CN114879775A - 一种温度控制方法、装置、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及微电子控制技术领域，尤其涉及一种温度控制方法、装置、系统、设备及存储介质。方法包括：获取目标设定温度和加热电阻的实际温度。在实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定实际温度所处的当前温度控制区间。根据当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压。基于输入调节参数确定调节输入电压。基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制。通过对每个温度控制区间设置不同的调节参数来调节每个温度控制区间的驱动电压的调整精度，从而可以提高各个温度控制区间的控温精度，进而保证对加热电阻的控温精度与稳定性。

Description

一种温度控制方法、装置、系统、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及微电子控制技术领域，尤其涉及一种温度控制方法、装置、系统、设备及存储介质。

背景技术

集成谐振式微悬臂梁是一种近年来被广泛研究的分析工具。其原理是利用谐振频率变化与质量变化之间的关系，通过跟踪记录微悬臂梁的谐振频率从而获得微悬臂梁的实时质量变化。集成谐振式微悬臂梁由于在片上集成激励、检测元件和加热元件，无需额外装置便可以使用，具有微型化、功耗低、使用简便等优点，可以用作如热重分析仪、差热分析仪、程序升温分析仪等科学分析仪器的敏感元件。

集成在微悬臂梁上的加热元件采用微加热线圈来作为加热电阻。由于微悬臂梁加热线圈是正温度系数，它具有电阻随温度升高而增大的特性，随着加热线圈的驱动电流增大，加热线圈的电阻增大、温度升高，温度升高的同时又会推动加热线圈的电阻的继续增大，加热线圈的温度与驱动电流的大小成二次以上的函数关系，导致高温区的温度控制精度与稳定性变差。

发明内容

本申请提供种温度控制方法、装置、系统、设备及存储介质，通过将加热目标温度划分为多个温度控制区间，针对每个温度控制区间设置不同的温度控制参数，从而提高控温精度与稳定性。

第一方面，本申请实施例公开了一种温度控制方法，该方法用于控制微悬臂梁加热驱动装置。加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。

方法包括：

获取目标设定温度和加热电阻的实际温度。

在实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定实际温度所处的当前温度控制区间。至少两个温度控制区间为基于目标设定温度得到。

根据当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压。

基于输入调节参数确定调节输入电压。

基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制。

进一步的，在获取目标设定温度和加热电阻的实际温度之前，该方法还包括：

获取预设输入电压和预设参考电压。

根据预设输入电压和预设参考电压确定初始驱动电压。

根据初始驱动电压驱动加热电阻启动加热。

进一步的，获取加热电阻的实际温度，包括：

获取输入加热电阻的初始驱动电流和加热电阻两端的检测电压。初始驱动电流为基于初始驱动电压得到。

根据初始驱动电流和检测电压，确定加热电阻的实际电阻值。

根据实际电阻值确定加热电阻的实际温度。

进一步的，输入调节参数为阻值调节参数。基于输入调节参数确定调节输入电压，包括：

确定加热电阻在加热温度达到目标设定温度时的目标电阻值。

根据实际电阻值与目标电阻值确定电阻差值。

基于电阻差值和阻值调节参数，确定输入调节电压。

进一步的，基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制，包括：

基于调节输入电压和调节参考电压，确定调节驱动电压。

根据调节驱动电压驱动加热电阻进行加热。

第二方面，本申请实施例公开了一种温度控制装置，该温度控制装置用于控制微悬臂梁加热驱动装置。加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。温度控制装置包括：

获取模块，用于获取目标设定温度和加热电阻的实际温度。

当前温度控制区间确定模块，用于在实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定实际温度所处的当前温度控制区间。至少两个温度控制区间为基于目标设定温度得到。

