专利名称：温控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化生产领域，具体而言，涉及一种温控装置。
背景技术：
在各种生产过程中，为了使加热过程变得更高效、供能更精确，对加热器的温度控制就变得尤为重要。为了提高加热器温度控制的准确性，一般会采用闭环温度控制方法。常规的闭环温度控制装置一般包括温度信号采集电路、模数转换电路、微处理器、开关控制电路等。温度信号采集电路和模数转换电路用于获得温度信号，输出至微处理器。该微处理器对温度信号进行处理，产生加热器控制信号，输出至开关控制电路，形成对温度的闭环控制。钼电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其测量准确度高、测量范围大、稳定性高，被广泛应用于温度精密测量领域。PTioo是一种广泛应用的测温元件，线性度高、测量准确、互换性好、抗振动冲击性能好，在-50°c 600°C范围内具有其他温度传感器无可比拟的优势。在温度测量领域，可将PT100温度传感器直接置于液体环境中，测量精确、直接。现有技术中，通过PT100温度传感器检测温度产生模拟电信号，然后远距离传输到微处理器，在微处理器端进行模数转换得到数字信号，然后由微处理器对数字信号进行处理，产生控制信号。然而，PTlOO温度传感器产生的一般为较微弱的模拟电信号，在远距离传输中极易受到干扰，影响测量的精确性。
发明内容
本发明旨在提供一种温控装置，以解决现有的温控装置精度较低的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种温控装置，包括温度检测电路，设置在加热器所处的容器内；模数转换电路，设置在温度检测电路的本地，模数转换电路的模拟信号输入端连接温度检测电路的模拟信号输出端；中央处理单元；I2C通信线路，将模数转换电路的数字信号输出端连接到中央处理单元的数字信号输入端；开关控制电路，其控制端连接中央处理单元的控制信号输出端，其输入端连接电源，其输出端连接加热器的输入端。本发明的温控装置因为传送的是数字信号，所以克服了现有的温控装置精度较低的问题，进而提高了温控精度。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为本发明实施例提供的一种温控装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的PT100检测电路的原理不意图；图3为本发明实施例提供的PT100检测电路的电路原理不意图4为本发明实施例提供的参考电压源的电路原理示意图；图5为本发明实施例提供的单片机外围复位电路原理示意图；图6为本发明实施例提供的一种闭环温度控制方法的流程示意图；图7为本发明实施例提供的单片机控制流程示意图；图8为本发明优选实施例提供的一种温控装置的结构示意图；图9为本发明实施例提供的一种温控装置的电路结构示意图；图10为本发明实施例提供的液晶背光电压的电路原理示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。图1为本发明实施例提供的一种温控装置的结构示意图，包括温度检测电路14，设置在加热器12所处的容器10内；模数转换电路26，设置在温度检测电路14的本地，模数转换电路26的模拟信号输入端连接温度检测电路14的模拟信号输出端；中央处理单元18 ；I2C通信线路16，将模数转换电路26的数字信号输出端连接到中央处理单元18的数字信号输入端；开关控制电路20，其控制端连接中央处理单元18的控制信号输出端，其输入端连接电源，其输出端连接加热器12的输入端。本实施例中，温度检测电路用于在加热器端检测液体的实际温度，经模数转换后由I2C通信将温度值传至中央处理单元。相关技术的温控装置中，模数转换电路设置在中央处理单元这一端，因此温度检测电路产生的模拟信号得长途传输到中央处理单元，导致衰减较大，产生误差。而本实施例中，将模数转换电路设置在温度检测电路这一端，从而将数字信号传输到中央处理单元，不会产生衰减和误差，提高了温控精度。本发明实施例提供的温控装置，可以实现对温度的实时检测与闭环控制。从电路结构可以看出，整个开关控制电路结构简单，实现成本低廉。优选地，温度检测电路包括I个PT100温敏电阻Rt和3个普通电阻R1、R2, R3, Rt和R3在设定温度下阻值相同，R1和R2在设定温度下阻值相同，将Rt和Rp R2> R3连接成电桥，R1和R2共接偏置电源，Rt和R3共接地，并将Rt设置在加热器所处的容器内。图2为本发明实施例提供的PT100检测电路的原理示意图。