一种恒温控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种温度控制装置，尤其涉及一种恒温控制装置。

背景技术：

目前，对于恒温控制箱内的温度控制，多采用0-1开关式非连续人员对恒温箱进行加热以控制温度，这种方法需要频繁控制继电器的通断，使用非常不方便，而且存在调节非连续性、工作稳定性差和响应速度慢的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述不足之处，而提供一种结构简单，温控目标可快速趋于稳定且控制点附近温度波动小，工作安全可靠，使用方便的恒温控制装置，

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案为，提供一种恒温控制装置，包括温度传感器、单片机、脉宽调制器和功率控制部件，所述温度传感器将测得的信号经一信号放大电路输入至所述单片机，所述单片机对输入信号经运算处理后输出控制所述脉宽调制器的信号，所述脉宽调制器根据所述单片机的控制信号，输出一定占空比的脉冲控制所述功率控制部件的加热功率。

作为本实用新型的一种优选方案，所述信号放大电路包括：

输入回路，所述输入回路的输入端连接所述温度传感器的输出端；

第一放大回路，所述第一放大回路的输入端连接所述输入回路的输出端；

第二放大回路，所述第二放大回路的输入端连接所述第一放大回路的输出端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述输入回路包括：

第一接插件，所述第一接插件的第一输出端连接至接地端，所述第一接插件的第二输出端通过第三电阻连接所述输入回路的第一输出端；

第一电容，所述第一电容的一端连接至接地端，所述第一电容的另一端通过第三电阻连接所述输入回路的第二输出端；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一接插件的第二输出端，所述第一电阻的另一端连接一第二电阻；所述第二电阻的另一端通过第四电阻连接所述输入回路的第二输出端；所述第二电阻的另一端同时串联一RC并联电路，所述RC并联电路的另一端连接至接地端；

所述第一电阻和所述第二电阻之间连接一5V电压。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一放大回路包括：

第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接所述输入回路的第一输出端；所述第一运算放大器的反向输入端连接所述输入回路的第二输出端；

第五电阻，所述第五电阻的一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第五电阻的另一端连接至接地端；

第六电阻，所述第六电阻连接在所述第一运算放大器的反向输入端和所述第一运算放大器的输出端之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第二放大回路包括：

第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第一放大回路的输出端；

第七电阻，所述第七电阻连接在所述第二运算放大器的同相输入端和所述第一放大回路的输出端之间；

第八电阻，所述第八电阻的一端连接至接地端，所述第八电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端；

第九电阻，所述第九电阻连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二运算放大器的输出端之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述信号放大电路还包括：

第三电容，所述第三电容一端连接至接地端，所述第三电容的另一端连接所述第二放大回路的输出端；

第十电阻，所述第十电阻连接在所述第二放大回路的输出端与所述第三电容之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述温度传感器测得的信号经信号放大后输入至所述单片机的第二引脚和/或第三引脚、第四引脚、第五引脚，所述第二引脚和所述第三引脚的输入端分别连接一RC并联电路，所述RC并联电路的另一端连接至接地端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第一引脚连接第二接插件的第一输入端，所述单片机的第二十八引脚连接所述第二接插件的第四输入端，所述单片机的第二十七引脚连接所述第二接插件的第五输入端，所述第二接插件的第三输入端连接至接地端，所述第二接插件的第二输入端与所述单片机的第一引脚之间还连接一第十一电阻，所述第十一电阻和所述第二接插件的第二输入端之间还连接有一5V输入电压。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第六引脚连接第三接插件的第五输入端，所述单片机的第七引脚连接所述第三接插件的第七输入端，所述单片机的第十四引脚连接所述第三接插件的第三输入端，所述单片机的第十五引脚串联第十二电阻后连接至所述第三接插件的第四输入端，所述单片机的第十六引脚串联第十三电阻后连接所述第三接插件的第六输入端，所述第三接插件的第二输入端连接一输入3.3V工作电压，所述第三接插件的第一输入端连接至接地端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第八引脚连接至接地端，所述单片机的第九引脚和第十引脚之间连接一晶振电路，所述单片机的第九引脚和第十引脚之间还并联一第十四电阻。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第十二引脚依次连接第一LED报警灯和第十五电阻，所述单片机的第十三引脚依次连接第二LED报警灯和第十六电阻，所述第十五电阻和所述第十六电阻均连接一5V输入电压，所述第十五电阻和所述第一LED报警灯之间连接一用于输出报警信号的语音芯片。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第十七引脚连接第四接插件的第三输入端，所述单片机的第十八引脚连接所述第四接插件的第一输入端，所述第四接插件的第二输入端连接至接地端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第十九引脚和第二十引脚之间连接第四电容，所述单片机的第十九引脚连接至接地端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第二十六引脚依次连接第十七电阻和第一开关后连接至接地端；所述单片机的第二十五引脚依次连接第十八电阻和第二开关后连接至接地端；所述单片机的第二十四引脚依次连接第十九电阻和第三开关后连接至接地端，所述第十七电阻和所述第一开关之间的连接点与第二十电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端连接5V电压；所述第十八电阻和所述第二开关之间的连接点与第二十一电阻的一端连接，所述第二十一电阻的另一端连接5V电压；所述第十九电阻和所述第三开关之间的连接点与第二十二电阻的一端的连接，所述第二十二电阻的另一端连接5V电压。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的第二十三引脚依次连接第二十三电阻、第三LED报警灯、第二十四电阻、第二十五电阻后连接至第五接插件的第一输入端；所述单片机的第二十二引脚依次连接第二十六电阻、第四LED报警灯、第二十七电阻、第二十五电阻后连接所述第五接插件的第一输入端；所述单片机的第二十一引脚通过第二十八电阻连接至第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的栅极通过第二十九电阻连接至接地端；所述第一MOS管的源极连接至接地端，所述第一MOS管的漏极连接第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的源极连接至接地端，所述第二MOS管的漏极连接至所述第五接插件的第二输入端；所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的栅极通过第三十电阻连接于所述第二十四电阻和所述第二十五电阻之间；于所述第二十四电阻、所述第二十七电阻、所述第三十电阻和所述第二十五电阻相连接的连接点还连接有一输入电压。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机的具体型号为PIC16F1788。