参数确定模块，用于根据当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压。

调节输入电压确定模块，用于基于输入调节参数确定调节输入电压。

温度控制模块，用于基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制。

在一些可选的实施例中，该温度控制装置还包括：

获取模块还用于获取预设输入电压和预设参考电压。

初始驱动电压确定模块，用于根据预设输入电压和预设参考电压确定初始驱动电压。

加热模块，用于根据初始驱动电压驱动加热电阻启动加热。

在一些可选的实施例中，获取模块包括：

获取单元，用于获取输入加热电阻的初始驱动电流和加热电阻两端的检测电压。初始驱动电流为基于初始驱动电压得到。

实际电阻值确定单元，用于根据初始驱动电流和检测电压，确定加热电阻的实际电阻值。

实际温度确定单元，用于根据实际电阻值确定加热电阻的实际温度。

在一些可选的实施例中，输入调节参数为阻值调节参数。调节输入电压确定模块包括：

目标电阻值确定单元，用于确定加热电阻在加热温度达到目标设定温度时的目标电阻值。

电阻差值确定单元，用于根据实际电阻值与目标电阻值确定电阻差值。

输入调节电压确定单元，用于基于电阻差值和阻值调节参数，确定输入调节电压。

在一些可选的实施例中，温度控制模块包括：

调节驱动电压确定单元，用于基于调节输入电压和调节参考电压，确定调节驱动电压。

加热单元，用于根据调节驱动电压驱动加热电阻进行加热。

第三方面，本申请实施例公开了一种微悬臂梁加热驱动装置，加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。加热驱动装置采用如上所述的温度控制方法进行控制。

加热驱动装置包括：

加法模块，加法模块用于接收基于调节输入电压和调节参考电压，并基于调节输入电压和调节参考电压确定调节驱动电压。

恒流源模块，用于接收调节驱动电压，并基于调节驱动电压驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。

第四方面，本申请实施例公开了一种微悬臂梁的加热控制系统，系统包括温度控制装置和微悬臂梁加热驱动装置。

温度控制装置为如上所述的温度控制装置。

微悬臂梁加热驱动装置为如上所述的微悬臂梁加热驱动装置。

第五方面，本申请实施例公开了一种电子设备，设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行如上所述的温度控制方法。

第六方面，本申请实施例公开了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述的温度控制方法。

本申请实施例提供的技术方案具有如下技术效果：

该温度控制方法，将加热目标温度划分为多个温度控制区间，针对每个温度控制区间设置不同的输入调节参数和参考电压，输入调节参数可以调节每个温度控制区间的输入调节电压的调整精度，参考电压可以调整驱动电压的调节范围，从而可以提高各个温度控制区间的控温精度，进而保证对加热电阻的控温精度与稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本申请实施例提供的一种温度控制方法应用环境的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种微悬臂梁加热驱动装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种温度控制方法的流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种温度控制装置的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种温度控制方法的服务器的硬件结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了使本申请实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请实施例，并不用于限定本申请实施例。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。为了便于理解本申请实施例上述的技术方案及其产生的技术效果，本申请实施例首先对于相关专业名词进行解释：

热分析法是研究温度或热与其它物理化学性质的相互关系的分析方法。热分析法通常需要用到专用的热分析仪器，如热重分析仪、差热分析仪等。传统的热分析仪器通常使用加热炉对物质进行加热。以热重分析仪为例，传统热重分析仪通过电路控制，使加热炉按一定的升温速率升温(或恒温)，从而对样品所在空间加热。这种温度控制方式升温速率较低，一般不超过100℃/min，导致样品达到所设定温度需要一定的时间。这就会造成样品重量变化相对于设定温度有个滞后效应，并且热电偶布置在炉壁处，而炉膛内部温度梯度较大，无法准确反映出样品处的温度，从而得到不准确的重量变化起始和终止温度。

集成有加热元件的微悬臂梁可以用作热分析仪器的敏感元件。加热元件直接集成在微悬臂梁上，可以直接对测试样品进行加热，而且升温速率快，无滞后效应。实验表明，使用微悬臂梁的热分析仪器升温速率可以超过1000℃/min。然而，由于微悬臂梁上的加热元件是正温度系数，它具有电阻率随温度升高而增大的特性，随着加热线圈的驱动电流增大，加热元件的电阻增大、温度升高，温度升高的同时又会推动加热线圈的电阻的继续增大，加热线圈的温度与驱动电流的大小成二次以上的函数关系，从而难以精确控制加热温度，特别是高温区的温度控制精度与稳定性变差。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种温度控制方法，该方法采用将温度分区控制，从而提高温度控制精度和稳定性。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种温度控制方法应用环境的示意图，如图1所示，该应用环境可以包括热分析仪、微悬臂梁加热驱动装置和温度控制装置。

