管阵列、信号调理电路、PI控制电路和电流源，其中，所述电流源与所述串联二极管阵列连接，用于控制流过所述串联二极管阵列的电流，所述信号调理电路与所述串联二极管阵列的两端连接，用于提取所述串联二极管阵列两端的电压变化量Vo，所述PI控制电路分别与所述信号调理电路、电流源连接，所述PI控制电路对所述信号调理电路输出的电压变化量Vo进行PI运算后输出电压Vi调整流过所述串联二极管阵列的电流。
作为本发明的进一步改进，所述串联二极管阵列包括多个同向串联的二极管。
作为本发明的进一步改进，所述信号调理电路包括串联的第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分放大电路与所述串联二极管阵列的两端连接，提取所述串联二极管阵列两端压降，所述第二差分放大电路将电压Vbase作为基准，消除所述串联二极管阵列在室温下的压降，得到所述串联二极管阵列两端随着温度升高而产生的电压变化量Vo。
作为本发明的进一步改进，所述PI控制电路为数字PI控制器或者模拟PI控制器。
作为本发明的进一步改进，所述PI控制电路包括运算放大器U1D、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6，所述运算放大器U1D的反相输入端通过所述电阻R10与所述信号调理电路连接，所述运算放大器U1D的同相输入端通过所述电阻R11接电压Vref，所述运算放大器U1D的输出端与所述电流源连接，所述电容C5、电阻R12串联后与所述电容C6并联于所述运算放大器U1D的反相输入端、运算放大器U1D的输出端之间。
本发明还提供了一种无温度传感器稳定温控方法，基于上述中任一项所述的无温度传感器稳定温控系统进行以下步骤：
Step1：根据被控系统大小及预设温升，选择二极管个数并根据仿真确定二极管布局，将多个二极管进行同向串联构成串联二极管阵列；
Step2：根据所选二极管随温度变化特性、当前环境温度及预设温升，对电压Vref赋初值；
Step3：对电压Vi赋值，测量第一差分放大电路输出电压，并对电压Vbase赋高于该第一差分放大电路输出电压的初值；
Step4：对电压变化量Vo进行PI运算，调整电压Vi大小；
Step5：判断电压变化量Vo是否趋于定值；
Step6：如果电压电压变化量Vo不稳定，则转到Step4继续调节；如电压变化量Vo趋于定值，那么温控系统稳定，保持当前电压Vi输出。
本发明的有益效果是：通过上述方案，利用二极管特性，即作为热源也作为温度控制元件，可以实现无温度传感器稳定温控。
附图说明
图1是本发明一种无温度传感器稳定温控系统的电路图。
图2是本发明一种无温度传感器稳定温控系统的简化框图。
图3是本发明一种无温度传感器稳定温控方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种无温度传感器稳定温控系统，包括串联二极管阵列2、信号调理电路3、PI控制电路4和电流源1，其中，所述电流源1与所述串联二极管阵列2连接，用于控制流过所述串联二极管阵列2的电流，所述信号调理电路3与所述串联二极管阵列2的两端连接，用于提取所述串联二极管阵列2两端的电压变化量Vo，所述PI控制电路4分别与所述信号调理电路3、电流源1连接，所述PI控制电路4对所述信号调理电路3输出的电压变化量Vo进行PI运算后输出电压Vi调整流过所述串联二极管阵列2的电流。
如图1至图2所示，所述串联二极管阵列2包括多个同向串联的二极管。
如图1至图2所示，所述信号调理电路3包括串联的第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分放大电路与所述串联二极管阵列的两端连接，提取所述串联二极管阵列2两端压降，所述第二差分放大电路将电压Vbase作为基准，消除所述串联二极管阵列2在室温下的压降，得到所述串联二极管阵列2两端随着温度升高而产生的电压变化量Vo。
如图1至图2所示，所述PI控制电路4为数字PI控制器或者模拟PI控制器。
如图1至图2所示，所述PI控制电路4优选为模拟PI控制电路，包括运算放大器U1D、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6，所述运算放大器U1D的反相输入端通过所述电阻R10与所述信号调理电路连接，所述运算放大器U1D的同相输入端通过所述电阻R11接电压Vref，所述运算放大器U1D的输出端与所述电流源连接，所述电容C5、电阻R12串联后与所述电容C6并联于所述运算放大器U1D的反相输入端、运算放大器U1D的输出端之间。
本发明提供的一种无温度传感器稳定温控系统，无温度传感器稳定温控系统设计，其原理图示意图如图1所示，其简化框图如图2所示。将多个二极管进行同向串联构成串联二极管阵列2，二极管个数可由被控系统大小和温升进行优化选择。通过仿真，可对二极管阵列的布局进行优化，使整个系统温度快速均匀稳定。由运算放大器U1A组成的电流源1控制经过串联二极管阵列2的电流，电流大小由Vi进行控制。信号调理电路3用于提取串联二极管阵列2两端的电压变化量，由运算放大器U1B组成的第一差分放大电路提取串联二极管阵列2两端压降，由运算放大器U1C组成的第二差分放大电路将Vbase作为基准，消除串联二极管阵列2在室温下的压降，得到串联二极管阵列2两端随着温度升高而产生的电压变化量Vo。由运算放大器U1D组成的模拟PI控制电路，Vref根据预设温度稳定值进行选择，该PI控制电路4也可用PI完成。对Vo进行PI运算后输出电压Vi调整流过二极管阵列的电流，使串联二极管阵列2的功耗保持稳定，从而使由串联二极管阵列2控制的温控系统稳定在预设温度。
