CN110764555A - 低温环控装置及其控制方法、机载光电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温环控装置及其控制方法、机载光电设备。低温环控装置，包括：加热器，设于机载光电设备的待加热区域；热敏电阻，靠近待加热区域设置，以检测待加热区域的温度；加热控制板，与热敏电阻、加热器均电连接，加热控制板用于根据热敏电阻的检测值控制加热器的工作状态；当待加热区域的温度低于第一预设温度，加热控制板控制加热器对待加热区域加热；当待加热区域的温度高于第二预设温度，加热控制板控制加热器停止对待加热区域加热。采用本发明，能够通过简单的工艺形式，保证机载光电设备内部的温度维持在能够正常工作的范围之内，有效的解决了机载光电设备低温环境适应性的问题，对机载条件下的低温环控设计技术有较大的贡献。

Description

低温环控装置及其控制方法、机载光电设备

技术领域

本发明涉及机载光电设备技术领域，尤其涉及一种低温环控装置及其控制方法、机载光电设备。

背景技术

随着光电侦察技术的发展，机载光电设备的应用范围已经由最初的侦察监视，逐步向远程告警/预警、快速打击、无人作战等需求方向拓展，在抗灾搜救、海事救援、渔业资源保护、地理遥感等领域发挥重要作用。

机载光电设备在设计时，既要保证整个设备功能性能指标满足要求，也要兼顾设备的环境适应性，保证设备在非常温的环境中能够可靠稳定的工作，因此设备内部的环境温度控制是设计研发的关键内容之一。

通常机载光电设备要求低温环境适应性温度为-55℃，而在-55℃的低温时，设备内部的部分组件会出现性能下降或者工作不稳定的情况，若要保证设备在低温环境下能正常稳定的工作，在设备内部必须采取一定的低温环控措施。

目前传统的低温加热方式有采用热导线加热、采用半导体制冷/加热、红外加热和采用风道加热几种。采用热导线加热的方法是在对低温敏感的器件覆盖的加热区域内布置加热导线，通过导线加电发热来加热器件。该方法由于涉及在加热区域进行布线，工艺较为复杂、难度较大，而且导线难以固定，拆装难度较大，不适合工程应用。采用半导体制冷/加热的方法又叫温差电制冷，是建立在珀尔贴效应基础上的一种制冷/加热方法。半导体制冷/加热器由电堆、冷却板和散热板组成，半导体制冷/加热器体积相对较大，在机载光电设备对体积、重量要求苛刻的前提下，该方法的应用空间较小。红外加热的方法主要应用远红外技术，红外加热通过辐射，远距离来加热器件，其加热面积相对较大，加热区域不易控制。采用风道加热的方法是指在低温工况下，对埋于风道内的电加热装置通电，使风道内气体加热，并通过风机被输送到舱内，释放热量使环境温度升高。气体在放出热量后温度降低，进入回风通道，继续被电加热装置加热，周而复始。但是，由于机载设备在高空中进行工作，高空环境中空气稀薄，使用风道加热的方法效率较低，难以满足使用需求。

发明内容

本发明实施例提供一种低温环控装置及其控制方法、机载光电设备，用以解决现有技术中机载光电设备低温加热方式工艺复杂、效率低的问题。

本发明实施例提出一种机载光电设备的低温环控装置，包括：

加热器，设于所述机载光电设备的待加热区域；

热敏电阻，靠近所述待加热区域设置，以检测所述待加热区域的温度；

加热控制板，与所述热敏电阻、所述加热器均电连接，所述加热控制板用于根据所述热敏电阻的检测值控制所述加热器的工作状态；

当所述待加热区域的温度低于第一预设温度，所述加热控制板控制所述加热器对所述待加热区域加热；当所述待加热区域的温度高于第二预设温度，所述加热控制板控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

根据本发明的一些实施例，所述第一预设温度小于所述第二预设温度。

在本发明的一些实施例中，所述第一预设温度为-18℃，所述第二预设温度为-12℃。

根据本发明的一些实施例，所述加热控制板包括：

低温基准电路，用于产生与所述第一预设温度相对应的第一预设电压；

高温基准电路，用于产生与所述第二预设温度相对应的第二预设电压；

热敏电阻电路，与所述热敏电阻电连接，所述热敏电阻电路用于获取所述热敏电阻的分压；

滞回比较电路，与所述低温基准电路、所述高温基准电路、所述热敏电阻电路以及所述加热器均电连接，用于比较所述第一预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系、所述第二预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系，并控制所述加热器的工作状态；

