专利名称：一种热电偶温度补偿电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热电偶温度补偿电路，特别是一种应用于电发热炉产品上、解决 电路中热电偶的冷端温度差异的热电偶温度补偿电路。
背景技术：
在传统由热电偶测温组成的电发热炉中，由于结构设计的限制，热电偶的热端与 冷端要分开，即热端与发热炉的电热元件紧密接触实现直接感温，而冷端与功率控制电路 模块连接，也即冷端是电路中的温度采样元件。但冷端所采样的温度却是靠热端传 过来的 热量实现的。虽然冷端的温度随着热端温度的提高也会跟着提高，但是热端温度与冷端温 度还是存在一个很大的温度差值的，从而导致冷端采集的温度信号不准确，从而引起电发 热炉温度保护的不准确，带来功能设计的缺失，严重的会带来安全隐患。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种电路设计简单、成本低、应用 于电发热炉产品上的热电偶温度补偿电路，该热电偶温度补偿电路能针对热电偶在冷端检 测的温度有差异而进行补偿，提高冷端采集温度信号的准确性，确保电发热炉的安全。实现本实用新型目的的技术方案是，一种热电偶温度补偿电路，包括热电偶、温度 信号放大电路模块、功率控制电路模块和电热元件，其特征是，还包括有温度补偿电路模 块，热电偶连接温度信号放大电路模块的输入端，温度信号放大电路模块的输出端连接温 度补偿电路模块的输入端，温度补偿电路模块的输出端连接功率控制电路模块的输入端， 功率控制电路模块的输出端与电热元件连接。由功率控制电路模块实现对电热元件的比较 精确的温度保护控制。所述的温度信号放大电路模块是针对前级热电偶所采样的温度电动势进行信号 放大。所述的温度补偿电路模块包括信号补偿分压电路和信号比较模块，信号补偿分压 电路的输出端与信号比较模块的输入端连接，信号比较模块的输出端即为温度补偿电路模 块的输出端。所述的温度补偿电路模块中的信号补偿分压电路为串联分压电路，包括电阻Rl、 R2和热敏电阻NTC。所述的温度补偿电路模块(5)中的信号比较模块(52)由电阻R3、R4和比较器U1。所述的电阻Rl —端接电源VCC，另一端接比较器Ul的负端；热敏电阻NTC与电阻 R2组成串联电路，且一端接比较器Ul的负端，另一端接地；电阻R3 —端接温度信号放大电 路模块的输出端，另一端接比较器Ul的正端；电阻R4接在比较器Ul的正端与输出端之间。所述的电热元件为传统的电阻式发热原理的元件，包括但不限于红外辐热炉盘、 电膜发热炉盘、电阻丝发热炉盘、雅乐炉盘等。本实用新型的有益效果是，由于在现有电发热炉产品的热电偶测温控制电路中加入了温度补偿电路模块，对热电偶冷端变化差异进行温度补偿，再输出信号到功率控制电 路模块，实现了对电热元件的比较精确的温度保护控制，提高了整机的安全性能和可靠性 能；同时本实用新型还具有电路设计简单可靠、成本低的特点。
图1为本实用新型的电路结构示意框图；图2为本实用新型的温度补偿电路模块的电路结构示意框图；图3为本实用 新型的温度补偿电路模块的电路元件图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明。如图1、图2、图3所示，本实用新型为应用于红外炉产品的热电偶温度补偿电路， 包括热电偶1、温度信号放大电路模块2、功率控制电路模块3、电热元件4和温度补偿电路 模块5，温度信号放大电路模块2的输入端连接热电偶1、其输出端连接温度补偿电路模块 5的输入端，温度补偿电路模块5的输出端连接功率控制电路模块3的输入端，功率控制电 路模块3的输出端与电热元件4连接。所述的电热元件4为传统的电阻式发热原理的元件，可采用红外辐热炉盘、电膜 发热炉盘、电阻丝发热炉盘、雅乐炉盘等。本实施例中的电热元件4为红外辐热炉盘。上述温度信号放大电路模块2、功率控制电路模块3和温度补偿电路模块5集成在 红外炉的主电路板上。热电偶是一种将热能转化为电能的温度探测器，热电偶有热端与冷端，热端放置 于被测物体的温度测量点，冷端位于信号处理电路输入端。当冷端与热端有温度差时，在冷 端就会有热电势产生，其热电势与温度的比率由热电偶的类型决定。本实施例中，热电偶1 的热端与红外辐热炉盘4紧密接触实现实时检测炉盘的发热温度，并把温度传递给冷端； 冷端与红外炉主电路板电连接，即由冷端实现温度采样。温度信号放大电路模块2把冷端采样来的温度信号进行调理放大后输出给温度 补偿电路模块5，温度补偿电路模块5通过负温度系数的热敏电阻NTC的变化，实现对热电 偶1冷端变化差异的温度补偿，温度补偿电路模块5输出信号到功率控制电路模块3，实现 了对电热元件4的比较精确的温度保护控制。上述的温度信号放大电路模块2，是针对前级热电偶1采样的温度电动势进行信 号放大，即把mV级的电压信号放大100倍到V级的电压信号Vt以便于后续的控制。温度信 号放大电路模块2为LM358芯片内置的运放比较器。当热电偶1热端的温度发生变化时， 热电偶1冷、热两端的电动势就会发生变化，但变化比较微弱，仅为mV级的电压信号，经过 温度信号放大电路模块2对其放大后，此信号放大到IV 5V的电压信号Vt。