一种探头制冷控温装置及控温方法

文档序号:9216720阅读:251来源:国知局
一种探头制冷控温装置及控温方法
【技术领域】
[0001]本发明属于列车轴温探测领域,具体涉及一种探头制冷控温装置及控温方法。
【背景技术】
[0002]在探头的实际应用中,通常采用的探头制冷方式是通过直接发送跳档命令,对探头内器件重新进行制冷调整,这种方式受到现场干扰,很难采用其他通信方式。而且,该方式可能因为环境温度剧烈变化而导致每一次调整的时间间隔变短,致使探头测温精度下降。
[0003]由于列车轴温探测系统应用在现场的电气环境恶劣下时,串口和无线等通信方式容易受到干扰,为保证探头工作稳定和测温精度,必须采用1电平的通讯方法。目前,在控温的模式下,三个1电平最多只能提供8个信号,除去初始化的两个状态,剩下只能提供六个制冷控制信号,分布对应六个制冷温度。目前,六档制冷控制温度很难满足现场需求,在环境温度变化大的影响下,会降低探头的响应率和测温精度。另外,如果一个1电平出现了问题,则会导致器件温度错乱,引起更大的问题。

【发明内容】

[0004]本发明的主要目的是为了解决上述问题,达到稳定控温和有效控温,提出了一种探头制冷控温装置及控温方法。
[0005]一种探头制冷控温装置,包括上位机,制冷控制板和光子探头,光子探头内含半导体制冷的光子器件;
[0006]上位机通过1电缆连接制冷控制板,同时发送跳档命令给制冷控制板,跳档命令是三位I/O高低电平信号,发送之后,上位机紧接着发送表示跳档有效的三位电平信号作为跳档使能信号,用于确定该加减档命令有效。
[0007]制冷控制板得到跳档命令后,给光子器件输出电流值,使得光子器件达到相对稳定的制冷温度,然后将制冷温度信号反馈到制冷控制板和上位机。
[0008]制冷控制板包括:单片机及其附属电路模块,D/A电路模块,控制电路模块,驱动与功率输出模块,制冷温度代码存储模块和器件温度调理电路模块;
[0009]其中,单片机及其附属电路模块包括:单片机、外部晶振、保护电路和接口电路;D/A电路模块包括D/A芯片;控制电路模块包括比较器、跟随器和减法器;驱动与功率输出模块包括电源转换电路和恒流电路。
[0010]一种探头制冷控温方法,具体步骤如下:
[0011]步骤一、上位机初始化获取当前系统的信息和工作状况,发送默认档位给制冷控制板;
[0012]步骤二、制冷控制板经过处理,输出默认档位下的制冷控制电流输送给光子器件;
[0013]具体步骤为:
[0014]步骤201、单片机及其附属电路模块进入默认档位并输送控温代码给D/A电路模块;
[0015]步骤202、D/A电路模块根据控温代码输出默认档位下的制冷控制电压信号给控制电路模块;
[0016]步骤203、控制电路模块将制冷控制电压信号输出给驱动与功率输出模块;
[0017]步骤204、驱动与功率输出模块根据制冷控制电压信号,输出对应的制冷控制电流输送给光子器件;
[0018]步骤三、光子器件将制冷控制电流输送给制冷控制板的器件温度调理电路模块和上位机。
[0019]步骤四、器件温度调理电路模块根据制冷控制电流输出电压值给控制电路模块;
[0020]步骤五、上位机根据光子器件的温度,判断是否需要跳档,如果光子器件当前环温过热、过冷或者制冷电流达到极端,执行跳档进入步骤六,否则,上位机不执行任何动作。
[0021]具体为:上位机获取光子器件的稳定温度后,根据当前系统的需求和状况进行综合判断,得到需要跳档的结论之后,则给制冷控制板发送加档或减档的三路I/o高低电平信号。
[0022]步骤六:上位机发出命令,单片机及其附属电路模块判断接收到升档或降档的信号和跳档使能信号是否有效,如果有效,执行跳档进入步骤七,否则,单片机及其附属电路模块不做任何动作。
[0023]步骤七、单片机及其附属电路模块根据升降档命令,输送加减档后的控温代码给D/A电路模块,调整后输出对应的制冷控制电压信号给控制电路模块;
[0024]步骤八、控制电路模块对制冷控制电压和步骤四中器件温度调理电路模块输出的电压进行比较,得到电压差值信号,输出给驱动与功率输出模块。
[0025]电压差值有正有负,输送到驱动与功率输出模块的电压增大或减小。
[0026]步骤九、驱动与功率输出模块对电压差值信号进行电压转换和恒流处理,得到稳定的制冷控制电流输送给光子器件。
[0027]步骤十、制冷温度代码存储模块存储多个档位的固定温度代码值。