本实用新型由于采用以上设计，能够输出接近连接变化的脉宽调制信号以控制MOS导通进而控制功率控制部件的加热功率，本实用新型结构简单，工作安全可靠，使用方便，适用于可控恒温箱内温度的控制。

附图说明

图1为本实用新型控制电路的电路图；

图2为本实用新型所述的信号放大电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

请参照图1和图2，本实用新型提供的一种恒温控制装置，包括温度传感器、单片机1、脉宽调制器和功率控制部件，所述温度传感器将测得的信号经一信号放大电路2输入至所述单片机1，所述单片机1对输入信号经运算处理后输出控制所述脉宽调制器的信号，所述脉宽调制器根据所述单片机1的控制信号，输出一定占空比的脉冲控制所述功率控制部件的加热功率。所述单片机1为一8位单片机，其具体型号为PIC16F1788。

所述的信号放大电路2包括输入回路21、第一放大电路22和第二放大电路23，所述输入回路21的输入端通过一第一接插件3连接所述温度传感器的输出端；所述第一放大回路22的第一输入端221连接所述输入回路21的第一输出端211；所述第一放大回路22的第二输入端222连接所述输入回路21的第二输出端212；

所述第二放大回路23的输入端231连接所述第一放大回路22的输出端223。

所述信号放大电路2的所述输入回路21包括：

第一接插件3，所述第一接插件3的第一输出端31连接至接地端，所述第一接插件3的第二输出端32通过第三电阻102连接所述输入回路21的第一输出端211；

第一电容78，所述第一电容78的一端连接至接地端，所述第一电容78的另一端通过第三电阻102连接所述输入回路21的第一输出端211；

第一电阻100，所述第一电阻100的一端连接所述第一接插件3的第二输出端32，所述第一电阻100的另一端连接一第二电阻101；所述第二电阻101的另一端通过所述第四电阻103连接所述输入回路21的第二输出端212；所述第二电阻101的另一端同时串联一RC并联电路，所述RC并联电路的另一端连接至接地端；

所述第一电阻100和所述第二电阻101相接的连接点还连接一5V电压。

所述信号放大电路2的所述第一放大回路22包括：

第一运算放大器4，所述第一运算放大器4的同相输入端连接所述输入回路21的第一输出端211；所述第一运算放大器4的反向输入端连接所述输入回路21的第二输出端212；

