[发明专利]一种自校准的温度控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及到温度调节领域，特别是一种可自行调整的温度控制装置及方法。

背景技术

许多需要进行温度控制场合，普遍采用模拟反馈法式的温度控制方法，如采用NTC（又称为：负温度系数热敏电阻）反馈加热体温度值，利用模拟电路负反馈原理形成闭环控制系统。

但是这种方法采用一个电阻设置系统最终达到的稳定温度，由于电阻存在长期漂移，系统最终稳定温度也不可避免地存在长期漂移，难以实现系统长期的温度控制精确性，存在较大的技术缺陷；通常仅用在对系统温度控制精度要求不高的场合。

另一种数字式温度控制电路，采用精密电阻和PID(又称为：比例积分微分)算法，实时动态的调节系统温度。此方法采用精密的电阻式温度传感器，可避免温度传感器的长期漂移问题。但是，此种控制电路由于是数字式，加热器内的加热电流时常在满功率和零功率之间切换，脉动极大；当该种机构数字式温度控制电路应用于医疗设备上时，会对医疗设备（如血气分析仪）的精密信号测量电路带来极大干扰。

另外，由于温度控制系统需要实时运行PID算法，CPU负荷较大，带来的干扰问题也比较突出。此种方式难以解决固有的干扰问题。此外，一旦CPU死机的，加热电流可能一直处于最大值，有较大的安全隐患。要解决此问题又需要添加一系列保护电路，系统设计复杂且成本很高。因此，此种方式有诸多弊端难以克服。

 综上所述，传统的温度控制技术存在诸多缺陷。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种高效可靠、准确性高的自动校准的温度控制装置。

本发明的目的即在于提供一种在上述结构的温度控制装置上采用的温度控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种自动校准的温度控制装置，其主要包括：

与受控发热体连接、控制其工作状态的温度反馈与控制单元，与受控发热体连接、测量其稳定温度的精密温度测量单元，连接在所述精密温度测量单元和所述温度反馈与控制单元之间的温度校准单元，该温度校准单元自所述精密温度测量单元处获得温度，对温度漂移进行动态校正，并将校正结果输入温度控制与反馈单元；

其中，所述温度反馈与控制单元包括：与受控发热体连接的负温度系数热敏电阻和模拟反馈控制电路；通过所述模拟反馈控制电路，控制受控发热体的最终稳定温度达到设定值；

所述该温度校准单元包括：与所述精密温度测量单元连接、内部预设有温度范围值和预设阻值调整步长值的CPU，输入端通过总线与所述CPU相连接的数据锁存器电路和与所述温度反馈与控制单元连接的数字电位器，所述数据锁存器电路的输出端通过总线与所述数字电位器（下文称为：DDP）连接；

所述CPU包括：用于判断所述精密温度测量电路测量的温度值是否在预设范围内的判断单元，用于存储历史校准参数数据的校准参数存储模块和数字电位器连接步长设置模块，该数字电位器连接步长设置模块用于根据历史校准参数数据确定最新的校准参数取值，进而根据预设阻值调整步长值从而调整所述数字电位器阻值。

作为一种改进，所述温度反馈与控制单元包括：NTC热敏电阻，精密设置电阻，电压参考电路，1/2分压电路，第一缓冲电路，第二缓冲电路，积分电路，反比例放大电路，电压求和电路，电平映射电路，DC/DC模块电路；其中：

所述NTC热敏电阻一端接地，另一端与所述精密设置电阻相连，所述NTC热敏电阻的另一端还与所述第一缓冲电路的同相输入端相连；

所述精密温度设置电阻，一端与NTC电阻相连，同时还与所述第一缓冲电路同相输入端相连，另一端与数字电位器相连；

所述电压参考电路，其输出电压与所述数字电位器相连；同时其输出电压还与所述1/2分压电路的第一电阻相连；

所述1/2分压电路，包含第一电阻、第二电阻和第一运放，所述第一电阻与所述电压参考电路的输出相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻相连接，所述第一电阻的另一端还与所述第一运放的同相端相连接；所述第一运放接成电压跟随器形式，其反相端与输出端相连接；第一运放的输出端与第三运放的同相端相连接，第一运放的输出端还与第四运放的同相端相连接；

所述第一缓冲电路，由第二运放接成的电压跟随器构成；