本申请实施例中，热分析仪可以是热重分析仪、差热分析仪、程序升温分析仪等。热分析仪中用于采集分析数据的敏感元件为微悬臂梁。该微悬臂梁上集成有能够对样品进行加热的加热电阻。可选的，该加热电阻为与微悬臂梁一体制备的加热线圈。

本申请实施例中，微悬臂梁加热驱动装置与微悬臂梁上的加热电阻直接连接。该加热驱动装置用于向加热电阻输出驱动电流，以使加热电阻启动加热。图2是本申请实施例提供的一种微悬臂梁加热驱动装置的结构示意图，如图2所示，该加热装置可以包括数模转换模块、参考电压设置模块、加法模块、第一信号处理模块、恒流源模块、四线两线转换隔离电路、第二信号处理模块和模数转换模块。数模转换模块与温度控制装置的数字接口连接，用于将温度控制装置所输出的数字调节电压转换为模拟电压。参考电压设置模块与温度控制装置相连接，用于输出不同温度控制区间的参考电压。加法模块分别与数模转换模块和参考电压设置模块连接，用于将数模转换模块所输出的模拟电压与参考电压相加得到驱动电压，并将驱动电压向第一信号处理模块输出。第一信号处理模块与加法模块模块连接，用于对加法模块所输出的驱动电压进行处理，可选的，第一处理模块对驱动电压的处理包括电压放大、整形、滤波等处理。恒流源模块与第一处理模块连接，用于将第一处理模块所输出的处理后的模拟电压信号转换为驱动电流。可选的，恒流源模块的控制精度为1μA。恒流源的输入电压恒定时，恒流源的输出电流也恒定，即向加热电阻输出的驱动电流恒定，从而可以保证加热电阻的温度恒定。恒流源能够输出适合于驱动微悬臂梁上的加热电阻的微小电流，可以达到控温精度高且无温度滞后效应。微悬臂梁上加热电阻的两端上设有四根引线，每端有两根引线，其中一根为加热电流输入引线，另外一根为电阻的测试引线。这四根引线分别与四线两线转换隔离电路的四根引线连接。四线两线转换隔离电路的另外两个引线，一根与恒流源模块连接，另一跟与第二信号处理模块连接。四线两线转换隔离电路用于将恒流源所输出的驱动电流输入加热电阻，使加热电阻进行加热。四线两线转换隔离电路还用于将加热电阻两端的检测电压向第二信号处理模块输出。第二信号处理模块用于对加热电阻两端的检测电压进行处理，然后将处理后的电压信号向模数转换模块输出。可选的，第二处理模块对加热电阻两端的检测电压的处理包括电压放大、整形、滤波等处理。模数转换模块用于将第二信号处理模块所输出的处理后的电压信号转换为数字信号，并将该数字信号向温度控制装置输出。

本申请实施例中，温度控制装置用于控制加热驱动装置工作，从而实现对加热电阻的加热温度进行控制。可选的，温度控制装置可以是单片机、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、现场可编程逻辑门阵列芯片(Field Programmable GateArray，FPGA)数字信号处理芯片(Digital Signal Processing，DSP)或具有计算处理功能的计算机设备等。可选的，温度控制装置中所使用的操作系统可以是实时操作系统，如FreeRTOS，可实现多线程控制，以保证实现高速控温能力，且稳定性高、扩展性强。

以下介绍本申请一种方法的具体实施例，图3是本申请实施例提供的一种温度控制方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。该方法用于控制微悬臂梁加热驱动装置。加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。具体的如图3所示，该方法可以包括：

