專利名稱：一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路。
背景技術(shù)：
紅外探測器是紅外成像系統(tǒng)的核心器件，按焦平面工作溫度的不同，紅外探測器可分為制冷型和非制冷型兩種。制冷型探測器的工作需要制冷機(jī)的配合。RM2-7i/XD-2型斯特林制冷機(jī)是一種常用的探測器適配制冷機(jī)，與其他型號的制冷機(jī)相比，該制冷機(jī)具有較小的體積和較低的功耗，但需要外接控制板。RM2-7i/XD-2型斯特林制冷機(jī)是基于第二代杜瓦技術(shù)的探測器集成制冷組件，該型制冷機(jī)采用斯特林微型閉式循環(huán)的一體化結(jié)構(gòu)，它包括一個壓力波生成器和指型冷凍器，指型冷凍器跟一體化結(jié)構(gòu)中的曲柄軸箱連接在一起。指型冷凍器中的置換劑作熱交換齊U，壓縮機(jī)由一個旋轉(zhuǎn)的三相直流無刷電機(jī)驅(qū)動。制冷機(jī)的工作原理是三相電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，進(jìn)行能量交換，探測器焦平面上的測溫二極管會隨溫度的變化反饋不同的電壓。因此對制冷機(jī)的控制，就是根據(jù)測溫二極管的反饋信號，對三相電機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)前的制冷機(jī)控制板多采用模擬控制方式，而模擬控制板的電路比較復(fù)雜，容易引入噪聲，不利于工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，包括微控制器模塊、測溫電路模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊；其中，所述測溫電路模塊的一端與所述微控制器模塊連接，測溫電路模塊的另一端與探測器內(nèi)置的測溫二極管連接；所述電機(jī)驅(qū)動模塊的一端與微控制器模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊的另一端與制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)連接；所述電源模塊分別為所述微控制器模塊、測溫電路模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊提供所需電壓。進(jìn)一步，所述微控制器模塊包括單片機(jī)C8051F061和電壓參考源LT1790-2. 5，其中，C8051R)61用于計算控制參數(shù)、生成三相電機(jī)驅(qū)動信號以及接收和執(zhí)行串口命令，LT1790-2. 5輸出2. 5伏參考電壓給C8051F061作AD采樣的參考。進(jìn)一步，C8051F061的AINO與測溫電路模塊的AD_DTA連接，用于采集溫度信號；C8051F061 的 VREFO, VREFl 及 VREF2 與 LT1790-2. 5 的 Vout 連接，為 C8051F061 內(nèi)部的 AD提供參考電壓；C8051R)61的PO. 0、P0.1與上位機(jī)串口的TX、RX連接，用于接收上位機(jī)串口的指令，并反饋相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)；C8051R)61的PO. 2,PO. 3,PO. 4與電機(jī)驅(qū)動模塊的IN1、IN2、IN3連接，將計算得到的PWM信號，輸出給電機(jī)驅(qū)動模塊，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到溫度的穩(wěn)定。進(jìn)一步，所述測溫電路模塊包括恒流源3CR3A、共模電感RN102和運(yùn)算放大器AD8061 ;其中，3CR3A的I腳連接RN102的Vo，用于為探測器內(nèi)置的測溫二極管供電；RN102的ViruGi與測溫二極管的DTA、DTK連接，用于接收溫度信號；經(jīng)過RN102濾波之后的DTAL信號連接AD8061的3腳，經(jīng)過AD8061之后的AD_DTA信號輸出給微控制器模塊，AD8061用于提高電路的驅(qū)動能力。進(jìn)一步，所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括三相電機(jī)驅(qū)動芯片L6234，其中L6234的0UT1、0UT2、0UT3與探測器制冷機(jī)的三相電機(jī)M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8連接，將微控制器模塊輸出的控制信號進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。進(jìn)一步，所述電源模塊包括電源芯片LTM8021和電源芯片LT3085 ;其中，LTM8021將輸入的30伏電源轉(zhuǎn)換為5伏電源，提供給LT3085 ；LT3085將5伏電源轉(zhuǎn)換為3. 3伏電源，提供給微控制模塊。