一種紅外探測器的制冷控制電路模塊制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊包括電源驅(qū)動電路、溫度采集和控制電路及溫度比較和檢測電路，所述電路模塊有兩種實施方案，即溫度采集和控制電路與溫度比較和檢測電路，運用單片機處理和放大器處理相結(jié)合的方式。硬件方面采用低溫漂運算放大器及外圍電路構(gòu)成反饋回路，軟件采用單片機AD采集和DA控制及PID算法實現(xiàn)。所述電路模塊結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定；所述兩種方案能夠配合使用，控制準確，能夠根據(jù)需要自行調(diào)整設(shè)定探測器管芯制冷溫度。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，特別涉及一種用于鐵路軸溫監(jiān)測的紅外探測器的制冷控制電路模塊，屬于電子制冷控制和鐵路軸溫監(jiān)測

技術(shù)介紹
紅外測溫技術(shù)是一種非接觸測量技術(shù)，一般的熱敏電阻、熱釋電類探測器利用熱積分效應(yīng)測溫，反應(yīng)速度慢，不適應(yīng)高速移動物體。用于高速列車軸溫探測的光子探測器響應(yīng)速度高，工作在中遠紅外波段。為了提高該波段光子探測器的探測效率，需要管芯工作在低溫狀態(tài)，制冷溫度可達到零下60攝氏度，并且溫度的高穩(wěn)定性又是測溫準確度的關(guān)鍵之 o
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于提供一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊工作穩(wěn)定、控制準確、能夠根據(jù)需要自行調(diào)整設(shè)定探測器管芯制冷溫度。為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊包括電源驅(qū)動電路及溫度采集和控制電路；其中，由紅外探測器中測得的溫度信號經(jīng)所述溫度采集和控制電路通過PID算法轉(zhuǎn)化為電流控制量傳給所述電源驅(qū)動電路，由所述電源驅(qū)動電路輸出制冷電流，進行調(diào)節(jié)紅外探測器內(nèi)部管芯溫度；采集的溫度通過IXD顯示。作為優(yōu)選方案，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊包括溫度比較和檢測電路，由紅外探測器中測得的溫度信號經(jīng)所述溫度比較和檢測電路進行比例微分及積分調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)后的信號傳送給所述電源驅(qū)動電路，由所述電源驅(qū)動電路輸出制冷電流，進行調(diào)節(jié)紅外探測器內(nèi)部管芯溫度。作為優(yōu)選方案，所述溫度比較和檢測電路包括電壓跟隨電路、比例放大電路和積分調(diào)節(jié)電路；由紅外探測器中測得的信號經(jīng)所述電壓跟隨電路，輸出至所述比例放大電路，所述比例放大電路對設(shè)定溫度及紅外探測器內(nèi)部溫度溫差進行差動比例放大，所述積分調(diào)節(jié)電路則對比例放大的輸入偏差進行調(diào)節(jié)。作為優(yōu)選方案，所述積分調(diào)節(jié)電路輸出連接所述電源驅(qū)動電路和紅外探測器。作為優(yōu)選方案，所述電源驅(qū)動電路包括集成制冷芯片。作為優(yōu)選方案，所述溫度采集和控制電路為單片機控制，所述溫度采集和控制電路包括AD采集通道和DAC輸出模塊，所述DAC輸出模塊連接所述電源驅(qū)動電路和LCD。作為優(yōu)選方案，所述AD采集通道有兩路，第一路AD采集通道通過熱敏電阻與所述紅外探測器相連，第二路AD采集通道與所述集成制冷芯片相連。作為優(yōu)選方案，單片機AD與DA包括提供基準電壓的LDO芯片。作為優(yōu)選方案，所述制冷控制電路模塊包括供電的電源芯片。作為優(yōu)選方案，所述電源芯片與所述單片機的IO 口連接。本技術(shù)達到的技術(shù)效果如下本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊工作穩(wěn)定、控制準確，能夠根據(jù)需要自行調(diào)整設(shè)定探測器管芯制冷溫度；本技術(shù)制冷控制電路模塊配合低壓直流電源可直接裝在探頭內(nèi)部，更加適合集成化的多點數(shù)字式探頭使用。而且，本技術(shù)電路結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。附圖說明圖I是本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的構(gòu)成框圖；圖2是本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的硬件電路；圖3是本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的軟件流程圖。 具體實施方式本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的原理為塞貝克效應(yīng)是指當有電流通過不同的導(dǎo)體組成的回路時，除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外，在不同導(dǎo)體的接頭處隨著電流方向的不同會分別出現(xiàn)吸熱、放熱現(xiàn)象。而所述紅外探測器的制冷控制電路模塊能夠?qū)χ评淠K進行直接電流控制，能夠消除制冷模塊中浪涌電流，可以實現(xiàn)無死區(qū)控制。