專利名稱：一種熱電偶溫度補償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱電偶溫度補償電路，特別是一種應(yīng)用于電發(fā)熱爐產(chǎn)品上、解決 電路中熱電偶的冷端溫度差異的熱電偶溫度補償電路。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)由熱電偶測溫組成的電發(fā)熱爐中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制，熱電偶的熱端與 冷端要分開，即熱端與發(fā)熱爐的電熱元件緊密接觸實現(xiàn)直接感溫，而冷端與功率控制電路 模塊連接，也即冷端是電路中的溫度采樣元件。但冷端所采樣的溫度卻是靠熱端傳 過來的 熱量實現(xiàn)的。雖然冷端的溫度隨著熱端溫度的提高也會跟著提高，但是熱端溫度與冷端溫 度還是存在一個很大的溫度差值的，從而導(dǎo)致冷端采集的溫度信號不準確，從而引起電發(fā) 熱爐溫度保護的不準確，帶來功能設(shè)計的缺失，嚴重的會帶來安全隱患。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種電路設(shè)計簡單、成本低、應(yīng)用 于電發(fā)熱爐產(chǎn)品上的熱電偶溫度補償電路，該熱電偶溫度補償電路能針對熱電偶在冷端檢 測的溫度有差異而進行補償，提高冷端采集溫度信號的準確性，確保電發(fā)熱爐的安全。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是，一種熱電偶溫度補償電路，包括熱電偶、溫度 信號放大電路模塊、功率控制電路模塊和電熱元件，其特征是，還包括有溫度補償電路模 塊，熱電偶連接溫度信號放大電路模塊的輸入端，溫度信號放大電路模塊的輸出端連接溫 度補償電路模塊的輸入端，溫度補償電路模塊的輸出端連接功率控制電路模塊的輸入端， 功率控制電路模塊的輸出端與電熱元件連接。由功率控制電路模塊實現(xiàn)對電熱元件的比較 精確的溫度保護控制。所述的溫度信號放大電路模塊是針對前級熱電偶所采樣的溫度電動勢進行信號 放大。所述的溫度補償電路模塊包括信號補償分壓電路和信號比較模塊，信號補償分壓 電路的輸出端與信號比較模塊的輸入端連接，信號比較模塊的輸出端即為溫度補償電路模 塊的輸出端。所述的溫度補償電路模塊中的信號補償分壓電路為串聯(lián)分壓電路，包括電阻Rl、 R2和熱敏電阻NTC。所述的溫度補償電路模塊(5)中的信號比較模塊(52)由電阻R3、R4和比較器U1。所述的電阻Rl —端接電源VCC，另一端接比較器Ul的負端；熱敏電阻NTC與電阻 R2組成串聯(lián)電路，且一端接比較器Ul的負端，另一端接地；電阻R3 —端接溫度信號放大電 路模塊的輸出端，另一端接比較器Ul的正端；電阻R4接在比較器Ul的正端與輸出端之間。所述的電熱元件為傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件，包括但不限于紅外輻熱爐盤、 電膜發(fā)熱爐盤、電阻絲發(fā)熱爐盤、雅樂爐盤等。本實用新型的有益效果是，由于在現(xiàn)有電發(fā)熱爐產(chǎn)品的熱電偶測溫控制電路中加入了溫度補償電路模塊，對熱電偶冷端變化差異進行溫度補償，再輸出信號到功率控制電 路模塊，實現(xiàn)了對電熱元件的比較精確的溫度保護控制，提高了整機的安全性能和可靠性 能；同時本實用新型還具有電路設(shè)計簡單可靠、成本低的特點。