進(jìn)一步，測溫電路模塊將探測器內(nèi)置的測溫二極管反饋的溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；微控制器模塊采集該電壓信號，并進(jìn)行計算，然后輸出PWM信號給電機(jī)驅(qū)動模塊；電機(jī)驅(qū)動模塊將PWM信號轉(zhuǎn)換為功率信號，輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明采用模塊化設(shè)計，使控制電路與系統(tǒng)保持隔離狀態(tài)，有效地抑制了噪聲；選用數(shù)字元器件，通過數(shù)字控制方式，使電路具有較高的控制精度和穩(wěn)定性；采用單片機(jī)作微控制器，通過串口與上位機(jī)通訊，可實時接收指令和反饋狀態(tài)，便于工程應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實施例中一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中微控制器模塊的電路圖；圖3是本發(fā)明實施例中測溫模塊的電路圖；圖4是本發(fā)明實施例中電機(jī)驅(qū)動模塊的電路圖；圖5是本發(fā)明實施例中電源模塊的電路圖；圖6是本發(fā)明的微控制器的內(nèi)部工作原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明實施例涉及一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，包括微控制器模塊、測溫電路模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊；測溫電路模塊的一端與微控制器模塊連接，測溫電路模塊的另一端與探測器內(nèi)置的測溫二極管連接；電機(jī)驅(qū)動模塊的一端與微控制器模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊的另一端與制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)連接；電源模塊分別為微控制器模塊、測溫電路模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊提供所需電壓。測溫電路模塊將探測器內(nèi)置的測溫二極管反饋的溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；如圖6所示，微控制器模塊采集該電壓信號，并進(jìn)行計算，然后輸出PWM信號給電機(jī)驅(qū)動模塊；電機(jī)驅(qū)動模塊將PWM信號轉(zhuǎn)換為功率信號,輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。如圖2所示，微控制器模塊包括單片機(jī)C8051F061、電壓參考源LT1790-2. 5、電阻和電容，其中，C8051R)61作為微控制器完成控制參數(shù)的計算、三相電機(jī)驅(qū)動信號的生成以及串口命令的接收和執(zhí)行，LT1790-2. 5輸出2. 5伏參考電壓給C8051F061作AD采樣的參考。C8051R)61的AINO與測溫電路模塊的AD_DTA連接，用于采集溫度信號。C8051R)61的VRERKVREFl及VREF2與LT1790-2. 5的Vout連接，為C8051F061內(nèi)部的AD提供參考電壓。C8051F061的PO. 0、P0.1與上位機(jī)串口的TX、RX連接，用于接收上位機(jī)串口的指令，并反饋相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)。C8051R)61的PO. 2、PO. 3、PO. 4與電機(jī)驅(qū)動模塊的IN1、IN2、IN3連接，將計算得到的PWM信號，輸出給電機(jī)驅(qū)動模塊，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到溫度的穩(wěn)定。如圖3所示，測溫電路模塊包括恒流源3CR3A、共模電感RN102、運(yùn)算放大器AD8061、電阻和電容。3CR3A的I腳連接RN102的Vo，用于為探測器內(nèi)置的測溫二極管供電；RN102的Vin、Gi與測溫二極管的DTA、DTK連接，用于接收溫度信號；經(jīng)過8附02濾波之后的DTAL信號連接AD8061的3腳，經(jīng)過AD8061之后的AD_DTA信號輸出給微控制器模塊，AD8061提聞電路的驅(qū)動能力。如圖4所示，電機(jī)驅(qū)動模塊包括三相電機(jī)驅(qū)動芯片L6234、電阻和電容。L6234的0UT1、0UT2、0UT3與探測器制冷機(jī)的三相電機(jī)M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8連接，將微控制器模塊輸出的控制信號進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。如圖5所示，電源模塊包括電源芯片LTM8021、電源芯片LT3085、電阻和電容。LTM8021將輸入的30伏電源轉(zhuǎn)換為5伏電源，提供給LT3085 ；LT3085將5伏電源轉(zhuǎn)換為3. 3伏電源，提供給微控制模塊。由上述實施例可以看出，本發(fā)明采用模塊化設(shè)計，使控制電路與系統(tǒng)保持隔離狀態(tài)，有效地抑制了噪聲；選用數(shù)字元器件，通過數(shù)字控制方式，使電路具有較高的控制精度和穩(wěn)定性；采用單片機(jī)作微控制器，通過串口與上位機(jī)通訊，可實時接收指令和反饋狀態(tài)，便于工程應(yīng)用。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，包括微控制器模塊、測溫電路模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊；其中，所述測溫電路模塊的一端與所述微控制器模塊連接，測溫電路模塊的另一端與探測器內(nèi)置的測溫二極管連接；所述電機(jī)驅(qū)動模塊的一端與微控制器模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊的另一端與制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)連接；所述電源模塊分別為所述微控制器模塊、測溫電路模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊提供所需電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，所述微控制器模塊包括 單片機(jī)C8051F061和電壓參考源LT1790-2. 5，其中，C8051R)61用于計算控制參數(shù)、生成三相電機(jī)驅(qū)動信號以及接收和執(zhí)行串口命令，LT1790-2. 5輸出2. 5伏參考電壓給C8051F061作AD采樣的參考。
