一種高精度溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及與MCU連接的溫度加熱單元、熱保護(hù)器、PT1000溫度傳感器，所述恒流源包括依次連接的基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I轉(zhuǎn)換電路，恒流源的V/I轉(zhuǎn)換電路與PT1000溫度傳感器相連并提供穩(wěn)定的電流，PT1000溫度傳感器采集溫度加熱單元的溫度并傳送至MCU，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，MCU控制溫度加熱單元加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，MCU控制熱保護(hù)器工作。對(duì)溫度的控制精度能達(dá)到±0.1℃。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高精度溫度控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用檢驗(yàn)分析儀器開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是溫度控制系統(tǒng)的研制，因?yàn)樯锘瘜W(xué)反應(yīng)中的各種酶對(duì)溫度比較敏感，被測(cè)樣品以及試劑只有在合適的溫度環(huán)境下才能保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。一般的溫度控制系統(tǒng)其傳遞函數(shù)是一個(gè)一節(jié)慣性環(huán)節(jié)，具有延遲和滯后的特性，往往給溫度的控制帶來(lái)遲滯與不穩(wěn)定。為了達(dá)到對(duì)溫度遲滯后系統(tǒng)的精確控制，多年來(lái)人們一直在研究各種方法，以期達(dá)到最小的超調(diào)量和最短的穩(wěn)定時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高精度溫度控制系統(tǒng)，對(duì)溫度的控制精度能達(dá)到
0.1°C，并且在過(guò)溫時(shí)能夠自動(dòng)斷開(kāi)加熱實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種高精度溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及與MCU連接的溫度加熱
單元、熱保護(hù)器、PT1000溫度傳感器，所述恒流源包括依次連接的基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I轉(zhuǎn)換電路，恒流源的V/I轉(zhuǎn)換電路與PT1000溫度傳感器相連并提供穩(wěn)定的電流，PT1000溫度傳感器采集溫度加熱單元的溫度并傳送至MCU，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，MCU控制溫度加熱單元加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，MCU控制熱保護(hù)器工作。
[0005]基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I轉(zhuǎn)換電路組合在一起組成了一個(gè)高精度的數(shù)控恒流源，V/I轉(zhuǎn)換電路向PT1000溫度傳感器提供穩(wěn)定的電流，而PT1000溫度傳感器在0攝氏度時(shí)的阻值為1000歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度的上升勻速增長(zhǎng)，因此檢測(cè)PT1000溫度傳感器上電壓的變化來(lái)?yè)Q算溫度，對(duì)溫度的控制精度能達(dá)到±0.1°C。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)高精度的數(shù)控恒流源和PT1000溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了高精度的溫度控制，控制精度能達(dá)到±0.1°C，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、精度高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明一種高精度溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是溫度加熱單元示意圖；
附圖的標(biāo)記含義如下:
1:溫度加熱單元；2:PT1000溫度傳感器測(cè)試點(diǎn)；3:熱保護(hù)器。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。[0009]如圖1所示，一種高精度溫度控制系統(tǒng)，包括MCU、恒流源、以及與MCU連接的溫度加熱單元、熱保護(hù)器、PT1000溫度傳感器，所述恒流源包括依次連接的基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I轉(zhuǎn)換電路，恒流源的V/I轉(zhuǎn)換電路與PT1000溫度傳感器相連并提供穩(wěn)定的電流，PT1000溫度傳感器采集溫度加熱單元的溫度并傳送至MCU，MCU通過(guò)PID算法來(lái)控制溫度加熱單元的加熱與停止工作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的穩(wěn)定控制。
[0010]為了便于及時(shí)查看并控制溫度控制系統(tǒng)，可以使用CAN總線(xiàn)將MCU連接到外部的計(jì)算機(jī)上，將測(cè)量到的溫度值實(shí)時(shí)上傳給計(jì)算機(jī)，并且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)要實(shí)現(xiàn)的溫度值進(jìn)行設(shè)置，比如設(shè)定最低溫度值和最高溫度值。當(dāng)溫度低于設(shè)定的最低溫度值時(shí)，MCU控制溫度加熱單元加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定的最高溫度值時(shí)，MCU控制熱保護(hù)器工作，熱保護(hù)器斷開(kāi)溫度加熱單元電路，溫度加熱單元停止加熱。
[0011]優(yōu)選基準(zhǔn)電壓源是ADR421，芯片ADR421作為D/A轉(zhuǎn)換器的外部基準(zhǔn)源，其初始精度、噪聲和溫度系數(shù)直接決定了 D/A輸出的精度。運(yùn)算放大器是AD8628，由于AD5542內(nèi)部沒(méi)有驅(qū)動(dòng)運(yùn)放，因此在外部增加一個(gè)芯片AD8628。D/A轉(zhuǎn)換器是AD5542，它是ADI公司的一款單通道、16位、串行輸入、電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。V/I轉(zhuǎn)換電路是AD694，可穩(wěn)定的輸出4_20mA電流，保證溫度的控制精度。ADR421、AD8628、AD5542、AD694組合在一起組成了 一個(gè)高精度的數(shù)控恒流源，AD694向PT1000溫度傳感器提供穩(wěn)定的電流，而PT1000溫度傳感器在0攝氏度時(shí)的阻值為1000歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度的上升勻速增長(zhǎng)，因此檢測(cè)PT1000溫度傳感器上電壓的變化來(lái)?yè)Q算溫度，對(duì)溫度的控制精度能達(dá)到±0.1°C。
[0012]如圖2所示，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)全局溫度的一個(gè)準(zhǔn)確評(píng)估，需要在溫度加熱單元1不同的加熱區(qū)域安放一個(gè)PT1000溫度傳感器測(cè)試點(diǎn)2，圖2采用3個(gè)PT1000溫度傳感器測(cè)試點(diǎn)2，能檢測(cè)不同區(qū)域內(nèi)的溫度變化，具體的放置位置如圖中圓圈處所示。通過(guò)使用熱保護(hù)器3保護(hù)電路，防止測(cè)溫裝置失效的情況下，溫度加熱單元1不停加熱導(dǎo)致溫度過(guò)高的問(wèn)題。熱保護(hù)器3的安放位置如圖中長(zhǎng)方形所示位置。
[0013]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或者直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括MCU、恒流源、以及與MCU連接的溫度加熱單元、熱保護(hù)器、PT1000溫度傳感器，所述恒流源包括依次連接的基準(zhǔn)電壓源、運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I轉(zhuǎn)換電路，恒流源的V/I轉(zhuǎn)換電路與PT1000溫度傳感器相連并提供穩(wěn)定的電流，PT1000溫度傳感器采集溫度加熱單元的溫度并傳送至MCU，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，MCU控制溫度加熱單元加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，MCU控制熱保護(hù)器工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，MCU通過(guò)CAN總線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓源是ADR421，運(yùn)算放大器是AD8628，所述D/A轉(zhuǎn)換器是AD5542，所述V/I轉(zhuǎn)換電路是AD694。
【文檔編號(hào)】G05D23/30GK103677017SQ201310675543
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】崔靜, 郭金龍, 沙利烽, 吳冬, 程思奇 申請(qǐng)人:蘇州長(zhǎng)光華醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司