二极管一旦导通后，随着正向电压的微小增加，正向电流会有极大的增加，此时二极管呈现的电阻很小，可认为二极管具有恒压特性。温度对二极管的影响主要是对二极管PN结的影响，温度升高，少子越过PN结，数量增大，反向层变窄，也就是PN结电阻减小，正向导通电压下降。二极管正向压降随着温度的升高呈一定的比例关系。本发明采用二极管作为热源，对其信号进行调理后，作为温度控制单元，实现无温度传感器的温控系统设计。
如图3所示，本发明还提供了一种无温度传感器稳定温控方法，基于上述中任一项所述的无温度传感器稳定温控系统进行以下步骤：
Step1：根据被控系统大小及预设温升，选择二极管个数并根据仿真确定二极管布局，将多个二极管进行同向串联构成串联二极管阵列2；
Step2：根据所选二极管随温度变化特性、当前环境温度及预设温升，对电压Vref赋初值；
Step3：对电压Vi赋值，测量第一差分放大电路输出电压，并对电压Vbase赋高于该第一差分放大电路输出电压的初值；
Step4：对电压变化量Vo进行PI运算，调整电压Vi大小；
Step5：判断电压变化量Vo是否趋于定值；
Step6：如果电压变化量Vo不稳定，则转到Step4继续调节；如电压变化量Vo趋于定值，那么温控系统稳定，保持当前电压Vi输出。
本发明提供的一种无温度传感器稳定温控系统与方法，具有以下优点：
1、利用二极管既作为热源也作为温度控制元件，对系统进行温度控制的同时，减少了额外温度传感器的使用；
2、利用二极管特性：正向电压随着温度增加，以每一定电压/℃下降的关系，可控制整个温控系统稳定在室温以上的温度；
3、采用多个二极管同向串联构成串联二极管阵列2，可加快并使整个温控系统温度均匀稳定；
4、串联二极管个数可由被控系统尺寸及温度上升大小进行优化选择；
5、设计电流源1对二极管进行加热，由电流源1对流过串联二极管阵列的电流进行调节，控制方便；
6、信号调理电路3提取串联二极管阵列2两端随温度而产生的电压变化，可提高整个系统的控制精度，从而使温控系统更加稳定；
7、根据当前环境温度，预设该温控系统的稳定工作温度，作为PI控制的参考；
8、PI控制既可采用数字PI也可采用模拟PI，采用模拟P能减少控制器的使用，对于本身有控制器的系统可采用数字PI，从而减少运算放大器及其周边电阻电容的使用，且PI参数调节方便。
通过以上几点，利用二极管特性，即作为热源也作为温度控制元件，可以实现无温度传感器稳定温控系统设计。
本发明提供的一种无温度传感器稳定温控系统与方法，适用于所有需要进行温度控制且所需达到的温度高于当前室温温度的领域，尤其适用于无需温度传感器而实现精确温度控制的领域，电路板温度控制等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无温度传感器稳定温控系统，其特征在于：包括串联二极管阵列、信号调理电路、PI控制电路和电流源，其中，所述电流源与所述串联二极管阵列连接，用于控制流过所述串联二极管阵列的电流，所述信号调理电路与所述串联二极管阵列的两端连接，用于提取所述串联二极管阵列两端的电压变化量Vo，所述PI控制电路分别与所述信号调理电路、电流源连接，所述PI控制电路对所述信号调理电路输出的电压变化量Vo进行PI运算后输出电压Vi调整流过所述串联二极管阵列的电流。
2.根据权利要求1所述的无温度传感器稳定温控系统，其特征在于：所述串联二极管阵列包括多个同向串联的二极管。
3.根据权利要求1所述的无温度传感器稳定温控系统，其特征在于：所述信号调理电路包括串联的第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分放大电路与所述串联二极管阵列的两端连接，提取所述串联二极管阵列两端压降，所述第二差分放大电路将电压Vbase作为基准，消除所述串联二极管阵列在室温下的压降，得到所述串联二极管阵列两端随着温度升高而产生的电压变化量Vo。
4.根据权利要求1所述的无温度传感器稳定温控系统，其特征在于：所述PI控制电路为数字PI控制器或者模拟PI控制器。
5.根据权利要求1所述的无温度传感器稳定温控系统，其特征在于：所述PI控制电路包括运算放大器U1D、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6，所述运算放大器U1D的反相输入端通过所述电阻R10与所述信号调理电路连接，所述运算放大器U1D的同相输入端通过所述电阻R11接电压Vref，所述运算放大器U1D的输出端与所述电流源连接，所述电容C5、电阻R12串联后与所述电容C6并联于所述运算放大器U1D的反相输入端、运算放大器U1D的输出端之间。
6.一种无温度传感器稳定温控方法，其特征在于，基于权利要求1至5中任一项所述的无温度传感器稳定温控系统进行以下步骤：
Step1：根据被控系统大小及预设温升，选择二极管个数并根据仿真确定二极管布局，将多个二极管进行同向串联构成串联二极管阵列；
