專利名稱：小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對封閉的小范圍空間內(nèi)進行高精度溫度控制的高精度溫度控制裝置，尤其涉及一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置。
背景技術(shù)：
鑒于當前很多電子學器件和光學器件的性能、參數(shù)都有隨環(huán)境溫度變化而不穩(wěn)定的特性，如常見的電阻電容以及芯片和光學中的Aro管，相位調(diào)制器等，這些易受溫度變化而不穩(wěn)定的元器件組成的電路模塊或系統(tǒng)中，將會給整個系統(tǒng)或產(chǎn)品帶來不穩(wěn)定性，對這些易受溫度影響的元器件能達到其所在局部范圍內(nèi)有較高精度的控溫將是解決這一問題的很好的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小范圍內(nèi)的溫度精確控制的小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對象的溫度采集模塊、用于控制控溫對象溫度的溫度制模塊；其特征在于所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對象進行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號給TEC驅(qū)動芯片，TEC驅(qū)動芯片輸出溫度控制信號給TEC制冷片，TEC制冷片對控溫對象進行加熱或者制冷。作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，所述TEC驅(qū)動芯片為TEC驅(qū)動芯片maxim的maxl968 或 max8520/8521。本發(fā)明通過PID電路的調(diào)節(jié)，最終使小范圍內(nèi)的溫度與設(shè)定的溫度相同，并一直保持穩(wěn)定，并且溫度控制的速度快和精確。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明的PID控制器結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。
具體實施例方式實施例1
參見圖1，本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對象的溫度采集模塊、用于控制控溫對象溫度的溫度制模塊；其特征在于所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對象進行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號給TEC驅(qū)動芯片，TEC驅(qū)動芯片輸出溫度控制信號給TEC制冷片，TEC制冷片對控溫對象進行加熱或者制冷。所述TEC驅(qū)動芯片為TEC 驅(qū)動芯片 maxim 的 maxl968 或 max8520/8521。本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置開始工作時，在控溫元件盒內(nèi)的NTC熱敏電阻將采集到的溫度通過電路轉(zhuǎn)換為電壓輸入PID控制器，設(shè)定的溫度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓同時輸入PID控制器，PID控制器輸出控制信號進入TEC驅(qū)動芯片，TEC驅(qū)動芯片輸出相應(yīng)的控制電流及電流方向使位于盒內(nèi)的TEC制冷片開始工作，加熱或制冷，熱敏電阻不斷的采集溫度，通過PID控制器的調(diào)節(jié)，最終使整個盒子內(nèi)部的溫度與設(shè)定的溫度相同，并一直保持穩(wěn)定。TEC制冷片也稱為半導體制冷片，同以前的溫度控制器相比，半導體制冷片具有具體如下的優(yōu)點不需要任何致冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動部件，工作時無震動、噪音、壽命長，安裝容易；既能制冷，又能加熱；是電流換能型器件，通過輸入電流的控制，可實現(xiàn)高精度的溫度控制，容易實現(xiàn)遙控、程控、計算機控制，便于組成自動控制系統(tǒng)；半導體制冷器熱慣性非常小，制冷制熱時間很快；半導體制冷器的溫差范圍，從_90°C到+130°C都可以實現(xiàn)。本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置使用maxim系列芯片為TEC的驅(qū)動芯片，它采用直接電流控制，消除了 TEC中的浪涌電流。Maxim TEC驅(qū)動芯片為單電源工作，在芯片內(nèi)部的兩個同步降壓穩(wěn)壓器輸出引腳OSl與0S2之間連接TEC，能夠提供雙極性輸出。雙極性工作能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制，以及避免了輕載電流時的非線性問題，同時控溫精度能達到O. 01°C，從而打到高精度的控溫效果。如圖2所示，PID電路采用傳統(tǒng)的PID控制電路比例電路，積分電路和微分電路。當本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置開始工作并經(jīng)過一段時間穩(wěn)定后，例如穩(wěn)定在25度左右，用輸出溫度大約70度的電吹風對準電路中的PID控制器部分，TEMP0UT的電壓變化不超過80uV，也即溫度變化不超過O. 01°C,140uV的變化對應(yīng)O. 01 °C。也就是說環(huán)境溫度變化50°C左右對這套溫控裝置的穩(wěn)定性干擾性很小，當然選擇溫度系數(shù)更好的元器件會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好。本小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置控溫精度能達到O. 01 °C，控溫范圍可達-90°C到+130°C，2至3分鐘達到穩(wěn)定，并且具有很好的穩(wěn)定，適用于控制小范圍的溫度。
權(quán)利要求
1.一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對象的溫度采集模塊、用于控制控溫對象溫度的溫度制模塊；其特征在于:所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對象進行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號給TEC驅(qū)動芯片，TEC驅(qū)動芯片輸出溫度控制信號給TEC制冷片，TEC制冷片對控溫對象進行加熱或者制冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，其特征在于:所述TEC驅(qū)動芯片為 TEC 驅(qū)動芯片 maxim 的 maxl968 或 max8520/8521。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小范圍內(nèi)高精度溫度控制裝置，包括用于采集控溫對象的溫度采集模塊、用于控制控溫對象溫度的溫度制模塊；其特征在于所述溫度采集模塊為NTC熱敏電阻，所述溫度控制模塊包括PID控制器、TEC驅(qū)動芯片和TEC制冷片；所述NTC熱敏電阻采集控溫對象進行溫度采集后，將采集的溫度信息輸出給PID控制器，PID控制器對輸入的溫度信息和設(shè)定的溫度信息進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號給TEC驅(qū)動芯片，TEC驅(qū)動芯片輸出溫度控制信號給TEC制冷片，TEC制冷片對控溫對象進行加熱或者制冷。本發(fā)明通過PID電路的調(diào)節(jié)，最終使小范圍內(nèi)的溫度與設(shè)定的溫度相同，并一直保持穩(wěn)定，并且溫度控制的速度快和精確。
文檔編號G05D23/24GK103076827SQ20121058440
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者章麗 申請人:安徽問天量子科技股份有限公司