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本實用新型的溫度補償電路模塊的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為本實用 新型的溫度補償電路模塊的電路元件圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型為應(yīng)用于紅外爐產(chǎn)品的熱電偶溫度補償電路， 包括熱電偶1、溫度信號放大電路模塊2、功率控制電路模塊3、電熱元件4和溫度補償電路 模塊5，溫度信號放大電路模塊2的輸入端連接熱電偶1、其輸出端連接溫度補償電路模塊 5的輸入端，溫度補償電路模塊5的輸出端連接功率控制電路模塊3的輸入端，功率控制電 路模塊3的輸出端與電熱元件4連接。所述的電熱元件4為傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件，可采用紅外輻熱爐盤、電膜 發(fā)熱爐盤、電阻絲發(fā)熱爐盤、雅樂爐盤等。本實施例中的電熱元件4為紅外輻熱爐盤。上述溫度信號放大電路模塊2、功率控制電路模塊3和溫度補償電路模塊5集成在 紅外爐的主電路板上。熱電偶是一種將熱能轉(zhuǎn)化為電能的溫度探測器，熱電偶有熱端與冷端，熱端放置 于被測物體的溫度測量點，冷端位于信號處理電路輸入端。當(dāng)冷端與熱端有溫度差時，在冷 端就會有熱電勢產(chǎn)生，其熱電勢與溫度的比率由熱電偶的類型決定。本實施例中，熱電偶1 的熱端與紅外輻熱爐盤4緊密接觸實現(xiàn)實時檢測爐盤的發(fā)熱溫度，并把溫度傳遞給冷端； 冷端與紅外爐主電路板電連接，即由冷端實現(xiàn)溫度采樣。溫度信號放大電路模塊2把冷端采樣來的溫度信號進行調(diào)理放大后輸出給溫度 補償電路模塊5，溫度補償電路模塊5通過負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC的變化，實現(xiàn)對熱電 偶1冷端變化差異的溫度補償，溫度補償電路模塊5輸出信號到功率控制電路模塊3，實現(xiàn) 了對電熱元件4的比較精確的溫度保護控制。上述的溫度信號放大電路模塊2，是針對前級熱電偶1采樣的溫度電動勢進行信 號放大，即把mV級的電壓信號放大100倍到V級的電壓信號Vt以便于后續(xù)的控制。溫度信 號放大電路模塊2為LM358芯片內(nèi)置的運放比較器。當(dāng)熱電偶1熱端的溫度發(fā)生變化時， 熱電偶1冷、熱兩端的電動勢就會發(fā)生變化，但變化比較微弱，僅為mV級的電壓信號，經(jīng)過 溫度信號放大電路模塊2對其放大后，此信號放大到IV 5V的電壓信號Vt。上述的溫度補償電路模塊5中的信號補償分壓電路51為串聯(lián)分壓電路，如圖3所 示，包括電阻Rl、R2和熱敏電阻NTC。串聯(lián)分壓電路由VCC供電，輸出分壓電壓Vref作為 穩(wěn)定比較基準電壓，當(dāng)熱敏電阻NTC溫度升高時(也相當(dāng)于是熱電偶的冷端溫度)，熱敏電 阻NTC的電阻降低，而分壓電壓Vref也同時降低，從而補償了熱電偶1冷端溫度提高導(dǎo)致 熱電偶電勢差ΔΤ降低的誤差，實現(xiàn)了溫度的補償，確保保護溫度點的準確可靠。[0023]上述補償原理為根據(jù)補償溫度的范圍ΔΤ以及熱電偶的分度電動熱ΔΕ可微求得Au = ΔΤΧ ΔΕ。Au為熱電偶的電勢變化范圍。A為信號放大的倍數(shù)。最終經(jīng)放大器Ul輸出的變化量為Δ UAU = AX Au。恒溫比較控制端的設(shè)計。熱電偶的熱電勢與冷端溫度變化成反比。將熱電偶冷端置于恒溫T25°C，熱端進行加熱，用標(biāo)準的溫度測量儀測量熱端所在發(fā)熱盤的溫度，當(dāng)溫度上升至目標(biāo)溫度時記錄下放大模塊的輸出電壓Uref，根據(jù)冷端的溫 度變化溫圍TL-—TH,Tl = TH-T25,T2 = T25-TL,AUl = AXTlX Au ；需要下降的電壓AU2 = ΑΧΤ2Χ Au ；需要上升的電壓參考電壓的調(diào)節(jié)范圍UH = Uref+Δ U2, UL = Uref-Δ Ul。UH, UL為參考電壓的變化范圍，根據(jù)NTC的分度表查出冷端在TL及TH時的電阻 值 RL、RHUL= (R2+RH) *VDD/ (RH+R1+R2)------1UH= (R2+RL) *VDD/ (RL+R1+R2)------2以上聯(lián)解可得出Rl，R2.按求解的Rl，R2設(shè)計電路便可得到目標(biāo)范圍內(nèi)的溫度補償。這樣參考電壓就會隨溫度的上升而下降，溫度的下降而上升，實現(xiàn)溫度的跟隨性 補嘗。達到精確控溫的目的。R4與R3的比例決定了溫度的可控范圍。