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本技術(shù)作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本技術(shù)并能予以實施，但所舉實施例不作為對本技術(shù)的限定。如圖I所示為本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的構(gòu)成框圖。本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊包括半導(dǎo)體制冷器的電源驅(qū)動電路I、溫度采集和控制電路2及溫度比較和控制電路3。所述電源驅(qū)動電路I包括集成制冷芯片。所述集成制冷芯片是一種高效率的開關(guān)驅(qū)動器采用直接電流控制，可以通過外部電路設(shè)置輸出最大電流和最大電壓，防止紅外探測器內(nèi)部制冷器過載。所述溫度采集和控制電路2是一個單片機系統(tǒng)，包括第一路AD采集通道4、第二路AD采集通道5及DAC輸出模塊6。本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊實現(xiàn)制冷控制有兩種方案溫度采集與控制電路2和溫度比較與檢測電路3采用兩種方案，運用單片機處理和放大器處理相結(jié)合的方式。硬件方面采用低溫漂運算放大器及外圍電路構(gòu)成反饋回路，軟件采用單片機AD采集和DA控制及PID算法實現(xiàn)。一種方案由紅外探測器中測得的溫度信號經(jīng)所述溫度采集和控制電路2通過PID算法轉(zhuǎn)化為電流控制量傳給所述電源驅(qū)動電路1，由所述電源驅(qū)動電路I輸出制冷電流，進行調(diào)節(jié)紅外探測器內(nèi)部管芯溫度；采集的溫度通過IXD顯示。如圖3所示，為本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的軟件流程圖，單片機通過采集熱敏電阻分壓獲得探頭溫度，當設(shè)定完溫度后，程序?qū)⒃O(shè)定溫度to與探頭溫度tl比較，經(jīng)PID算法計算出Kp、Ki、Kd，在進行相應(yīng)調(diào)節(jié)，通過一路DAC輸出模塊6控制電源驅(qū)動電路I的集成制冷芯片。如圖I所示，所述溫度比較和控制電路3包括電壓跟隨電路7、比例放大電路8和積分調(diào)節(jié)電路9 ;由紅外探測器中測得的信號經(jīng)所述電壓跟隨電路7，輸出至所述比例放大電路8，所述比例放大電路8對設(shè)定溫度及紅外探測器內(nèi)部溫度溫差進行差動比例放大，所述積分調(diào)節(jié)電路9則對比例放大的輸入偏差進行調(diào)節(jié)。所述積分調(diào)節(jié)電路9輸出連接所述電源驅(qū)動電路和紅外探測器。另一方案由紅外探測器中測得的溫度信號經(jīng)所述溫度比較和檢測電路3進行比例微分及積分調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)后的信號傳送給所述電源驅(qū)動電路1，由所述電源驅(qū)動電路I輸出制冷電流，進行調(diào)節(jié)紅外探測器內(nèi)部管芯溫度。所述兩種方案軟件和硬件配合使用，可以確保管芯工作在低溫狀態(tài)，提高光子探測器的探測效率。 如圖2所示，本技術(shù)紅外探測器的制冷控制電路模塊的硬件電路，所述硬件電路包括電源驅(qū)動電路I、溫度采集和控制電路2及溫度比較和控制電路3。在圖中電源驅(qū)動電路I所示的R8與VRl構(gòu)成分壓電路設(shè)置專用制冷電源芯片輸出的最大電壓(MAXV)，R9和RlO分壓確定輸出的最小制冷電流(MAXIN)。制冷電源芯片的電流控制輸入引腳(CTLI)接受來自電路及單片機的輸出，根據(jù)電壓大小調(diào)節(jié)制冷電流的輸出。制冷電源芯片的SHDN工作停止控制引腳(低電平有效)通過單片機IO 口可以控制制冷電源芯片以降低功耗。ITEC(13腳)為輸出電流監(jiān)控引腳連接至單片機ADC用來實時監(jiān)控輸出電流大小。OSl (15腳)輸出制冷電流。在圖中溫度比較和控制電路3即單片機系統(tǒng)的接口圖示中單片機負責第一路AD采集通道4、第二路AD采集通道5及DAC輸出模塊6，并將探頭溫度通過IXD實時顯示。通過IO 口控制制冷電源芯片工作或休眠。單片機AD與DA基準電壓由LDO芯片提供，能保證AD及DA精度進而提高控制的準確性。所述制冷控制電路模塊由電源芯片供電，能夠保證紋波小，輸出穩(wěn)定，可靠解決了紅外探測器內(nèi)部管芯溫度恒定。以上所述，僅為本技術(shù)的較佳實施例而已，并非用于限定本技術(shù)的保護范圍。權(quán)利要求1.一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，其特征在于，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊包括電源驅(qū)動電路及溫度采集和控制電路；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種紅外探測器的制冷控制電路模塊，其特征在于，所述紅外探測器的制冷控制電路模塊包括電源驅(qū)動電路及溫度采集和控制電路；其中，?由紅外探測器中測得的溫度信號經(jīng)所述溫度采集和控制電路通過PID算法，轉(zhuǎn)化為電流控制量傳給所述電源驅(qū)動電路，由所述電源驅(qū)動電路輸出制冷電流，進行調(diào)節(jié)紅外探測器內(nèi)部管芯溫度；采集的溫度通過LCD顯示。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：不公告發(fā)明人，
申請(專利權(quán))人：北京華鐵能信科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：