3.如權(quán)利要求2所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，C8051F061的AINO與測溫電路模塊的AD_DTA連接，用于采集溫度信號；C8051R)61的VRERK VREFl及VREF2與LT1790-2. 5的Vout連接，為C8051F061內(nèi)部的AD提供參考電壓；C8051R)61的PO. O、PO.1與上位機(jī)串口的TX、RX連接，用于接收上位機(jī)串口的指令，并反饋相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)；C8051R)61的PO. 2,PO. 3、P0. 4與電機(jī)驅(qū)動模塊的IN1、IN2、IN3連接，將計算得到的PWM信號，輸出給電機(jī)驅(qū)動模塊，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到溫度的穩(wěn)定。
4.如權(quán)利要求Γ3任一項所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，所述測溫電路模塊包括 恒流源3CR3A、共模電感RN102和運(yùn)算放大器AD8061 ;其中，3CR3A的I腳連接RN102的Vo，用于為探測器內(nèi)置的測溫二極管供電；RN102的Vin、Gi與測溫二極管的DTA、DTK連接，用于接收溫度信號；經(jīng)過RN102濾波之后的DTAL信號連接AD8061的3腳，經(jīng)過AD8061之后的AD_DTA信號輸出給微控制器模塊，AD8061用于提高電路的驅(qū)動能力。
5.如權(quán)利要求4所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括 三相電機(jī)驅(qū)動芯片L6234，其中L6234的0UT1、0UT2、0UT3與探測器制冷機(jī)的三相電機(jī)M_LA_E7、M_LB_E1、M_LC_E8連接，將微控制器模塊輸出的控制信號進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。
6.如權(quán)利要求1、2、3或5所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，所述電源模塊包括 電源芯片LTM8021和電源芯片LT3085 ;其中，LTM8021將輸入的30伏電源轉(zhuǎn)換為5伏電源，提供給LT3085 ；LT3085將5伏電源轉(zhuǎn)換為3. 3伏電源，提供給微控制模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，其特征在于，測溫電路模塊將探測器內(nèi)置的測溫二極管反饋的溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；微控制器模塊采集該電壓信號，并進(jìn)行計算，然后輸出PWM信號給電機(jī)驅(qū)動模塊；電機(jī)驅(qū)動模塊將PWM信號轉(zhuǎn)換為功率信號，輸出給制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于微控制器的制冷機(jī)控制電路，包括微控制器模塊、測溫電路模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊；其中，所述測溫電路模塊的一端與所述微控制器模塊連接，測溫電路模塊的另一端與探測器內(nèi)置的測溫二極管連接；所述電機(jī)驅(qū)動模塊的一端與微控制器模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊的另一端與制冷機(jī)內(nèi)的三相電機(jī)連接；所述電源模塊分別為所述微控制器模塊、測溫電路模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊提供所需電壓。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計，使控制電路與系統(tǒng)保持隔離狀態(tài)，有效地抑制了噪聲；選用數(shù)字元器件，通過數(shù)字控制方式，使電路具有較高的控制精度和穩(wěn)定性；采用單片機(jī)作微控制器，通過串口與上位機(jī)通訊，可實時接收指令和反饋狀態(tài)，便于工程應(yīng)用。
文檔編號G05D23/20GK103064449SQ201210570199
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者楊寧寧, 于繁迪, 高旭輝, 夏寅輝, 劉晗, 李政, 倪云龍 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所