当所述热敏电阻的分压小于所述第一预设电压，控制所述加热器对所述待加热区域加热；当所述热敏电阻的分压大于所述第二预设电压，控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

进一步的，所述滞回比较电路包括：

比较电路，与所述低温基准电路、所述高温基准电路、所述热敏电阻电路均电连接，用于比较所述第一预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系、所述第二预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系，并输出比较结果信号；

继电器，与所述比较电路、所述热敏电阻电连接，用于根据所述比较结果信号控制所述热敏电阻的工作状态。

根据本发明的一些实施例，所述装置还包括：

风扇，靠近所述加热器设置。

根据本发明的一些实施例，所述加热器为加热膜，所述加热膜贴设于所述机载光电设备的待加热区域。

本发明实施例还提出一种机载光电设备，包括：

本体，所述本体具有待加热区域；

低温环控装置，所述低温环控装置为如上所述的机载光电设备的低温环控装置。

根据本发明的一些实施例，所述待加热区域为多个；

所述加热器为多个，多个所述加热器与多个所述待加热区域一一对应；

所述热敏电阻为多个，多个所述热敏电阻与多个所述加热器一一对应；

所述待加热区域包括主板表面、陀螺表面、轴承机构表面。

本发明实施例还提出一种机载光电设备的低温环控装置的控制方法，所述机载光电设备的低温环控装置为如上所述的机载光电设备的低温环控装置；

所述控制方法，包括：

在机载光电设备的待加热区域设置加热器与热敏电阻；

所述热敏电阻检测所述待加热区域的温度；

判断所述热敏电阻检测的所述待加热区域的温度是否低于第一预设温度，若是，则加热控制板控制所述加热器对所述待加热区域加热；

判断所述待加热区域的温度是否高于第二预设温度，若是，所述加热控制板控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

采用本发明实施例，能够通过简单的工艺形式，保证机载光电设备内部的温度维持在能够正常工作的范围之内，有效的解决了机载光电设备低温环境适应性的问题，对机载条件下的低温环控设计技术有较大的贡献。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例中机载光电设备的结构示意图；

图2是本发明实施例中机载光电设备的低温环控装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中机载光电设备的低温环控装置的滞回比较器电路的结构示意图；

图4是本发明实施例中机载光电设备的低温环控装置的加热控制板PCB制板图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1-图2所示，本发明实施例提出一种机载光电设备的低温环控装置，包括：加热器1、热敏电阻2和加热控制板3。加热器1设于机载光电设备100的待加热区域4。通常机载光电设备100要求低温环境适应性温度为-55℃，而在-55℃的低温时，设备内部的部分组件会出现性能下降或者工作不稳定的情况，若要保证设备在低温环境下能正常稳定的工作，在设备内部必须采取一定的低温环控措施。例如，主板、陀螺和轴承机构等结构都是需要进行加热的部件。因此，主板、陀螺和轴承机构等结构的表面或其各自附近的区域均为待加热区域4。

热敏电阻2靠近待加热区域4设置，热敏电阻2可以检测待加热区域4的温度。这里的“靠近”可以理解为热敏电阻2的安装位置在能够准确检测到待加热区域4温度的任何位置。

加热控制板3与热敏电阻2、加热器1均电连接，加热控制板3用于根据热敏电阻2的检测值控制加热器1的工作状态；

当待加热区域4的温度低于第一预设温度，加热控制板3控制加热器1对待加热区域4加热；当待加热区域4的温度高于第二预设温度，加热控制板3控制加热器1停止对待加热区域4加热。

需要说明的是，这里所提及的“低温环控装置”可以理解的是，其可以在低温范围内对机载光电设备100的温度进行调整，低温范围可以是指0℃以下的环境。

采用本发明实施例，能够通过简单的工艺形式，保证机载光电设备100内部的温度维持在能够正常工作的范围之内，有效的解决了机载光电设备100低温环境适应性的问题，对机载条件下的低温环控设计技术有较大的贡献。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

