CN115793232A - 一种内窥镜led恒温控制方法及控制电路 - Google Patents
一种内窥镜led恒温控制方法及控制电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种内窥镜LED恒温控制方法及控制电路，其中控制方法包括以下步骤：1)提供一传感器，监测LED的温度，并将该温度信号转换为电阻量；2)提供一信号处理器，将所述电阻量转换为电压信号；3)将所述电压信号与三角波信号进行比较，生成一个随温度变化的PWM信号；根据PWM信号的占空比调整LED降温风扇的转速，当PWM占空比增加时，适应提高风扇的转速，当PWM占空比减小时，适应降低风扇的转速。本发明通过对LED温度量转换为电信号，形成反馈环路，从而控制为LED提供散热的风扇转速，达到将LED工作温度控制在较小范围的状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源温度的控制电路，特别是涉及一种专用于内窥镜LED的恒温控制电路。
背景技术
目前的内窥镜光源系统使用恒流源电路为LED进行驱动，LED的输出光通量除与驱动电流相关以外，还与灯珠的温度相关，与温度相关变化率约1％/1℃。现有技术中，内窥镜光源采用风扇进行散热，风扇在固定的转速下进行工作。内窥镜设备在手册中要求的正常工作温度范围约为40摄氏度，在大范围的温度条件下，固定的风扇转速将不能恒定LED温度，LED温度将随温度升高而升高，导致光通量不会恒定。
因此本领域技术人员致力于开发一种可使内窥镜LED温度较为恒定的控制电路。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可使内窥镜LED温度较为恒定的控制电路。
为实现上述目的，本发明提供了一种内窥镜LED恒温控制方法，包括以下步骤：
1)提供一传感器，监测LED的温度，并将该温度信号转换为电阻量；
2)提供一信号处理器，将所述电阻量转换为电压信号；
3)将所述电压信号与三角波信号进行比较，生成一个随温度变化的PWM信号；根据PWM信号的占空比调整LED降温风扇的转速，当PWM占空比增加时，适应提高风扇的转速，当PWM占空比减小时，适应降低风扇的转速。
本发明还提供了一种内窥镜LED恒温控制电路，包括用于检测LED温度的温度传感器，所述温度传感器与信号处理器连接；所述信号处理器与PWM发生器连接；所述PWM发生器连接有三角波发生器和风扇驱动电路。
较佳的，所述信号处理器包括彼此串联的第一运放差分放大器和第二运放差分放大器；所述第一运放差分放大器和第二运放差分放大器均与电源连接并接地；
所述第一运放差分放大器的反向输入端与输出端连接；所述第一运放差分放大器的同向输入端与所述温度传感器连接，并连接电阻R14后接地；
所述第一运放差分放大器的输出端连接电阻R15后与所述第二运放差分放大器的同向输入端连接；所述电阻R15与所述第二运放差分放大器的同向输入端电路上并联有电阻R16；所述电阻R16接地；
所述第二运放差分放大器的反向输入端依次串联电阻R17和电阻R18后与第二运放差分放大器的输出端连接；所述电阻R17和电阻R18直接连接有参考电压；
所述第二运放差分放大器的输出端与所述PWM发生器连接。
较佳的，所述三角波发生器包括时钟发生器；所述时钟发生器包括GND端、TRIG端、OUT端、RESET端、VCC端、DISCH端、THERS端和CONT端；其中，所述时钟发生器的GND端接地，TRIG端与第二瓷片电容连接后接地，OUT端与电阻R12连接后与电源连接，RESET端与电阻R11连接后与电源连接，CONT端与第一瓷片电容连接后接地，THERS端与所述PWM发生器的输入端连接，DISCH端与电阻R10连接后与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端，VCC端与电源连接，并连接电阻R9后与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端；所述RESET端与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端。
本发明的有益效果是：本发明通过对LED温度量转换为电信号，形成反馈环路，从而控制为LED提供散热的风扇转速，达到将LED工作温度控制在较小范围的状态。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的原理框图。
图2是本发明一具体实施方式的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
一种内窥镜LED恒温控制方法，包括以下步骤：
1)提供一传感器，监测LED的温度，并将该温度信号转换为电阻量；
2)提供一信号处理器，将所述电阻量转换为电压信号；
3)将所述电压信号与三角波信号进行比较，生成一个随温度变化的PWM信号；根据PWM信号的占空比调整LED降温风扇的转速，当PWM占空比增加时，适应提高风扇的转速，当PWM占空比减小时，适应降低风扇的转速。
如图1和图2所示，上述控制方法可通过一种内窥镜LED恒温控制电路实现，该控制电路包括用于检测LED温度的温度传感器，温度传感器与信号处理器连接，信号处理器与PWM发生器连接，PWM发生器连接有三角波发生器和风扇驱动电路。
