无温度传感器的闭环温度控制系统及闭环温度控制方法与流程

本发明涉及一种温度控制技术，尤其涉及一种无温度传感器的闭环温度控制系统及闭环温度控制方法。

背景技术：

目前，对于温度测量方面最常采用的技术手段就是在需要测量的器件上安装一个温度传感器，通过温度传感器检测其工作温度，再传输至控制器处理输出数值。这种检测方式首先必须要有温度传感器，其次需要将温度传感器

但是，现有的检测方式存在以下缺陷：

(1)必须要有温度传感器，带来一定的成本问题；

(2)需要将温度传感器安装在适当位置才具有检测有效性，而一些器件通常难以安装温度传感器，带来安装不便的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于无温度传感器的闭环温度控制系统，其成本低，不具备温度传感器的情况下实现温度检测。

本发明的目的之二在于无温度传感器的闭环温度控制方法，其成本低，不具备温度传感器的情况下实现温度检测。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

无温度传感器的闭环温度控制系统，包括电源模块、发热丝、开关管、采样模块、微控制器和运算放大电路，发热丝、开关管、采样模块依次连接形成一支路，该支路中发热丝所在的一端连接电源模块的正极，采样模块所在的一端连接电源模块的负极，微控制器分别连接电源模块和开关管，运算放大器的输入端连接微控制器，输出端连接采样模块。

进一步地，所述开关管为mos管。

进一步地，采样模块为采样电阻。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

无温度传感器的闭环温度控制方法，应用于本发明目的之一闭环温度控制系统，包括如下步骤：

s1：微控制器设置初始pwm占空比，使发热丝上电工作；

s2：微控制器获取电源模块的第一电压和采样模块的第二电压，且采样模块中的采样电阻值已知；

s3：根据所述第一电压、第二电压和采样电阻值计算得到发热丝的发热电阻值，再结合发热丝的初始电阻值计算得到发热丝的发热电阻变化值；

s4：根据发热电阻变化值以及发热丝对应的电阻温度系数得到当前发热丝的温度值，判断该工作温度是否在设定温度范围内，若是，则返回s2，否则，执行s5；

s5：微控制器重新输出新的pwm占空比使发热丝上电工作。

优选的，采样模块为采样电阻。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明整个系统避免设置温度传感器，通过设置发热丝和采样模块，对发热丝和采样模块的电压采集以及采集采样模块的电阻值，从而获取到发热丝的电阻值，根据现有的金属对应的电阻温度系数得到发热丝的温度值。

附图说明

图1为本发明的电路结构图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本发明提供一种无温度传感器的闭环温度控制系统，其包括电源模块、发热丝、开关管、采样模块、微控制器和运算放大电路，发热丝、开关管、采样模块依次连接形成一支路，该支路中发热丝所在的一端连接电源模块的正极，采样模块所在的一端连接电源模块的负极，微控制器分别连接电源模块和开关管，运算放大器的输入端连接微控制器，输出端连接采样模块。微控制器输出pwm信号控制开关管的通断。运算放大电路读取来自微控制器的运放电压，将采样电阻的电压放大。

作为优选的实施方式，开关管为mos管。采样模块为采样电阻。

本发明的工作原理为，假设电源模块的电压为v1，采样电阻的电压为v2，采样电阻的电阻为r1，发热丝的电阻为r2，v1和v2可以通过微控制器测量得到，为已知量，r1为已知值，则r2＝(v1-v2)/(v1/r1)。

根据发热丝的金属属性以及对应的电阻温度系数可以得到工作温度，金属处于不同温度时电阻率是不一样的(同样长度的一段金属处于不同温度时电阻是不一样的)，即电阻的大小与温度具有相关性，一个电路系统在对金属丝加热的同时能够识别金属丝电阻的变化即可以实现温度的控制。电阻温度系数为现有技术，可通过查阅资料得到，例如下表：

如图2所示，本发明还提供无温度传感器的闭环温度控制方法，应用于闭环温度控制系统，包括如下步骤：

s1：微控制器设置初始pwm占空比，使发热丝上电工作；

s2：微控制器获取电源模块的第一电压和采样模块的第二电压，且采样模块中的采样电阻值已知；

s3：根据所述第一电压、第二电压和采样电阻值计算得到发热丝的发热电阻值，再结合发热丝的初始电阻值计算得到发热丝的发热电阻变化值；发热丝的初始电阻值为已知量；

s4：根据发热电阻变化值以及发热丝对应的电阻温度系数得到当前发热丝的温度值，判断该工作温度是否在设定温度范围内，若是，则返回s2，否则，执行s5；

s5：微控制器重新输出新的pwm占空比使发热丝上电工作。

同样的，采样模块为采样电阻。

该闭环温度控制方法的工作原理与闭环温度控制系统相同，都是假设电源模块的电压为v1，采样电阻的电压为v2，采样电阻的电阻为r1，发热丝的电阻为r2，v1和v2可以通过微控制器测量得到，为已知量，r1为已知值，则r2＝(v1-v2)/(v1/r1)。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了无温度传感器的闭环温度控制系统及闭环温度控制方法，系统包括电源模块、发热丝、开关管、采样模块、微控制器和运算放大电路，发热丝、开关管、采样模块依次连接形成一支路，该支路中发热丝所在的一端连接电源模块的正极，采样模块所在的一端连接电源模块的负极，微控制器分别连接电源模块和开关管，运算放大器的输入端连接微控制器，输出端连接采样模块。本发明整个系统避免设置温度传感器，通过设置发热丝和采样模块，对发热丝和采样模块的电压采集以及采集采样模块的电阻值，从而获取到发热丝的电阻变化值，根据现有的金属对应的电阻温度系数得到发热丝的温度值。

技术研发人员：杨俊生;梁叶明
受保护的技术使用者：佛山市宇森医疗器械有限公司
技术研发日：2018.08.30
技术公布日：2019.02.22