Step2：根据所选二极管随温度变化特性、当前环境温度及预设温升，对电压Vref赋初值；
Step3：对电压Vi赋值，测量第一差分放大电路输出电压，并对电压Vbase赋高于该第一差分放大电路输出电压的初值；
Step4：对电压变化量Vo进行PI运算，调整电压Vi大小；
Step5：判断电压变化量Vo是否趋于定值；
Step6：如果电压变化量Vo不稳定，则转到Step4继续调节；如电压变化量Vo趋于定值，那么温控系统稳定，保持当前电压Vi输出。
CN201810479197.XA 2018-05-18 2018-05-18 无温度传感器稳定温控系统与方法 Pending CN108710389A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810479197.XA CN108710389A (zh) 2018-05-18 2018-05-18 无温度传感器稳定温控系统与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810479197.XA CN108710389A (zh) 2018-05-18 2018-05-18 无温度传感器稳定温控系统与方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108710389A true CN108710389A (zh) 2018-10-26

Family

ID=63869043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810479197.XA Pending CN108710389A (zh) 2018-05-18 2018-05-18 无温度传感器稳定温控系统与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108710389A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110750116A (zh) * 2019-11-25 2020-02-04 武汉科技大学 一种温度区间控制电路及电子设备
CN112181027A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 致茂电子(苏州)有限公司 温度控制电路以及温度控制系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166212A (zh) * 1995-11-15 1997-11-26 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 一种监视和控制由电流供应的产热设备温度的方法
CN1417565A (zh) * 2001-11-08 2003-05-14 株式会社东芝 具有调整功能的温度传感器电路
CN101493707A (zh) * 2008-01-21 2009-07-29 同方威视技术股份有限公司 闭环温度控制加热电路
US20110268151A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-03 Benjamin James Hadwen Array element for temperature sensor array circuit, temperature sensor array circuit utilizing such array element, and am-ewod device including such a temperature sensor array circuit
CN103454006A (zh) * 2012-06-05 2013-12-18 北大方正集团有限公司 一种发光二极管温度监测电路
CN103679246A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 大唐微电子技术有限公司 一种嵌入式智能卡芯片的测温方法及装置
WO2014166121A1 (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Liu Shuigen 具有温控功能的加热装置和温控方法以及烟草蒸发器
CN105004441A (zh) * 2015-08-14 2015-10-28 成都易思科科技有限公司 一种采用二极管做传感器的温度测试电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166212A (zh) * 1995-11-15 1997-11-26 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 一种监视和控制由电流供应的产热设备温度的方法
CN1417565A (zh) * 2001-11-08 2003-05-14 株式会社东芝 具有调整功能的温度传感器电路
CN101493707A (zh) * 2008-01-21 2009-07-29 同方威视技术股份有限公司 闭环温度控制加热电路
