CN115454163A - 一种恒温控制方法及其恒温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种恒温控制方法及其恒温装置，涉及恒温技术领域。本发明通过通过在恒温装置的恒温腔内设置温度传感器时刻监测恒温腔内的温度，并根据恒温腔内的温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内，控制半导体加热制冷器进行加热或制冷，从而维持恒温腔内的温度保持在恒温装置的温控目标温度范围内，为恒温腔内的光器件提供良好的运行温度环境，恒温范围仅仅只有恒温腔内，占用的空间和材料大幅度减少，温度补偿的能量消耗也大幅度减小，降低了成本，从根本上解决了光器件温度管理补偿成本高集成度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及恒温技术领域，具体涉及一种恒温控制方法及其恒温装置。
背景技术
目前光通信行业对光测试仪表的测量动态范围、稳定性、重复性、线性度的要求越来越高，而光测试仪表中不可避免的需要使用各类光器件，但大多数光器件是温度敏感器件、也即其光特性和参数会随着温度的变化而变化，这与光通信行业的越来越高的要求产生了明显的矛盾。目前一些方案会采用温度补偿的方式来解决这一问题，但这些方案会因为温度探测本身具有滞后性、造成补偿前的测量可能已经出现偏差；另外温度补偿可能增加额外的检测部件、造成成本上升，同时额外的检测部件在仪表出厂前面临较多测试项目以确定补偿因数，进一步造成成本增加。还有一些方案采用整体恒温控制的方式，但由于大部分的电器件对温度的敏感度并不高，整体恒温控制将导致不必要的额外成本增加、同时造成体积大而集成度低。传统的针对温度敏感器件、尤其是光器件的温度补偿管理存在以下问题：
(1)成本高，无论是温度补偿或者整体恒温控制都将导致成本显著增加；
(2)集成度低，整体恒温控制对不必要的部分也进行恒温管理，付出了额外的材料占用的空间。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种恒温控制方法及其恒温装置，通过在恒温装置的恒温腔内设置温度传感器时刻监测恒温腔内的温度，并根据恒温腔内的温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内，控制半导体加热制冷器进行加热或制冷，从而维持恒温腔内的温度保持在恒温装置的温控目标温度范围内，为恒温腔内的光器件提供良好的运行温度环境，恒温范围仅仅只有恒温腔内，占用的空间和材料大幅度减少，温度补偿的能量消耗也大幅度减小，降低了成本，从根本上解决了光器件温度管理补偿成本高集成度低的问题。
本发明的一种恒温控制方法包括如下步骤：
步骤1：恒温装置开机，设定恒温腔的温控目标温度范围，并自检温度传感器、半导体加热制冷器是否正常运行；
步骤2：当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器正常运行时，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内初始温度；
步骤3：恒温装置判断恒温腔内初始温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内；
步骤4：当恒温腔内初始温度高于目标温度范围的最大值时，半导体加热制冷器开始制冷工作；当恒温腔内初始温度低于目标温度范围的最小值时，半导体加热制冷器开始制热工作；
步骤5：半导体加热制冷器工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内；
步骤6：当恒温腔内温度已经达到温控目标温度范围内时，恒温装置控制半导体加热制冷器停止工作；
步骤7：半导体加热制冷器停止工作第二设定时间后，恒温装置再次控制温度传感器获取恒温腔内温度，并执行步骤3。
本发明作进一步改进，在所述步骤1中，所述温度传感器在恒温装置内设有两个，分别为主传感器和备用传感器，当主传感器出现故障时，备用传感器会替代主传感器进行工作。
本发明作进一步改进，在所述步骤1中，所述半导体加热制冷器在恒温装置内设有4个，称紧贴设置在所述恒温腔的侧面，且相互独立工作。
本发明作进一步改进，在所述步骤5中，当恒温腔内温度高于目标温度范围的最大值切不超过5℃时，或恒温腔内温度低于目标温度范围的最小值切不超过5℃时，恒温装置控制恒温腔两个侧面的半导体加热制冷器各关闭一个。
本发明作进一步改进，在所述步骤5中，当所述半导体加热制冷器有1-3个出现故障时，恒温装置会控制剩下的未发生故障的半导体加热制冷器继续工作。
本发明作进一步改进，在所述步骤1中，当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器未能正常运行时，发出恒温装置故障告警提示。
本发明作进一步改进，在所述步骤3中，当恒温腔内初始温度处于目标温度范围内时，直接执行步骤7。
本发明作进一步改进，在所述步骤5中，当恒温腔内温度未达到温控目标温度范围内时，继续执行步骤5，即半导体加热制冷器再次工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内。