本发明实施例提供的PTlOO检测电路采用典型的不平衡电桥接法，电桥的主要作用是将PT100温度传感器随着温度变化而改变的电阻值转化为电压值的改变。当选择R1 = R2 = R3 = IOOom时，电桥灵敏度最大。但由于PT100电流过大会导致电阻发热进而影响测量的准确性，改为选择R1 =R2 = 2Kom，R3 = IOOom0在当前参数选择下，温度每变化TC，输出电压的变化约为O. 7mV,比较微弱，在进入模数转换器之前需增加一级滤波放大器。图3进一步示出了本发明实施例所采用的PTlOO检测电路的电路原理图，包括不平衡电桥、电桥放大电路以及二级低通滤波放大电路。其中，电桥放大电路的电压信号计算公式如下
权利要求
1.一种温控装置，其特征在于，包括 温度检测电路，设置在加热器所处的容器内； 模数转换电路，设置在所述温度检测电路的本地，所述模数转换电路的模拟信号输入端连接所述温度检测电路的模拟信号输出端； 中央处理单元； I2C通信线路，将所述模数转换电路的数字信号输出端连接到所述中央处理单元的数字信号输入端； 开关控制电路，其控制端连接所述中央处理单元的控制信号输出端，其输入端连接电源，其输出端连接所述加热器的输入端。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度检测电路包括1个PTlOO温敏电阻Rt和3个普通电阻HR3, Rt和R3在设定温度下阻值相同，R1和R2在所述设定温度下阻值相同，将Rt和も、R2、R3连接成电桥，R1和R2共接偏置电源，Rt和R3共接地，并将Rt设置在所述加热器所处的容器内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换电路采用型号为MAX1238的模数转换芯片。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央处理单元包括型号为AT89C51ED2的51系列单片机，18. 432MHz外部晶振以及外部复位电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央处理单元包括 差值计算模块，用于计算来自所述I2C通信线路的数字信号所反映的温度值与预设温度的差值； 加温模块，用于在所述差值大于阈值时，发出保持加热的控制信号； PID模块，用于当所述差值不大于阈值时，执行PID控制算法，发出PWM控制信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述中央处理单元还包括 超时报警模块，用于当加热超时时，发出报警信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关控制电路包括继电器驱动电路和交流固态继电器，所述继电器驱动电路的控制端连接所述中央处理单元的控制信号输出端，其驱动信号输出端连接所述交流固态继电器的开关控制端，所述交流固态继电器输入端连接交流电源，其输出端连接所述加热器。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括所述交流固态继电器采用型号为CXE240D5的板载继电器，所述继电器驱动电路采用型号为ULN2803的集成电路驱动器。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括 显示装置，连接所述中央处理单元的显示输出端； 串ロ通信线路，将所述中央处理单元的串ロ连接外部计算机的串ロ。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述显示装置采用型号为MDLS20464SP的液晶显示模块，所述串ロ通信线路采用型号为MAX3232的串ロ芯片。
全文摘要
本发明一种温控装置，包括温度检测电路，设置在加热器所处的容器内；模数转换电路，设置在温度检测电路的本地，模数转换电路的模拟信号输入端连接温度检测电路的模拟信号输出端；中央处理单元；I2C通信线路，将模数转换电路的数字信号输出端连接到中央处理单元的数字信号输入端；开关控制电路，其控制端连接中央处理单元的控制信号输出端，其输入端连接电源，其输出端连接加热器的输入端。本发明提高了温控精度。
文档编号G01K7/16GK103034264SQ20111029988
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者王帅, 李真化, 刘小威 申请人:北大方正集团有限公司, 北京北大方正电子有限公司