S301：获取目标设定温度和加热电阻的实际温度。

本申请实施例中，在使用热分析仪器对样品进行热分析时，首先需要将整个热分析仪器初始化，设定传感器的温度系数、室温下加热电阻的阻值等器件参数，然后再设置目标设定温度，使温度控制装置根据目标设定温度进行控温。上述参数设置可以在人机交互界面进行操作。可选的，人机交互界面为触摸屏。具体的，在人机交互终端触摸屏上设定微悬臂梁的室温电阻和温度系数，触摸屏通过串口将所设定的参数上传给温度控制装置。然后在人机交互终端触摸屏上设定加热的目标温度。采用触摸屏作为人机交互终端，可以方便的设定微悬臂梁的参数、控温目标温度、升温速率和控温流程等。

本申请实施例中，温度控制装置在启动控温的初始阶段，由于微悬臂梁上的加热电阻还未开始加热，加热电阻的阻值和温度为常温下的固定参数。此时可以向加热电阻输入一个初始驱动电流，使加热电阻启动加热。作为一种可选的实施方式，获取预设输入电压和预设参考电压，然后可以根据预设输入电压和预设参考电压确定初始驱动电压，从而使加热驱动装置根据初始驱动电压驱动加热电阻启动加热。具体的，温度控制装置分别获取预设输入电压和预设参考电压，并将向加热驱动装置进行输出预设输入电压的数字信号和参考电压设置信号。加热驱动装置接收到预设输入电压的数字信号和参考电压设置信号后，加热驱动装置中的数模转换模块将预设输入电压的数字信号转换为模拟信号状态的预设输入电压，加热驱动装置中的参考电压设置模块根据参考电压设置信号设置预设参考电压。然后加法模块获取预设输入电压和预设参考电压，并将预设输入电压和预设参考电压相加得到初始驱动电压。初始驱动电压经过第一信号处理模块处理后将初始驱动电压输入恒流源。恒流源将该初始驱动电压转换为初始驱动电流，然后将初始驱动电流输入微悬臂梁上的加热电阻，使加热电阻启动加热。具体的，恒流源的一端连接12位高精度数模转换器，另一端经四线两线隔离电路连接微悬臂梁上的加热电阻。恒流源的输入为模拟电压，输出为电流，输出电流与输入电压成线性关系。恒流源内部主要电路为NPN三极管和若干限流电阻、滤波电容，三极管工作在线性放大区。三极管基级电流为IB，放大系数为β，那么集电极电流IC＝β*IB，恒流源的输出电流等于集电极电流IC。

本申请实施例中，预设参考电压可以是初始温度控制区间的参考电压，也可以是随机设置的参考电压。预设输入电压可以根据恒流源的可接受的输入电压范围以及预设参考电压来确定。例如，恒流源可接受的输入电压范围为0.7V-6V，则初始驱动电压的范围不能超出0.7V-6V，在此基础上可以确定预设参考电压和预设输入电压。一般来说，为了提高温度控制的准确性，可以将初始驱动电压设置为恒流源可接受的输入电压范围最小值，即0.7V，因此可以设置预设参考电压和预设输入电压加和等于0.7V即可。

本申请实施例中，预设输入电压和预设参考电压可以确定输入恒流源模块的初始驱动电压。初始驱动电压可以按照如下公式进行计算：

Vin＝a*Vd+b*Vref

其中，Vref为参考电压、Vd为模数转换模块所输出的电压，Vin为输入恒流源模块的驱动电压，a，b为固定值，其值与加法模块中两端的电阻比例有关。通过在输入恒流源模块的驱动电压上叠加一个可控制的参考电压，可以提高温度控制精度。

本申请实施例中，微悬臂梁上的加热电阻启动加热后，需要确定加热电阻当前的实际温度，从而根据目标设定温度和当前的实际温度进行温度控制。一般情况下，温度检测需要依赖于温度传感器进行，而通过温度传感器来检测加热电阻的加热温度往往存在检测精度低，且具有滞后性。本申请基于微悬臂梁上的加热电阻的特性，采用根据加热电阻的阻值来进行温度控制。

本申请实施例中，加热电阻的实际温度可以根据加热电阻的实际阻值来确定。具体的，获取输入加热电阻的初始驱动电流和加热电阻两端的检测电压。初始驱动电流为基于初始驱动电压得到。根据初始驱动电流和检测电压，确定加热电阻的实际电阻值。根据实际电阻值确定加热电阻的实际温度。