本发明作进一步改进，在所述步骤5中，第一设定时间为20s，在所述步骤7中，第2设定时间为10秒。
本发明还提供一种实现上述的恒温控制方法的恒温装置，包括：
温度传感器，用于获取恒温腔内的温度；
半导体加热制冷器，用于调节恒温腔内的温度；
恒温腔，用于放置光器件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种恒温控制方法及其恒温装置，通过在恒温装置的恒温腔内设置温度传感器时刻监测恒温腔内的温度，并根据恒温腔内的温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内，控制半导体加热制冷器进行加热或制冷，从而维持恒温腔内的温度保持在恒温装置的温控目标温度范围内，为恒温腔内的光器件提供良好的运行温度环境，恒温范围仅仅只有恒温腔内，占用的空间和材料大幅度减少，温度补偿的能量消耗也大幅度减小，降低了成本，从根本上解决了光器件温度管理补偿成本高集成度低的问题。针对性的对需要恒温控制的光器件实现了局部恒温控制，其恒温控制效果可以做到±0.1℃，完全满足光器件的应用要求，20mm尺度的尺寸方便集成在各种印刷电路板上，还可以根据不同尺寸的光器件调整各部件的尺寸，由于温度检测单元和温控单元都采用了备份设计，可以抗单点失效，进一步保证了恒温装置的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1为本发明的恒温控制方法的流程图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参见图1，本发明的一种恒温控制方法包括如下步骤：
步骤1：恒温装置开机，设定恒温腔的温控目标温度范围，并自检温度传感器、半导体加热制冷器是否正常运行；本实施例中，恒温腔的温控目标温度范围的可以自由调整设置，自检的内容还包括恒温装置的运行电路自检，主要用于判断恒温装置是否可以正常运行。
步骤2：当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器正常运行时，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内初始温度。
步骤3：恒温装置判断恒温腔内初始温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内；在本实施例中，恒温装置会根据恒温腔内的温度和温控目标温度范围的差别，判定半导体加热制冷器进行加热还是制冷。
步骤4：当恒温腔内初始温度高于目标温度范围的最大值时，半导体加热制冷器开始制冷工作；当恒温腔内初始温度低于目标温度范围的最小值时，半导体加热制冷器开始制热工作；本实施例中，半导体加热制冷器的目的就是将恒温腔内的温度调整至温控目标温度范围内。
步骤5：半导体加热制冷器工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内；本实施例中，第一设定时间为20s，这个第一设定时间可以根据需求自行设定和修改，目的是让恒温腔内的温度不会调整过度。
步骤6：当恒温腔内温度已经达到温控目标温度范围内时，恒温装置控制半导体加热制冷器停止工作。
步骤7：半导体加热制冷器停止工作第二设定时间后，恒温装置再次控制温度传感器获取恒温腔内温度，并执行步骤3。本实施例中，第二设定时间为10s，这个第二设定时间可以根据需求自行设定和修改，原因是加热和制冷对恒温腔内温度的影响会有一定的滞后性，因此假如这个第二设定时间的目的是节约能源以及让恒温腔内的温度不会调整过度。
请参见图1，在所述步骤1中，所述温度传感器在恒温装置内设有两个，分别为主传感器和备用传感器，当主传感器出现故障时，备用传感器会替代主传感器进行工作。在本实施例中，如果主传感器出现温度获取故障(比如通信失败、温度测量明显超出合理温度范围、或者温度条变等)，则备用传感器会替代主传感器进行工作，进行温度获取，以便恒温装置在规定的时间内完成恒温控制。
请参见图1，在所述步骤1中，所述半导体加热制冷器在恒温装置内设有4个，称紧贴设置在所述恒温腔的侧面，且相互独立工作。
请参见图1，在所述步骤5中，当恒温腔内温度高于目标温度范围的最大值切不超过5℃时，或恒温腔内温度低于目标温度范围的最小值切不超过5℃时，恒温装置控制恒温腔两个侧面的半导体加热制冷器各关闭一个。
请参见图1，在所述步骤5中，当所述半导体加热制冷器有1-3个出现故障时，恒温装置会控制剩下的未发生故障的半导体加热制冷器继续工作。
请参见图1，在所述步骤1中，当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器未能正常运行时，发出恒温装置故障告警提示。
请参见图1，在所述步骤3中，当恒温腔内初始温度处于目标温度范围内时，直接执行步骤7。
请参见图1，在所述步骤5中，当恒温腔内温度未达到温控目标温度范围内时，继续执行步骤5，即半导体加热制冷器再次工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内。