[0028]本发明优点在于:
[0029]I)、一种探头制冷控温方法,采用加减档控制,在有限的3个1电平控制下,能实现探头多个制冷温度的转换,简单可靠。
[0030]2)、一种探头制冷控温方法,对控制的1电平信号加入了容错处理,当某一个1通道出现故障时,能保证系统不会出现问题。
[0031]3)、一种探头制冷控温装置,采用1电平信号控制,能有效抑制干扰,防止出现制冷无法控制的问题。
【附图说明】
[0032]图1为本发明一种探头制冷控温装置结构示意图;
[0033]图2为本发明一种探头制冷控温方法的步骤流程图;
【具体实施方式】
[0034]本发明在于提供一种探头制冷控温装置及控温方法,涉及列车轴温探测所用的探头O
[0035]本发明采用三个1电平的控制方法,三个1电平产生8个信号,除去初始化的2个信号,选取一个信号作为升档控制,一个信号作为减档控制,一个信号作为容错校验控制,两个信号产生多个升减档位,通过控制多个档位区分器件制冷的温度。
[0036]一种探头制冷控温装置,如图1所示,包括上位机,制冷控制板和光子探头,其中光子探头内含半导体制冷的光子器件;上位机采用智能控制,根据当前的季节、器件寿命等情况判断目前光子器件制冷的状态,进行适当的跳档,保证光子探头工作状态最佳。
[0037]当前的季节和天气对温度的影响会导致光子器件变冷或者变热,制冷电流有高低变化,制冷电流的输出范围是ο-l.2A,处于中间的范围最佳,如果长期处于两端,则会造成制冷不佳需要跳档;当器件性能下降时,上位机通过综合判断,做出有利于器件提高性能的跳档选择。
[0038]上位机通过1电缆连接制冷控制板,同时发送跳档命令给制冷控制板,跳档命令是上位机发送的三位I/o高低电平信号,该电平信号发送之后,上位机紧接着发送跳档有效的三位电平信号作为跳档使能信号,用于确定该加减档命令有效。
[0039]制冷控制板得到跳档命令后,给光子器件输出电流值,使得光子器件达到相对稳定的制冷温度,然后将制冷温度信号反馈到制冷控制板和上位机。
[0040]制冷控制板包括:单片机及其附属电路模块,D/A电路模块,控制电路模块,驱动与功率输出模块,制冷温度代码存储模块和器件温度调理电路模块;
[0041]其中,单片机及其附属电路模块包括:单片机、外部晶振、保护电路和接口电路;D/A电路模块包括D/A芯片;控制电路模块包括比较器、跟随器和减法器;驱动与功率输出模块包括电源转换电路和恒流电路。
[0042]一种探头制冷控温方法,如图2所示,具体步骤如下:
[0043]步骤一、上位机初始化获取当前系统的信息和工作状况,发送默认档位给制冷控制板;
[0044]开机后,制冷控制板中的单片机及其附属电路模块内写入器件温度阵列,阵列中的每一项作为一个档位,升档时制冷温度往高温度转换,降档时制冷温度往较低温度转换,默认档位设定在A档,并保持制冷温度在A档下稳定。器件温度阵列的范围为20-30组。
[0045]步骤二、制冷控制板经过处理,输出默认档位下的制冷控制电流输送给光子器件;
[0046]具体步骤为:
[0047]步骤201、单片机及其附属电路模块进入默认档位并输送控温代码给D/A电路模块;
[0048]控温代码为默认档位的控温代码;
[0049]步骤202、D/A电路模块根据控温代码输出默认档位下的制冷控制电压信号给控制电路模块;
[0050]步骤203、控制电路模块将制冷控制电压信号输出给驱动与功率输出模块;
[0051]步骤204、驱动与功率输出模块根据制冷控制电压信号,输出对应的制冷控制电流输送给光子器件;
[0052]步骤三、光子器件将制冷控制电流输送给器件温度调理电路模块和上位机。
[0053]步骤四、器件温度调理电路模块根据制冷控制电流输出电压值给控制电路模块;
[0054]步骤五、上位机根据光子器件的温度,判断是否需要跳档,如果光子器件当前环温过热、过冷或者制冷电流达到极端,执行跳档进入步骤六,否则,上位机不执行任何动作。根据启动时的环温温度阈值来判断环温是否过热或过冷;当环温长期大于启动时的环温温度阈值30度时,判断为过热;当环温长期小于启动时的环温温度阈值25度时,判断为过冷。
[0055]具体为:上位机获取光子器件的稳定温度后,根据当前系统的需求和状况进行综合判断,检查是否需要进行跳档,如果光子
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