作为一种可选的实施方式，微悬臂梁上的加热电阻的实际阻值可以通过开尔文四线检测(Kelvin Four-terminal sensing)电路检测得到。开尔文四线检测也被称为四端子检测、四线检测或四点探针法，使用单独的对载电流和电压检测电极。相比传统的伏安法检测，开尔文四线检测能够进行更精确的测量，其关键优点在于：分离的电流和电压电极，消除了布线和探针接触电阻的阻抗。加热电阻经过四线开尔文电路转换，可以消除由于导线电阻引入的电阻误差，保证电阻测量准确。加热驱动装置中的四线两线转换隔离电路将加热电阻两端的四线转换为两路隔离的两线电路。其中，一路向加热电阻输入驱动电流，另一路检测加热电阻两端的电压，由驱动电流和检测电压，根据欧姆定律可以计算出加热电阻的阻值。可选的，四线两线转换隔离电路采集加热电阻两端的检测电压可以是实时采集，也可以是间隔预设时间进行采集。由于加热电阻的升温速率较高，加热电阻的阻值变化较快，因此可以采用实时采集的方式来获取加热电阻两端的检测电压。具体的，加热电阻两端的检测电压U_ab经过放大、整形、滤波电路后，由16位的高精度快速模数转换模块获取，然后将加热电阻两端的模拟电压进行数字化处理，获得加热传感器加热电阻的精确数字电压U_ab。已知当前加热电阻两端的驱动电流为IC，根据欧姆定律计算加热电阻当前的实际阻值R。在得到加热电阻的实际阻值之后，可以基于温度电阻映射信息，根据初始阻值确定加热电阻的实际阻值所对应的当前实际温度。温度电阻映射信息用于表征温度与阻值之间的映射关系。温度与阻值的对应关系可以用以下关系式来表示：R＝kT+R₀。其中k为温度系数，可以是一个常数。为温度为0时加热电阻的阻值，R₀也是一个常数。加热电阻的实际温度可以根据上述关系式来确定。

S303：在实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定实际温度所处的当前温度控制区间。

本申请实施例中，当实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值时，需要启动温度控制。为了提高温度控制精度和稳定性，采用分段式温度控制方法来进行温度控制。具体的，恒流源模块可以接受的驱动电压的范围为[Vmin，Vmax]，相应的，恒流源控制加热电阻的加热温度区间为[Tmin，Tmax]，可以对这个温度区间进行划分，形成若干个温度控制区间。可选的，上述对温度区间进行划分可以是等份划分，也可以是不等份划分。将加热电阻的初始温度至目标设定温度划分为若干个温度控制区间，然后对每个温度控制区间设置不同的温度控制参数，根据各个温度控制区间的温度控制参数来进行温度控制。温度区间的数量可以是两个、三个或更多个，具体可以根据实际控制需求来设置。

S305：根据当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压。

本申请实施例中，温度控制参数可以包括输入调节参数和调节参考电压。输入调节参数用于调节输入电压的大小。调节参考电压用于调节输入恒流源的驱动电压的大小。每个温度控制区间的输入调节参数和调节参考电压不同，在同一温度控制区间内，输入调节参数和调节参考电压均为固定值。

作为一种示例，加热电阻的初始温度为20℃，目标设定温度为900℃，则可以将20℃至900℃话分为若干个温度控制区间，如可以是低温区、中温区和高温区三个温度控制区间，低温区的输入调节参数可以是m₁，调节参考电压可以是n₁，中温区的输入调节参数可以是m₂，调节参考电压可以是n₂，高温区的输入调节参数可以是m₃，调节参考电压可以是n₃。可选的，m₁大于m₂大于m₃，n₁小于n₂小于n₃。输入调节参数可以确定调节输入电压，调节输入电压与调节参考电压叠加后得到输入恒流源模块的调节驱动电压。