请参见图1，在所述步骤5中，第一设定时间为20s，在所述步骤7中，第2设定时间为10秒。
请参见图1，本发明还提供一种实现上述的恒温控制方法的恒温装置，包括：
温度传感器，用于获取恒温腔内的温度；
半导体加热制冷器，用于调节恒温腔内的温度；
恒温腔，用于放置光器件。
由上可知，本发明的有益效果是：本发明提供了一种恒温控制方法及其恒温装置，通过在恒温装置的恒温腔内设置温度传感器时刻监测恒温腔内的温度，并根据恒温腔内的温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内，控制半导体加热制冷器进行加热或制冷，从而维持恒温腔内的温度保持在恒温装置的温控目标温度范围内，为恒温腔内的光器件提供良好的运行温度环境，恒温范围仅仅只有恒温腔内，占用的空间和材料大幅度减少，温度补偿的能量消耗也大幅度减小，降低了成本，从根本上解决了光器件温度管理补偿成本高集成度低的问题。针对性的对需要恒温控制的光器件实现了局部恒温控制，其恒温控制效果可以做到±0.1℃，完全满足光器件的应用要求，20mm尺度的尺寸方便集成在各种印刷电路板上，还可以根据不同尺寸的光器件调整各部件的尺寸，由于温度检测单元和温控单元都采用了备份设计，可以抗单点失效，进一步保证了恒温装置的稳定性和可靠性。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种恒温控制方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1：恒温装置开机，设定恒温腔的温控目标温度范围，并自检温度传感器、半导体加热制冷器是否正常运行；
步骤2：当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器正常运行时，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内初始温度；
步骤3：恒温装置判断恒温腔内初始温度是否处于恒温装置的温控目标温度范围内；
步骤4：当恒温腔内初始温度高于目标温度范围的最大值时，半导体加热制冷器开始制冷工作；当恒温腔内初始温度低于目标温度范围的最小值时，半导体加热制冷器开始制热工作；
步骤5：半导体加热制冷器工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内；
步骤6：当恒温腔内温度已经达到温控目标温度范围内时，恒温装置控制半导体加热制冷器停止工作；
步骤7：半导体加热制冷器停止工作第二设定时间后，恒温装置再次控制温度传感器获取恒温腔内温度，并执行步骤3。
2.如权利要求1所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤1中，所述温度传感器在恒温装置内设有两个，分别为主传感器和备用传感器，当主传感器出现故障时，备用传感器会替代主传感器进行工作。
3.如权利要求2所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤1中，所述半导体加热制冷器在恒温装置内设有4个，称紧贴设置在所述恒温腔的侧面，且相互独立工作。
4.如权利要求3所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤5中，当恒温腔内温度高于目标温度范围的最大值切不超过5℃时，或恒温腔内温度低于目标温度范围的最小值切不超过5℃时，恒温装置控制恒温腔两个侧面的半导体加热制冷器各关闭一个。
5.如权利要求1所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤5中，当所述半导体加热制冷器有1-3个出现故障时，恒温装置会控制剩下的未发生故障的半导体加热制冷器继续工作。
6.如权利要求5所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤1中，当恒温装置自检到温度传感器、半导体加热制冷器未能正常运行时，发出恒温装置故障告警提示。
7.如权利要求6所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤3中，当恒温腔内初始温度处于目标温度范围内时，直接执行步骤7。
8.如权利要求7所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤5中，当恒温腔内温度未达到温控目标温度范围内时，继续执行步骤5，即半导体加热制冷器再次工作第一设定时间后，恒温装置控制温度传感器获取恒温腔内温度并判断是否已经达到温控目标温度范围内。
9.如权利要求8所述的恒温控制方法，其特征在于：在所述步骤5中，第一设定时间为20s，在所述步骤7中，第2设定时间为10秒。
10.一种实现权利要求1-9任一项所述的恒温控制方法的恒温装置,其特征在于，包括：
温度传感器，用于获取恒温腔内的温度；
半导体加热制冷器，用于调节恒温腔内的温度；
恒温腔，用于放置光器件。
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