第五电阻115，所述第五电阻115的一端连接所述第一运算放大器4的同相输入端，所述第五电阻115的另一端连接至接地端；

第六电阻105，所述第六电阻105连接在所述第一运算放大器4的反向输入端和所述第一运算放大器4的输出端223之间。

所述信号放大电路2的所述第二放大回路23包括：

第二运算放大器5，所述第二运算放大器5的同相输入端通过第七电阻106连接所述第一放大回路22的输出端223；

第八电阻107，所述第八电阻107的一端连接至接地端，所述第八电阻107的另一端连接所述第二运算放大器5的反向输入端；

第九电阻108，所述第九电阻108连接在所述第二运算放大器5的反相输入端和所述第二运算放大器5的输出端232之间。

所述信号放大电路2还包括：

第二电容80，所述第二电容80一端连接至接地端，所述第二电容80的另一端通过第十电阻109连接所述第二放大回路23的输出端232；

于所述第二电容80和所述第十电阻109相交的连接点输出放大信号至所述单片机1。

所述温度传感器测得的信号经信号放大后输入至所述单片机1的第二引脚302和/或第三引脚303、第四引脚304、第五引脚305，所述第二引脚302和所述第三引脚303的输入端分别连接一RC并联电路，所述RC并联电路的另一端连接至接地端。

所述单片机1的第一引脚301连接第二接插件6的第一输入端61，所述单片机1的第二十八引脚3028连接所述第二接插件6的第四输入端64，所述单片机1的第二十七引脚3027连接所述第二接插件6的第五输入端65，所述第二接插件6的第三输入端63连接至接地端，所述第二接插件6的第二输入端62与所述单片机1的第一引脚301之间还连接一第十一电阻145，所述第十一电阻145和所述第二接插件6的第二输入端62之间的连接点还连接有一5V输入电压。

所述单片机1的第六引脚306连接第三接插件7的第五输入端71，所述单片机1的第七引脚307连接所述第三接插件7的第七输入端77，所述单片机1的第十四引脚3014连接所述第三接插件7的第三输入端73，所述单片机1的第十五引脚3015串联第十二电阻196后连接至所述第三接插件7的第四输入端74，所述单片机1的第十六引脚3016串联第十三电阻193后连接所述第三接插件7的第六输入端76，所述第三接插件7的第二输入端72连接一输入3.3V工作电压，所述第三接插件7的第一输入端71连接至接地端。

所述单片机1的第八引脚308连接至接地端，所述单片机1的第九引脚309和第十引脚3010之间连接一晶振电路，所述单片机1的第九引脚309和第十引脚3010之间还并联一第十四电阻185。

所述单片机1的第十二引脚3012依次连接第一LED报警灯400和第十五电阻176，所述单片机1的第十三引脚3013依次连接第二LED报警灯401和第十六电阻175，所述第十五电阻176和所述第十六电阻175之间的连接点连接一5V输入电压，所述第十五电阻176和所述第一LED报警灯400之间连接一用于输出报警信号的语音芯片8。

所述单片机1的第十七引脚3017连接第四接插件9的第三输入端93，所述单片机1的第十八引脚3018连接所述第四接插件9的第一输入端91，所述第四接插件9的第二输入端92连接至接地端。

所述单片机1的第十九引脚3019和第二十引脚3020之间连接第三电容90，所述单片机1的第十九引脚3019连接至接地端。

所述单片机1的第二十六引脚3026依次连接第十七电阻157和第一开关S1后连接至接地端；所述单片机1的第二十五引脚3025依次连接第十八电阻166和第二开关S2后连接至接地端；所述单片机1的第二十四引脚3024依次连接第十九电阻171和第三开关S3后连接至接地端，所述第十七电阻157和所述第一开关S1之间的连接点与第二十电阻177的一端连接，所述第二十电阻177的另一端连接5V电压；所述第十八电阻166和所述第二开关S2之间的连接点与第二十一电阻178的一端连接，所述第二十一电阻178的另一端连接5V电压；所述第十九电阻171和所述第三开关S3之间的连接点与第二十二电阻179的一端的连接，所述第二十二电阻179的另一端连接5V电压。

所述单片机1的第二十三引脚2023依次连接第二十三电阻173、第三LED报警灯402、第二十四电阻180、第二十五电阻184后连接至第五接插件10的第一输入端1001；所述单片机1的第二十二引脚3022依次连接第二十六电阻177、第四LED报警灯403、第二十七电阻181、第二十五电阻184后连接所述第五接插件10的第一输入端1001；所述单片机1的第二十一引脚3021通过第二十八电阻182连接至第一MOS管11的栅极，所述第一MOS管11的栅极通过第二十九电阻186连接至接地端；所述第一MOS管11的源极连接至接地端，所述第一MOS管11的漏极连接第二MOS管12的栅极；所述第二MOS管12的源极连接至接地端，所述第二MOS管12的漏极连接至所述第五接插件10的第二输入端1002；所述第一MOS管11的漏极和所述第二MOS管12的栅极通过第三十电阻183连接于所述第二十四电阻180和所述第二十五电阻184之间；于所述第二十四电阻180、所述第二十七电阻181、所述第三十电阻183和所述第二十五电阻184相连接的连接点还连接有一输入电压。