本申请实施例中，通过在调节电压上叠加一个参考电压可以提高每一个温度控制区间的控温精度，特别是高温区和低温区的控温精度。例如，12位模数转换模块(数字量为0-4095)的输出电压范围为[0，3]V，未在调节输入电压上叠加参考电压时，即向恒流源模块所输入的驱动电压仅由调节输入电压构成时，向恒流源模块输入的电压范围也是[0，3]V，假设电压可以控制的温度范围为[0，900]℃。当在调节输入电压上叠加参考电压时，即向恒流源模块所输入的驱动电压仅由调节输入电压和参考电压共同构成时，按照上述驱动电压计算公式，假设a＝1/3，b＝1/2，那么驱动电压Vin的范围为[2，3]V，最终可以控制的温度范围为[600，900]℃。假如控制加热电阻的温度在高温区时，恒流源模块所需的驱动电压范围为[2V，3V]，a＝1/3，b＝1/2，则Vref＝4，此时需要模数转换模块输出对应的电压范围为0-1V。而未叠加参考电压时需要模数转换模块所输出的电压范围为0-3V，从而使控制精度提高了2倍。

S307：基于输入调节参数确定调节输入电压。

本申请实施例中，可以基于加热电阻的阻值对加热电阻进行温度控制。温度控制装置在进行温度控制时，首先需要确定加热电阻当前的实际温度，然后再确定当前实际温度是否达到目标设定温度。在当前温度未达到目标设定温度时，温度控制装置根据加热电阻的实际阻值和目标阻值，对加热电阻进行温度控制。具体的，首先确定当前的实际温度与目标设定温度的温度差值，在实际温度小于目标设定温度且温度差值大于温度阈值的情况下，确定加热电阻在加热温度达到目标设定温度时的目标电阻值，根据实际电阻值与目标电阻值确定电阻差值。然后基于电阻差值和输入调节参数确定输入调节电压。加热电阻在加热温度达到目标设定温度时的目标电阻值可以根据上述温度与阻值的对应关系来确定。

作为一种可选的实施方式，输入调节参数可以为阻值调节参数。在进行温度控制时，首先需要获取当前实际温度所处温度控制区间的阻值调节参数。然后根据电阻差值和阻值调节参数确定调节阻值。基于阻值电压映射信息，确定与调节阻值对应的调节输入电压。阻值电压映射信息用于表征阻值与电压之间的映射关系。阻值电压映射信息可以用以下计算公式表示：

R＝ax⁶+bx⁵+cx⁴+dx³+ex²+fx+g；

其中，R为调节阻值，x为温度控制装置向数模转换模块输出的数字量驱动电压，a-g为校准的常数。

具体的，温度控制装置在进行温度控制时，可以采用过程控制算法，如PID算法来进行温度控制。阻值调节参数可以是PID算法中的比例、积分和微分参数，温度控制装置将计算得到当前的加热电阻的实际阻值与设定的目标温度对应的目标阻值之差，作为PID算法的误差输入，通过PID算法调整调节输入电压。

S309：基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制。

本申请实施例中，基于调节输入电压和调节参考电压，确定调节驱动电压。然后根据调节驱动电压驱动加热电阻进行加热。具体的，温度控制装置获取当前加热电阻的实际温度所处的温度控制区间，然后确定该温度控制区间的调节参考电压和阻值调节参数，并根据阻值调节参数来确定调节阻值。然后根据调节阻值和阻值电压映射信息来确定调节输入电压。最终根据调节输入电压和调节参考电压向加热驱动装置输出，加热驱动装置中的加法模块根据调节输入电压和调节参考电压确定调节驱动电压。通过调整向加热驱动装置所输出的调节输入电压和调节参考电压，调节输入电压和调节参考电压经过模数转换、加法运算得到调节驱动电压，调节驱动电压经过放大、整形、滤波后，成为恒流源的输入电压。恒流源将输入电压转换为驱动电流向加热电阻输出，从而使加热电阻的温度同时变化。

本申请实施例中，计算得到当前的加热电阻的实际电阻值与设定的目标温度所对应的目标电阻值之差作为PID算法的误差输入，通过分区间多段式PID算法调整数模转换模块的输出电压。当计算出当前的实际温度后，根据实际温度所处的温度控制区间内去获取相应区间的PID参数，实现了每一段区间的快速升降温和较小超调的效果。采用快速响应的PID闭环控制算法进行温度控制，可以将温度控制周期控制在100ms以下，控制精度达到0.1℃，最大升温速率1000℃/min，响应速度快且精度高。PID控制算法可以实现对加热电阻的温度进行快速精确调整。采用多温度控制区间快速响应的PID闭环控制算法，每个温度控制区间各自有不同的PID参数，以此提高每一个控温区间的控温精度，特别是高温区的控温精度。