權(quán)利要求一種熱電偶溫度補償電路，包括熱電偶(1)、溫度信號放大電路模塊(2)、功率控制電路模塊(3)和電熱元件(4)，溫度信號放大電路模塊(2)的輸入端連接熱電偶(1)、其輸出端連接功率控制電路模塊(3)的輸入端，功率控制電路模塊(3)的輸出端與電熱元件(4)連接，其特征在于還包括有溫度補償電路模塊(5)，熱電偶(1)連接溫度信號放大電路模塊(2)的輸入端，溫度信號放大電路模塊(2)的輸出端連接溫度補償電路模塊(5)的輸入端，溫度補償電路模塊(5)的輸出端連接功率控制電路模塊(3)的輸入端，功率控制電路模塊(3)的輸出端與電熱元件(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的溫度信號放大電 路模塊(2)是針對前級熱電偶(1)所采樣的溫度電動勢進行信號放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的溫度補償電路模 塊(5)包括信號補償分壓電路(51)和信號比較模塊(52)，信號補償分壓電路(51)的輸出 端與信號比較模塊(52)的輸入端連接，信號比較模塊(52)的輸出端即為溫度補償電路模 塊(5)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的信號補償分壓電 路(51)為串聯(lián)分壓電路，包括電阻R1、R2和熱敏電阻NTC。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的信號比較模塊 (52)由電阻R3、R4和比較器Ul組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的信號補償分壓電 路(51)中的電阻Rl—端接電源VCC，另一端接比較器Ul的負端；熱敏電阻NTC與電阻R2 組成串聯(lián)電路，且一端接比較器Ul的負端，另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的信號比較模塊 (52)中的電阻R3—端接溫度信號放大電路模塊⑵的輸出端，另一端接比較器Ul的正端； 電阻R4接在比較器Ul的正端與輸出端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補償電路，其特征在于所述的電熱元件(4)為 傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件。專利摘要本實用新型是一種熱電偶溫度補償電路，主要用于電發(fā)熱爐產(chǎn)品之中，包括熱電偶、溫度信號放大電路模塊、功率控制電路模塊和電熱元件，其特征是，還包括有溫度補償電路模塊，熱電偶連接溫度信號放大電路模塊的輸入端，溫度信號放大電路模塊的輸出端連接溫度補償電路模塊的輸入端，溫度補償電路模塊的輸出端連接功率控制電路模塊的輸入端，功率控制電路模塊的輸出端與電熱元件連接。本實用新型能對熱電偶冷端變化差異進行溫度補償，再輸出信號到功率控制電路模塊，實現(xiàn)了對電熱元件的比較精確的溫度保護控制，提高了整機的安全性能和可靠性能；同時本實用新型還具有電路設(shè)計簡單可靠、成本低的特點。
文檔編號G01K7/13GK201637499SQ20092026505
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
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