根据本发明的一些实施例，第一预设温度小于第二预设温度。

在本发明的一些实施例中，第一预设温度为-18℃，第二预设温度为-12℃。

如图2-图4所示，根据本发明的一些实施例，加热控制板3可以包括：

低温基准电路，用于产生与第一预设温度相对应的第一预设电压；

高温基准电路，用于产生与第二预设温度相对应的第二预设电压；

热敏电阻电路，与热敏电阻2电连接，热敏电阻电路用于获取热敏电阻2的分压；

滞回比较电路，与低温基准电路、高温基准电路、热敏电阻电路以及加热器1均电连接，用于比较第一预设电压与热敏电阻2的分压之间的大小关系、第二预设电压与热敏电阻2的分压之间的大小关系，并控制加热器1的工作状态；

当热敏电阻2的分压小于第一预设电压，控制加热器1对待加热区域4加热；当热敏电阻2的分压大于第二预设电压，控制加热器1停止对待加热区域4加热。

如图3-图4所示，进一步的，滞回比较电路包括：

比较电路，与低温基准电路、高温基准电路、热敏电阻电路均电连接，用于比较第一预设电压与热敏电阻2的分压之间的大小关系、第二预设电压与热敏电阻2的分压之间的大小关系，并输出比较结果信号；

继电器，与比较电路、热敏电阻2电连接，用于根据比较结果信号控制热敏电阻2的工作状态。

如图2所示，根据本发明的一些实施例，装置还包括：

风扇，靠近加热器1设置。由此风扇可以驱动机载光电设备100内部形成一个空气的环流，调节设备内部的温度均衡。

根据本发明的一些实施例，加热器1为加热膜，加热膜贴设于机载光电设备100的待加热区域4。

如图1所示，本发明实施例还提出一种机载光电设备100，包括：

本体5，本体5具有待加热区域4；

低温环控装置，低温环控装置为如上所述的机载光电设备的低温环控装置。

根据本发明的一些实施例，待加热区域4为多个；

加热器1为多个，多个加热器1与多个待加热区域4一一对应；

热敏电阻2为多个，多个热敏电阻2与多个加热器1一一对应；

待加热区域4包括主板表面、陀螺表面、轴承机构表面。

本发明实施例还提出一种机载光电设备的低温环控装置的控制方法，机载光电设备的低温环控装置为如上所述的机载光电设备的低温环控装置；

所述控制方法，包括：

在机载光电设备的待加热区域设置加热器与热敏电阻；

热敏电阻检测待加热区域的温度；

判断热敏电阻检测的待加热区域的温度是否低于第一预设温度，若是，则加热控制板控制加热器对待加热区域加热；

判断待加热区域的温度是否高于第二预设温度，若是，加热控制板控制加热器停止对待加热区域加热。

采用本发明实施例，能够通过简单的工艺形式，保证机载光电设备内部的温度维持在能够正常工作的范围之内，有效的解决了机载光电设备低温环境适应性的问题，对机载条件下的低温环控设计技术有较大的贡献。

下面参照图1-图4以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的机载光电设备100及其控制方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

为了适用于低温环境下工作的机载光电设备100，解决机载光电设备100在低温条件下不能稳定工作的问题。区别于传统的低温加热的方式，确保机载光电设备100在低温环境下能够保持正常的工作状态，本发明实施例采用低温环控装置实现对机载光电设备100内部的加热。如图1-图3所示，本发明实施例采用具有全模拟控制电路的加热控制板3进行控制，与热敏电阻2和加热膜配合实现低温加热的闭环控制，具有成本低、可靠性高、加热效果好、空间利用率高和工艺简单等特点，非常适合应用于机载设备中。

如图1-图3所示，首先对待加热的低温敏感区域进行热敏电阻和加热膜的布局安装，热敏电阻可实时监测周围环境温度，并将采集的信号反馈给全模拟控制电路。加热膜采用表贴的方式，响应全模拟控制电路的加热开关控制信号，进行加温或者停止加温。全模拟控制电路温控工作原理是：通过热敏电阻产生分压与基准电源进行比较产生控制电平信号控制继电器开合。继电器断开，加热膜断电，停止加热；继电器闭合，加热膜上电，开始加热。

全模拟控制电路使用模拟器件搭建滞回比较器电路，如图2以及图3所示。滞回比较器电路可以保证系统不会在临近温度附近频繁开关加温电路，产生继电器放电干扰。提高系统工作可靠性和稳定性。其工作原理是：在温度降低过程中，当温度低于-18℃(87.1k欧姆)时，设计保证启动比较器输出高电平控制继电器闭合，开始加温；在温度上升过程中，当温度高于-12℃(62.06k欧姆)时，启动比较器输出低电平控制继电器断开，停止加温。具体的：