具体的，信号处理器包括彼此串联的第一运放差分放大器和第二运放差分放大器；第一运放差分放大器和第二运放差分放大器均与电源连接并接地。
第一运放差分放大器的反向输入端与输出端连接，第一运放差分放大器的同向输入端与温度传感器连接，并连接电阻R14后接地。
第一运放差分放大器的输出端连接电阻R15后与第二运放差分放大器的同向输入端连接，电阻R15与第二运放差分放大器的同向输入端电路上并联有电阻R16，电阻R16接地。
第二运放差分放大器的反向输入端依次串联电阻R17和电阻R18后与第二运放差分放大器的输出端连接，电阻R17和电阻R18直接连接有参考电压Vref；
第二运放差分放大器的输出端与PWM发生器连接。
三角波发生器包括时钟发生器，时钟发生器包括GND端、TRIG端、OUT端、RESET端、VCC端、DISCH端、THERS端和CONT端。其中，时钟发生器的GND端接地，TRIG端与第二瓷片电容C2连接后接地，OUT端与电阻R12连接后与电源连接，RESET端与电阻R11连接后与电源连接，CONT端与第一瓷片电容C1连接后接地，THERS端与PWM发生器的输入端连接，DISCH端与电阻R10连接后与THERS端并联至PWM发生器的输入端，VCC端与电源连接，并连接电阻R9后与THERS端并联至PWM发生器的输入端；RESET端与THERS端并联至PWM发生器的输入端。利用该时钟发生器，可生成1/3VCC至2/3VCC范围的三角波接入PWM发生器。
PWM发生器为一比较器，连接有电源并接地。比较发生器包括正向输入端、反向输入端和输出端。其中，正向输入端与第二运放差分放大器的输出端连接，反向输入端与时钟发生器的相应引脚端连接，输出端与风扇驱动电路连接。根据温度反馈的不同，比较器的输出端可生成高低电平，从而根据需要驱动设置于LED灯附近的风扇。
上述内窥镜LED恒温控制电路具体工作时，相关参数可设置如下：
a.设定LED工作温度在60～65℃，设定VCC＝5V；
b.选用LED温度传感器R13参数：12K@65℃8K@60℃；
c.则VA在60℃时的电压值为5V*10K/(10k+12k)＝2.27V；
65℃时的电压值为5V*10K/(10k+8k)＝2.78V；
d.设定Vref电压为1.76V；两级运放差分放大器倍数为3.27倍；
e.则VB点的电压在60℃为：(2.27V–1.76V)*3.27＝1.667V；
65℃为：(2.78V–1.76V)*3.27＝3.333V；
f.比较器输出的占空比在60℃为0％；在65℃为100％；并形成负反馈。
当风扇全速转动散热功率大于LED发热功率时，便可将LED温度控制在60～65℃间的较小范围。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种内窥镜LED恒温控制方法，其特征是包括以下步骤：
1)提供一传感器，监测LED的温度，并将该温度信号转换为电阻量；
2)提供一信号处理器，将所述电阻量转换为电压信号；
3)将所述电压信号与三角波信号进行比较，生成一个随温度变化的PWM信号；根据PWM信号的占空比调整LED降温风扇的转速，当PWM占空比增加时，适应提高风扇的转速，当PWM占空比减小时，适应降低风扇的转速。
2.一种内窥镜LED恒温控制电路，其特征是：包括用于检测LED温度的温度传感器，所述温度传感器与信号处理器连接；所述信号处理器与PWM发生器连接；所述PWM发生器连接有三角波发生器和风扇驱动电路。
3.如权利要求2所述的内窥镜LED恒温控制电路，其特征是：所述信号处理器包括彼此串联的第一运放差分放大器和第二运放差分放大器；所述第一运放差分放大器和第二运放差分放大器均与电源连接并接地；
所述第一运放差分放大器的反向输入端与输出端连接；所述第一运放差分放大器的同向输入端与所述温度传感器连接，并连接电阻R14后接地；
所述第一运放差分放大器的输出端连接电阻R15后与所述第二运放差分放大器的同向输入端连接；所述电阻R15与所述第二运放差分放大器的同向输入端电路上并联有电阻R16；所述电阻R16接地；
所述第二运放差分放大器的反向输入端依次串联电阻R17和电阻R18后与第二运放差分放大器的输出端连接；所述电阻R17和电阻R18直接连接有参考电压；
所述第二运放差分放大器的输出端与所述PWM发生器连接。
4.如权利要求2所述的内窥镜LED恒温控制电路，其特征是：所述三角波发生器包括时钟发生器；所述时钟发生器包括GND端、TRIG端、OUT端、RESET端、VCC端、DISCH端、THERS端和CONT端；所述时钟发生器的GND端接地，TRIG端与第二瓷片电容连接后接地，OUT端与电阻R12连接后与电源连接，RESET端与电阻R11连接后与电源连接，CONT端与第一瓷片电容连接后接地，THERS端与所述PWM发生器的输入端连接，DISCH端与电阻R10连接后与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端，VCC端与电源连接，并连接电阻R9后与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端；所述RESET端与所述THERS端并联至所述PWM发生器的输入端。
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