本申请实施例中，加热电阻的温度达到目标设定温度时，停止温度控制。具体的，在温度差值小于等于温度阈值的情况下，停止温度控制。

本申请实施例还公开了一种温度控制装置，该温度控制装置用于控制微悬臂梁加热驱动装置。加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。图4是本申请实施例提供的一种温度控制装置的结构示意图，如图4所示，该温度控制装置包括：

获取模块401，用于获取目标设定温度和加热电阻的实际温度。

当前温度控制区间确定模块403，用于在实际温度与目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定实际温度所处的当前温度控制区间。至少两个温度控制区间为基于目标设定温度得到。

参数确定模块405，用于根据当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压。

调节输入电压确定模块407，用于基于输入调节参数确定调节输入电压。

温度控制模块409，用于基于调节输入电压和调节参考电压，对加热电阻进行温度控制。

在一些可选的实施例中，该温度控制装置还包括：

获取模块还用于获取预设输入电压和预设参考电压。

初始驱动电压确定模块，用于根据预设输入电压和预设参考电压确定初始驱动电压。

加热模块，用于根据初始驱动电压驱动加热电阻启动加热。

在一些可选的实施例中，获取模块包括：

获取单元，用于获取输入加热电阻的初始驱动电流和加热电阻两端的检测电压。初始驱动电流为基于初始驱动电压得到。

实际电阻值确定单元，用于根据初始驱动电流和检测电压，确定加热电阻的实际电阻值。

实际温度确定单元，用于根据实际电阻值确定加热电阻的实际温度。

在一些可选的实施例中，输入调节参数为阻值调节参数。调节输入电压确定模块包括：

目标电阻值确定单元，用于确定加热电阻在加热温度达到目标设定温度时的目标电阻值。

电阻差值确定单元，用于根据实际电阻值与目标电阻值确定电阻差值。

输入调节电压确定单元，用于基于电阻差值和阻值调节参数，确定输入调节电压。

在一些可选的实施例中，温度控制模块包括：

调节驱动电压确定单元，用于基于调节输入电压和调节参考电压，确定调节驱动电压。

加热单元，用于根据调节驱动电压驱动加热电阻进行加热。

本申请实施例所述的温度控制装置与温度控制方法基于相同的申请构思，关于温度控制装置的实施情况，请参考温度控制方法的实施方式，在此不再赘述。

本申请实施例还公开了一种微悬臂梁加热驱动装置，加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。加热驱动装置采用如上所述的温度控制方法进行控制。加热驱动装置包括：

加法模块，加法模块用于接收基于调节输入电压和调节参考电压，并基于调节输入电压和调节参考电压确定调节驱动电压。

恒流源模块，用于接收调节驱动电压，并基于调节驱动电压驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。

本申请所述的微悬臂梁加热驱动装置的结构如图2所示，关于加热驱动装置的实施情况，请参考前述实施方式，在此不再赘述。

本申请实施例还公开了一种微悬臂梁的加热控制系统，系统包括温度控制装置和微悬臂梁加热驱动装置。

温度控制装置为如上所述的温度控制装置。

微悬臂梁加热驱动装置为如上所述的微悬臂梁加热驱动装置。

本申请实施例中，微悬臂梁的加热控制系统包括温度控制装置和微悬臂梁加热驱动装置，关于加热控制系统的具体实施情况，请参考上述描述温度控制装置和微悬臂梁加热驱动装置的全部实施方式，在此不再赘述。

本申请实施例还公开了一种电子设备，设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行如上所述的温度控制方法。