US20110268151A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-03 Benjamin James Hadwen Array element for temperature sensor array circuit, temperature sensor array circuit utilizing such array element, and am-ewod device including such a temperature sensor array circuit
CN103454006A (zh) * 2012-06-05 2013-12-18 北大方正集团有限公司 一种发光二极管温度监测电路
WO2014166121A1 (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Liu Shuigen 具有温控功能的加热装置和温控方法以及烟草蒸发器
CN103679246A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 大唐微电子技术有限公司 一种嵌入式智能卡芯片的测温方法及装置
CN105004441A (zh) * 2015-08-14 2015-10-28 成都易思科科技有限公司 一种采用二极管做传感器的温度测试电路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112181027A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 致茂电子(苏州)有限公司 温度控制电路以及温度控制系统
CN112181027B (zh) * 2019-07-01 2022-04-01 致茂电子(苏州)有限公司 温度控制电路以及温度控制系统
CN110750116A (zh) * 2019-11-25 2020-02-04 武汉科技大学 一种温度区间控制电路及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101344794B (zh) 并联稳压器
ES2718820T3 (es) Procedimiento para generación de energía artificial para la generación de energía fotovoltaica solar y aparato de fuente de alimentación que simula la generación de energía foto-voltaica solar
CN206041465U (zh) 一种带过温保护的开关电源电路
CN205248613U (zh) 一种半导体激光器电源驱动和温度控制装置
CN105960056B (zh) 电源单元和相关照明系统
CN103940507B (zh) 一种偏置电压补偿电路
US4294309A (en) Method of controlling the heating of a chamber and a controlled chamber-heating installation
CN102830734B (zh) 设备温度调节电路
CN103606354A (zh) Led背光驱动电路以及液晶显示器
CN204084813U (zh) 电气的裸线连续式加热器
CN106125813A (zh) 一种便携式宽量限的高稳定度恒流源
CN108233406A (zh) 太阳能泵系统和用于控制太阳能泵系统的方法
CN103759847A (zh) 发光二极管结温检测装置及其检测方法
CN105659698A (zh) 光源模块，用于运行这种光源模块的电源设备以及照明设施
CN108710389A (zh) 无温度传感器稳定温控系统与方法
RU2724183C1 (ru) Основанный на технологии энергия через ethernet полевой прибор техники автоматизации
CN204187854U (zh) 一种恒温控制系统
CN103052887B (zh) 电力测定系统以及电力温度转换器
CN113556842B (zh) Led的控制方法及系统
CN208641483U (zh) 一种加热装置和呼吸机
CN202904402U (zh) 设备温度调节电路
CN204598430U (zh) 一种led灯
CN109900964A (zh) 发热体的常温初始阻值标定方法和系统
CN108761248A (zh) 一种电缆线压接端温升试验装置及方法
US20110248690A1 (en) Power supply circuit for combustion appliance

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181026

RJ01 Rejection of invention patent application after publication