需要说明的是，所述单片机1的第一引脚301对应单片机1的RE3/MCLR引脚，第二引脚302对应单片机的RA0/AN0引脚，第三引脚303对应RA1/AN1/OPA1-out引脚，第四引脚304对应RA2/AN2/DAC1-out1引脚，第五引脚305对应RA3/AN3/DAC1-Vref引脚，第六引脚306对应RA4/T0-clk-i/OPA1in+引脚，第七引脚307对应RA5/AN4/SS/OPA1in-引脚，第八引脚308对应VSS引脚，第九引脚309对应RA7/OSC1引脚，第十引脚3010对应RA6/OSC2引脚，第十一引脚3011对应RC0/T1OSC-out引脚，第十二引脚3012对应RC1/T1OSC-in/CCP引脚，第十三引脚3013对应RC2/CCP引脚，第十四引脚3014对应RC3/SPI-CLK(I2C:SCL)引脚，第十五引脚3015对应RC4/SPI-Din(I2C:SDA)引脚，第十六引脚3016对应RC5/SPI-Dout引脚，第十七引脚3017对应RC6/TX引脚，第十八引脚3018对应RC7/RX引脚，第十九引脚3019对应VSS引脚，第二十引脚3020对应VDD引脚，第二十一引脚3021对应RB0/AN12/TNT引脚，第二十二引脚3022对应RBI/AN10/OPA2-out引脚，第二十三引脚3023对应RB2/AN8/CLK-out/OPA2in-引脚，第二十四引脚3024对应RB3/AN9/OPA2in+引脚，第二十五引脚3025对应RB4/AN11引脚，第二十六引脚3026对应RB5/AN13引脚，第二十七引脚3027对应RB6/ICSPCLK引脚，第二十八引脚对应RB7/DAC1-out2/ICSPDAT引脚。

本恒温控制装置的工作原理如下：

该恒温控制装置系统启动后，首先获取恒温箱内1-3个采样点温度，然后每隔一段时间对各采样点温度进行检测，根据测量结果并给予数据融合算法得到每一个采样点的目标温度估计值T_box，然后单片机作为控制内核向脉宽调制器输出控制信号，脉宽调制器根据单片机的控制信号不断更新输出一定占空比的脉冲控制功率控制部件内的MOS管通断以实现对加热功率的连续调制。

所述基于数据融合算法调制功率控制部件的加热功率的具体方法如下：

恒温控制装置系统启动后，首先测量恒温箱的环境温度T_env和恒温箱体内的各采样温度比如T1、T2、T3，然后基于数据融合算法得到每一个采样点的目标温度估计值T_box＝Tf(T1、T2、T3)，Tf为数据融合算法的计算函数。然后根据恒温箱设定温度T_aim和环境温度T_env计算得到参考温差Tp，Tp＝T_aim-T_env。

当T-box处于(-inf,T_aim-TD1)时，TD1为系统允许的温度偏差值，该恒温控制装置的输出系数为100％，即恒温控制装置控制加热装置全开满载输出进行加热；

当T-box处于(T_aim-TD1,T_aim-TD2)时，TD2为系统允许的另一温度偏差值，该恒温控制装置的输出系数在(100％,P1)之间正比于温差呈线性变化，P1为输出系数，0<P1<100％。

当T-box处于(T_aim-TD2,T_aim-TD3)时，TD3为系统允许的另一温度偏差值，该恒温控制装置的输出系数在(P1,P2)之间正比于温差呈线性变化，P2为输出系数，0<P2<P1。

当T-box处于(T_aim-TD3,T_aim)时，该恒温控制装置的输出系数在(P2,0)之间正比于温差呈线性变化。

当T-box处于(T_aim,T_aim-TE)时，该恒温控制装置的输出系数为0，即加热装置停止暂停加热。TE为极限温度偏差值。

当T-box处于(T_aim+TE,+inf)时，该恒温控制装置关闭所述输出并进行进行声光报警。

需要说明的是，上述的参数矢量集[TD1,TD2,TD3,P1,P2,TE]是基于不同的目标温度值和环境温度值，并根据实际箱体加热效果通过反复试验得到的。用户可以根据不同的控温需求，选择常用的目标温度和环境温度，得到对应可行的参数矢量集[TD1,TD2,TD3,P1,P2,TE]，例如在环境温度为20摄氏度，目标温度为50摄氏度时，将可选参数[TD1,TD2,TD3,P1,P2,TE]设定为[5,2,1,0.5,0.1,10]。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。