本申请实施例所提供的温度控制方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图5是本申请实施例提供的一种温度控制方法的服务器的硬件结构框图。如图5所示，该服务器500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(Central Processing Units，CPU)510(处理器510可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件(FieldProgrammableGateArray，FPGA)等的处理装置)、用于存储数据的存储器530，一个或一个以上存储应用程序523或数据522的存储介质520(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器530和存储介质520可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质520的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器510可以设置为与存储介质520通信，在服务器500上执行存储介质520中的一系列指令操作。服务器500还可以包括一个或一个以上电源560，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口540，和/或，一个或一个以上操作系统521，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM等等。

输入输出接口540可以用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器500的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，输入输出接口540包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，输入输出接口540可以为射频(RadioFrequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

本领域普通技术人员可以理解，图5所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器500还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。

本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述的温度控制方法。

本申请实施例中，上述计算机存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选的，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)、随机存取记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、固态硬盘(SolidStateDrives，SSD)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体(ResistanceRandomAccessMemory，ReRAM)和动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度控制方法，其特征在于，所述方法用于控制微悬臂梁加热驱动装置；所述加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热；所述方法包括：

获取目标设定温度和所述加热电阻的实际温度；

在所述实际温度与所述目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定所述实际温度所处的当前温度控制区间；所述至少两个温度控制区间为基于所述目标设定温度得到；

根据所述当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压；

基于所述输入调节参数确定调节输入电压；

基于所述调节输入电压和所述调节参考电压，对所述加热电阻进行温度控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取目标设定温度和所述加热电阻的实际温度之前，所述方法还包括：

获取预设输入电压和预设参考电压；

根据所述预设输入电压和所述预设参考电压确定初始驱动电压；

根据所述初始驱动电压驱动所述加热电阻启动加热。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述加热电阻的实际温度，包括：

获取输入所述加热电阻的初始驱动电流和所述加热电阻两端的检测电压；所述初始驱动电流为基于所述初始驱动电压得到；

根据所述初始驱动电流和所述检测电压，确定所述加热电阻的实际电阻值；

根据所述实际电阻值确定所述加热电阻的所述实际温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输入调节参数为阻值调节参数；所述基于所述输入调节参数确定调节输入电压，包括：

确定所述加热电阻在加热温度达到所述目标设定温度时的目标电阻值；

根据所述实际电阻值与所述目标电阻值确定电阻差值；

基于所述电阻差值和所述阻值调节参数，确定所述输入调节电压。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述调节输入电压和所述调节参考电压，对所述加热电阻进行温度控制，包括：

基于所述调节输入电压和所述调节参考电压，确定调节驱动电压；

根据所述调节驱动电压驱动所述加热电阻进行加热。

6.一种温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置用于控制微悬臂梁加热驱动装置；所述加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热；所述温度控制装置包括：

获取模块，用于获取目标设定温度和所述加热电阻的实际温度；

当前温度控制区间确定模块，用于在所述实际温度与所述目标设定温度的差值大于温度阈值的情况下，在至少两个温度控制区间中确定所述实际温度所处的当前温度控制区间；所述至少两个温度控制区间为基于所述目标设定温度得到；

参数确定模块，用于根据所述当前温度控制区间，确定输入调节参数和调节参考电压；

调节输入电压确定模块，用于基于所述输入调节参数确定调节输入电压；

温度控制模块，用于基于所述调节输入电压和所述调节参考电压，对所述加热电阻进行温度控制。

7.一种微悬臂梁加热驱动装置，其特征在于，所述加热驱动装置用于驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热；所述加热驱动装置采用权利要求1-5任一项所述的温度控制方法进行控制；

所述加热驱动装置包括：

加法模块，所述加法模块用于接收基于调节输入电压和调节参考电压，并基于所述调节输入电压和所述调节参考电压确定调节驱动电压；

恒流源模块，用于接收所述调节驱动电压，并基于所述所述调节驱动电压驱动微悬臂梁上的加热电阻进行加热。

8.一种微悬臂梁的加热控制系统，其特征在于，所述系统包括温度控制装置和微悬臂梁加热驱动装置；

所述温度控制装置为权利要求6所述的温度控制装置；

所述微悬臂梁加热驱动装置为权利要求7所述的微悬臂梁加热驱动装置。

9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行如权利要求1-5任一项所述的温度控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-5任一项所述的温度控制方法。

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