1、温度测试点安装，将热敏电阻安装于需要加热的电路板、陀螺和轴承机构等需要加热的位置上，用于监控机载光电设备低温敏感区域的温度值。

2、加热膜安装，选择具有粘贴面的加热膜，将加热膜粘贴于需要加热的电路板、陀螺和轴承机构等加热安装面的位置。

3、加热控制板完成电路板加工后，PCB印制板如图4所示。调试完成后，将电路板安装于设备内部，通过板上的接插件与各热敏电阻和加热膜连接。

4、设备加电后，低温环控系统即开始工作，若热敏电阻监测到周围区域的温度处于低温值-18℃，则加热控制板控制加热膜加热，直至热敏电阻反馈温度加热至-12℃，加温工作完成。如此，实现温度的闭环控制。

同时可在设备内安装风扇，使其内部形成一个空气的环流，调节设备内部的温度均衡。

采用本发明实施例，在机载光电设备处于低温环境时，此低温环控系统能够通过简单的工艺形式，保证设备内部的温度维持在能够正常工作的范围之内，有效的解决了机载光电设备低温环境适应性的问题，对机载条件下的低温环控设计技术有较大的贡献。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种机载光电设备的低温环控装置，其特征在于，包括：

加热器，设于所述机载光电设备的待加热区域；

热敏电阻，靠近所述待加热区域设置，以检测所述待加热区域的温度；

加热控制板，与所述热敏电阻、所述加热器均电连接，所述加热控制板用于根据所述热敏电阻的检测值控制所述加热器的工作状态；

当所述待加热区域的温度低于第一预设温度，所述加热控制板控制所述加热器对所述待加热区域加热；当所述待加热区域的温度高于第二预设温度，所述加热控制板控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一预设温度小于所述第二预设温度。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一预设温度为-18℃，所述第二预设温度为-12℃。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热控制板包括：

低温基准电路，用于产生与所述第一预设温度相对应的第一预设电压；

高温基准电路，用于产生与所述第二预设温度相对应的第二预设电压；

热敏电阻电路，与所述热敏电阻电连接，所述热敏电阻电路用于获取所述热敏电阻的分压；

滞回比较电路，与所述低温基准电路、所述高温基准电路、所述热敏电阻电路以及所述加热器均电连接，用于比较所述第一预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系、所述第二预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系，并控制所述加热器的工作状态；

当所述热敏电阻的分压小于所述第一预设电压，控制所述加热器对所述待加热区域加热；当所述热敏电阻的分压大于所述第二预设电压，控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滞回比较电路包括：

比较电路，与所述低温基准电路、所述高温基准电路、所述热敏电阻电路均电连接，用于比较所述第一预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系、所述第二预设电压与所述热敏电阻的分压之间的大小关系，并输出比较结果信号；

继电器，与所述比较电路、所述热敏电阻电连接，用于根据所述比较结果信号控制所述热敏电阻的工作状态。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

风扇，靠近所述加热器设置。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热器为加热膜，所述加热膜贴设于所述机载光电设备的待加热区域。

8.一种机载光电设备，其特征在于，包括：

本体，所述本体具有待加热区域；

低温环控装置，所述低温环控装置为根据权利要求1-7中任意一项所述的机载光电设备的低温环控装置。

9.根据权利要求8所述的机载光电设备，其特征在于，所述待加热区域为多个；

所述加热器为多个，多个所述加热器与多个所述待加热区域一一对应；

所述热敏电阻为多个，多个所述热敏电阻与多个所述加热器一一对应；

所述待加热区域包括主板表面、陀螺表面、轴承机构表面。

10.一种机载光电设备的低温环控装置的控制方法，其特征在于，所述机载光电设备的低温环控装置为根据权利要求1-7中任意一项所述的机载光电设备的低温环控装置；

所述控制方法，包括：

在机载光电设备的待加热区域设置加热器与热敏电阻；

所述热敏电阻检测所述待加热区域的温度；

判断所述热敏电阻检测的所述待加热区域的温度是否低于第一预设温度，若是，则加热控制板控制所述加热器对所述待加热区域加热；

判断所述待加热区域的温度是否高于第二预设温度，若是，所述加热控制板控制所述加热器停止对所述待加热区域加热。

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