上述的温度补偿电路模块5中的信号补偿分压电路51为串联分压电路，如图3所 示，包括电阻Rl、R2和热敏电阻NTC。串联分压电路由VCC供电，输出分压电压Vref作为 稳定比较基准电压，当热敏电阻NTC温度升高时(也相当于是热电偶的冷端温度)，热敏电 阻NTC的电阻降低，而分压电压Vref也同时降低，从而补偿了热电偶1冷端温度提高导致 热电偶电势差ΔΤ降低的误差，实现了温度的补偿，确保保护温度点的准确可靠。[0023]上述补偿原理为根据补偿温度的范围ΔΤ以及热电偶的分度电动热ΔΕ可微求得Au = ΔΤΧ ΔΕ。Au为热电偶的电势变化范围。A为信号放大的倍数。最终经放大器Ul输出的变化量为Δ UAU = AX Au。恒温比较控制端的设计。热电偶的热电势与冷端温度变化成反比。将热电偶冷端置于恒温T25°C，热端进行加热，用标准的温度测量仪测量热端所在发热盘的温度，当温度上升至目标温度时记录下放大模块的输出电压Uref，根据冷端的温 度变化温围TL-—TH,Tl = TH-T25,T2 = T25-TL,AUl = AXTlX Au ；需要下降的电压AU2 = ΑΧΤ2Χ Au ；需要上升的电压参考电压的调节范围UH = Uref+Δ U2, UL = Uref-Δ Ul。UH, UL为参考电压的变化范围，根据NTC的分度表查出冷端在TL及TH时的电阻 值 RL、RHUL= (R2+RH) *VDD/ (RH+R1+R2)------1UH= (R2+RL) *VDD/ (RL+R1+R2)------2以上联解可得出Rl，R2.按求解的Rl，R2设计电路便可得到目标范围内的温度补偿。这样参考电压就会随温度的上升而下降，温度的下降而上升，实现温度的跟随性 补尝。达到精确控温的目的。R4与R3的比例决定了温度的可控范围。
权利要求一种热电偶温度补偿电路，包括热电偶(1)、温度信号放大电路模块(2)、功率控制电路模块(3)和电热元件(4)，温度信号放大电路模块(2)的输入端连接热电偶(1)、其输出端连接功率控制电路模块(3)的输入端，功率控制电路模块(3)的输出端与电热元件(4)连接，其特征在于还包括有温度补偿电路模块(5)，热电偶(1)连接温度信号放大电路模块(2)的输入端，温度信号放大电路模块(2)的输出端连接温度补偿电路模块(5)的输入端，温度补偿电路模块(5)的输出端连接功率控制电路模块(3)的输入端，功率控制电路模块(3)的输出端与电热元件(4)连接。
2.根据权利要求1所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的温度信号放大电 路模块(2)是针对前级热电偶(1)所采样的温度电动势进行信号放大。
3.根据权利要求1所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的温度补偿电路模 块(5)包括信号补偿分压电路(51)和信号比较模块(52)，信号补偿分压电路(51)的输出 端与信号比较模块(52)的输入端连接，信号比较模块(52)的输出端即为温度补偿电路模 块(5)的输出端。
4.根据权利要求3所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的信号补偿分压电 路(51)为串联分压电路，包括电阻R1、R2和热敏电阻NTC。
5.根据权利要求3所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的信号比较模块 (52)由电阻R3、R4和比较器Ul组成。
6.根据权利要求4所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的信号补偿分压电 路(51)中的电阻Rl—端接电源VCC，另一端接比较器Ul的负端；热敏电阻NTC与电阻R2 组成串联电路，且一端接比较器Ul的负端，另一端接地。
7.根据权利要求5所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的信号比较模块 (52)中的电阻R3—端接温度信号放大电路模块⑵的输出端，另一端接比较器Ul的正端； 电阻R4接在比较器Ul的正端与输出端之间。
8.根据权利要求1所述的热电偶温度补偿电路，其特征在于所述的电热元件(4)为 传统的电阻式发热原理的元件。专利摘要本实用新型是一种热电偶温度补偿电路，主要用于电发热炉产品之中，包括热电偶、温度信号放大电路模块、功率控制电路模块和电热元件，其特征是，还包括有温度补偿电路模块，热电偶连接温度信号放大电路模块的输入端，温度信号放大电路模块的输出端连接温度补偿电路模块的输入端，温度补偿电路模块的输出端连接功率控制电路模块的输入端，功率控制电路模块的输出端与电热元件连接。本实用新型能对热电偶冷端变化差异进行温度补偿，再输出信号到功率控制电路模块，实现了对电热元件的比较精确的温度保护控制，提高了整机的安全性能和可靠性能；同时本实用新型还具有电路设计简单可靠、成本低的特点。
文档编号G01K7/13GK201637499SQ20092026505
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者谢波, 鲜志雄 申请人:美的集团有限公司